智能防超載安全信息識別系統設計

摘要：為了有效解決客車因超載不斷引發的人身傷亡事故，介紹一種客車超載智能化信息識別系統。本設計以STC89C52單片機為核，心，通過人體熱釋電紅外傳感器對客車載客人數進行監控，將監測到的數據傳送給STC89C52進行分析處理，再將分析結果通過顯示模塊表示出來。當客車超載時，系統控制報警模塊并自動切斷機車打火裝置，實現了對超載信息的有效控制。經驗證，該系統具有較高的性價比和較強的實用價值。

關鍵詞：客車超載；信息識別；熱釋電紅外傳感器；STC89C52

系統的整體結構

系統組成

系統由三個部分組成，即：前端檢測模塊，核心單片機模塊，輸出顯示模塊和控制模塊。系統總體設計框架可由圖1所示。

檢測模塊的主要功能是通過兩組由人體熱釋電紅外傳感器RE200B組成的感應模塊來判斷上車的人數和下車的人數，從而對客車上的人數進行統計；單片機系統主要是對乘客的人數分析處理，同時把分析的結果輸出給控制模塊以實現對它的控制：四位一體LED數碼管ARKSR410561K顯示模塊用于對當前的車內乘客人數進行顯示，當超載時通過揚聲器報警，并通過繼電器對客車執行鎖定，可有效杜絕人為因素出現的超載駕駛。

系統原理

系統由兩組人體熱釋電紅外傳感器RE200B模塊來實現對上車人員的檢測。兩組人體熱釋電紅外傳感器把收集到的信息傳遞給STC89C52單片機系統，系統實現對人數的加計數(上車)和減計數(下車)，并將信息轉化為BCD碼經七段數碼管顯示出來。同時單片機系統還通過比較指令與預先設定單元的內容判斷當前車內人數是否達到滿載人數和超載上限人數，揚聲器報警電路和繼電器控制電路分別作出報警和對汽車發電機進行鎖定，切斷打火裝置。

系統硬件的設計

系統硬件總體的組成

系統的功能模塊主要包括三個部分：監測模塊，主控模塊，以及輸出控制模塊。

檢測模塊電路

該部分的設計采用兩組人體熱釋電紅外傳感器RE200B，安裝在客車的車門處，根據乘客經過車門時遮擋兩個人體熱釋電紅外傳感器的接收管發出的紅外線的不同時序，通過單片機判斷乘客是上車還是下車。該部分的硬件設計總體電路圖如圖2所示。

BISS0001是紅外傳感信號處理器專用集成電路，其配以熱釋電紅外傳感器和少量外元器件可以構成被動式紅外開關。

JP1、JP2是一對人體熱釋電紅外傳感器，作為被動式紅外開關，它能以非接觸方式檢測出人體發出的紅外輻射，將其轉化成電信號輸出，并可有效抑制人體輻射波長以外的外干擾輻射，系統正是利用其特點來監測判斷客車載客人數。

由于BISS0001工作電壓范圍應在+3V～+5V、且對電壓的平穩度要求較高，否則雜波將影響芯片對信號的處理。因此系統通過AMS1117穩壓芯片對Vcc進行穩壓，以實現給BISS0001提供穩定的電壓。

為了增強傳感器輸出信號的穩定性，以便單片機進行正確的處理，進而提高系統的穩定性，系統采用LM324四運算放大器，對RE200B人體熱釋電紅外傳感器檢測模塊的輸出進行比較放大。

另外，兩個傳感器的安裝位置之間要有一定的距離(30cm～50cm之間)，以下用E1和E2表示傳感器，具體的監測方法和脈沖產生的時序如圖3所示。

當人下車的時候則是把這個遮擋的順序反過來，VO(2)腳產生的脈沖時序是相反的，信號送至單片機的STATUS寄存器進行減計數，單片機即可通過程序模擬把車廂內的實際人數計算出來并寄存在寄存器中。

控制模塊電路

控制模塊利用在單片機肉預先設定載客人數，當上車人數超過此設定值時，單片機便通過繼電器控制客車的電子打火器，鎖定客車執行機構，使客車無法啟動，并以LED顯示當前人數、同時通過揚聲器發出警報。

數碼管顯示電路設計

在數碼管顯示電路設計中，將待顯示數據轉換為BCD碼輸出、經過共陰極譯碼驅動器74LS373將BCD碼轉換成七段碼送給數碼管顯示。顯示電路如圖4所

74LS373是一種帶輸出三態門的8D鎖存器，數據輸入端1D～8D分別接STC89C52單片機的P0.0～P0.7，數據輸出端1Q-8Q接四位一體數碼管ARK SR410561K的從低段到高段的陰極端(即a、b、c、d、e、f、g、dp端)。數碼管的位碼從低位到高位的共陽極端SEG1-SEG4分別接到單片機的P2.0～P2.3口。

繼電器控制電路設計

對汽車的鎖定部分通過在點火線路中加一繼電器控制開關來實現。由于單片機負載能力有限，單片機P2.7口發出的信號必須經過LM324的驅動之后才能送到繼電器上，否則繼電器不能正常工作。

系統軟件的設計

系統軟件的整體設計

按照整體方案的設計思想，系統程序框圖如圖5所示。其中初始化系統包括設置計數初值、設置中斷允許控制等，將通用寄存器清零，用來存放車內當前的乘客人數，其中一個單元存放預定客車能乘載的最大乘客數，然后將寄存器中存放的當前車內乘客數放入累加器中，通過比較指令和單元的內容比較、判斷當前車內人數是否滿載，如果當前車內人數未滿載，則繼續對車內人數進行統計，如果當前車內人數大于滿載人數，則再進行判斷車內人數是否大于超載上限人數、若已經超過則跳轉到報警指令，使揚聲器報警，同時使繼電器動作，斷開汽車電子點火器。

程序還實現了對車內人數的實時顯示。在顯示子程序中，主要實現的是將外部中斷所產生的計數值由十六進制轉換為8位BCD碼，然后進行顯示。

結語

經測試驗證，系統通過對客車人數的監測和計算，較好地完成了客車超載的預警提示和有效控制；結果表明系統運行穩定、可靠、快速、準確，且具有較強的抗干擾能力和方便的操作性能。