基于單片機的客車安全報警系統的設計

張志愿++王會++廉雪

摘 要 針對近幾年連續發生的客車事故事件，本文設計了一種基于單片機的客車安全報警系統。該系統以AT80C51單片機為核心，通過DS18B20溫度傳感器測量發動機的溫度，用HX711AD轉換模塊、壓力傳感器測量客車是否超載。如果其中一項超標，蜂鳴器電路開始報警。該系統實現了預防超重和自燃雙重危險的目的，為單片機在客車安全方面的應用上提供了一種新思路。

關鍵詞 單片機；壓力傳感器；HX711AD轉換模塊；DS18B20溫度傳感器

中圖分類號：TP216 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0034-01

據統計，每年的5至8月份，是汽車自燃事故發生率最高的時段，很多城市平均每日會有2至3起的高溫天氣造成汽車自燃事故的發生。據記者統計，2011年，全國發生一次死亡10人以上（含10人）的特大交通事故有25起，共造成410人死亡，平均一起事故死亡16人。超載是引發事故的首要原因，達到56%。本設計研究的是一種以單片機為核心器件的檢測儀，其硬件電路中采用專門的溫度和測重傳感器檢測溫度和重量，檢測到的數據經過軟硬件技術同時優化處理后，可以檢測到客車發動機的溫度和車體的重量，起到及時預防和保護的作用，為人們的人身安全增加一道“綠色”防護墻。

1 總體方案設計

圖1 系統總體框圖

如圖1所示該系統主要由80C51單片機、傳感器模塊、AD轉換模塊、蜂鳴器報警模塊、LCD顯示模塊等組成。系統以單片機為核心，通過DS18B20溫度傳感器測量發動機的溫度，用HX711AD轉換模塊、壓力傳感器測量客車是否超載，如果其中一項超標，蜂鳴器開始報警。壓力傳感器模塊通過螺栓固定于減振彈簧鋼板中心最底處，攝錄模塊與GSM信號發送模塊安裝于客車前后半車處，顯示器則固定于內頂棚，警報器固定在頂棚中央，單片機與客車啟動裝置連接在一起，并通過排線與所有模塊連接，起總體控制作用。工作流程就是通過測量汽車載重，如果超過額定值，計時裝置與報警裝置同時啟動，以達到智能防超載。

當溫度傳感器和壓力傳感器（壓力經A/D轉換模塊處理）檢測到信號后，表示客車超溫或超重或即超溫又超重，經過單片機內部程序的處理后，驅動蜂鳴報警電路開始警報，持續15 s后系統自動停止報警，與此同時，客車駕駛員及時停車疏散乘客并檢查車輛。此時程序再次循環運行，檢測是否還有超標信號，等待報警，報警器進入連續工作狀態。

各模塊在客車的安裝位置如圖2所示。

圖2 模塊的安裝圖

1.警報器，2.LED顯示屏，3.壓力傳感器模塊，4.GSM信號發送模塊，5.攝錄模塊，6.單片機，7.計時裝置，8.減振鋼板，

9.彈性元件

2 客車安全報警系統的硬件設計

2.1 DS18B20溫度傳感器模塊

采用單總線，即在一根數據線上雙向傳輸，而對單片機來說，因為硬件設備不支持單總線協議，所以，采用軟件的方法來實現對DS18B20芯片的訪問。此外，因為該模塊是在一根I/O線上讀寫數據的，所以，對處理的數據位有著嚴謹的時序規范。該模塊具有及其嚴格的正確性和完整性來保證數據傳輸。該協議有以下時序：初始化時序、讀時序、寫時序。主機作為所有時序的主設備，從設備為單總線器件。主機開始啟動寫時序，也是每次命令和數據傳輸的開始，將溫度傳感器安裝在客車發動機上及時測量溫度，防止達到燃點。

2.2 HX711 AD轉換模塊

HX711A/D轉換模塊與同產品相比優越性高。該模塊集成了：穩壓電源、片內時鐘振蕩器等外圍電路，具有集成度好、響應快、抗外界干擾強等優點。本模塊采用24位高精度的A/D轉換器芯片hx711，是一款高精度電子測重裝置，具有兩路輸入模擬通道，內部集成128倍增益可編程放大器。輸入電路可配置為提供橋壓的電橋式（如壓力、稱重）傳感器模式，是一款理想的精度高、價格低的前端采樣模塊。

2.3 5110LCD液晶顯示器模塊

5110LCD液晶顯示器模塊，可以顯示4行漢字，采用串行接口與主處理器進行通信，接口信號線數減少。支持多種串行通信的協議，傳輸速率高。采用低電壓供電，且具有掉電功能；5110LCD性價比高，可顯示15個漢字，30個字符；接口僅需四根I/O線即可，接線簡單。此模塊運行速度與同類相比更優。采用此顯示器可以及時將信息傳達給人們，方便又經濟。

2.4 80C51單片機

MCS-51系列單片機分為51和52兩個子系列，包括80C51、87C51、80C52等典型產品型號。它們的結構基本相同，主要區別僅在于內存儲器計時器中斷源的配置有所不同，其中52子系列在存儲器容量計算器和中斷源數量方面都高于51子系列。考慮到方便簡潔性，本設計采用51單片機。

3 結論

本設計的基于單片機客車安全報警系統實現了預期的目的，實現了超溫和超載報警功能。選用功耗較低的單片機，整體硬件簡單、可靠，體積較小，成本較低，具有極好的推廣應用價值。

參考文獻

[1]周繼明，江世明.傳感器技術及應用[M].長沙：中南大學出版社，2005：45-54.

[2]謝維成，楊加國.單片機原理與應用及C51程序設計[M].北京：清華大學出版社，2009：51-62.

[3]胡漢才.單片機原理及其接口技術[M].北京：清華大學出版社，2007：62-76.

[4]郁有文，常健，程繼紅.傳感器原理及工程應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008：113-122.

[5]李學禮.基于Proteus的80C51單片機的實例教程[M]. 北京：電子工業出版社，2008：75-89.

[6]林立，張俊亮.單片機原理及應用[M].北京：電子工業出版社，2014：17-21.

[7]丁燕.基于單片機的防盜報警系統設計分析[M].北京：電子制作出版社，2013.

[8]謝金成，謝洋，孫玉杰，蔡雨羚，仇成群.基于AT89S51單片機的酒后駕車報警系統設計[J].機械工程師，2012（11）.endprint

摘 要 針對近幾年連續發生的客車事故事件，本文設計了一種基于單片機的客車安全報警系統。該系統以AT80C51單片機為核心，通過DS18B20溫度傳感器測量發動機的溫度，用HX711AD轉換模塊、壓力傳感器測量客車是否超載。如果其中一項超標，蜂鳴器電路開始報警。該系統實現了預防超重和自燃雙重危險的目的，為單片機在客車安全方面的應用上提供了一種新思路。

關鍵詞 單片機；壓力傳感器；HX711AD轉換模塊；DS18B20溫度傳感器

中圖分類號：TP216 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0034-01

據統計，每年的5至8月份，是汽車自燃事故發生率最高的時段，很多城市平均每日會有2至3起的高溫天氣造成汽車自燃事故的發生。據記者統計，2011年，全國發生一次死亡10人以上（含10人）的特大交通事故有25起，共造成410人死亡，平均一起事故死亡16人。超載是引發事故的首要原因，達到56%。本設計研究的是一種以單片機為核心器件的檢測儀，其硬件電路中采用專門的溫度和測重傳感器檢測溫度和重量，檢測到的數據經過軟硬件技術同時優化處理后，可以檢測到客車發動機的溫度和車體的重量，起到及時預防和保護的作用，為人們的人身安全增加一道“綠色”防護墻。

1 總體方案設計

圖1 系統總體框圖

如圖1所示該系統主要由80C51單片機、傳感器模塊、AD轉換模塊、蜂鳴器報警模塊、LCD顯示模塊等組成。系統以單片機為核心，通過DS18B20溫度傳感器測量發動機的溫度，用HX711AD轉換模塊、壓力傳感器測量客車是否超載，如果其中一項超標，蜂鳴器開始報警。壓力傳感器模塊通過螺栓固定于減振彈簧鋼板中心最底處，攝錄模塊與GSM信號發送模塊安裝于客車前后半車處，顯示器則固定于內頂棚，警報器固定在頂棚中央，單片機與客車啟動裝置連接在一起，并通過排線與所有模塊連接，起總體控制作用。工作流程就是通過測量汽車載重，如果超過額定值，計時裝置與報警裝置同時啟動，以達到智能防超載。

當溫度傳感器和壓力傳感器（壓力經A/D轉換模塊處理）檢測到信號后，表示客車超溫或超重或即超溫又超重，經過單片機內部程序的處理后，驅動蜂鳴報警電路開始警報，持續15 s后系統自動停止報警，與此同時，客車駕駛員及時停車疏散乘客并檢查車輛。此時程序再次循環運行，檢測是否還有超標信號，等待報警，報警器進入連續工作狀態。

各模塊在客車的安裝位置如圖2所示。

圖2 模塊的安裝圖

1.警報器，2.LED顯示屏，3.壓力傳感器模塊，4.GSM信號發送模塊，5.攝錄模塊，6.單片機，7.計時裝置，8.減振鋼板，

9.彈性元件

2 客車安全報警系統的硬件設計

2.1 DS18B20溫度傳感器模塊

采用單總線，即在一根數據線上雙向傳輸，而對單片機來說，因為硬件設備不支持單總線協議，所以，采用軟件的方法來實現對DS18B20芯片的訪問。此外，因為該模塊是在一根I/O線上讀寫數據的，所以，對處理的數據位有著嚴謹的時序規范。該模塊具有及其嚴格的正確性和完整性來保證數據傳輸。該協議有以下時序：初始化時序、讀時序、寫時序。主機作為所有時序的主設備，從設備為單總線器件。主機開始啟動寫時序，也是每次命令和數據傳輸的開始，將溫度傳感器安裝在客車發動機上及時測量溫度，防止達到燃點。

2.2 HX711 AD轉換模塊

HX711A/D轉換模塊與同產品相比優越性高。該模塊集成了：穩壓電源、片內時鐘振蕩器等外圍電路，具有集成度好、響應快、抗外界干擾強等優點。本模塊采用24位高精度的A/D轉換器芯片hx711，是一款高精度電子測重裝置，具有兩路輸入模擬通道，內部集成128倍增益可編程放大器。輸入電路可配置為提供橋壓的電橋式（如壓力、稱重）傳感器模式，是一款理想的精度高、價格低的前端采樣模塊。

2.3 5110LCD液晶顯示器模塊

5110LCD液晶顯示器模塊，可以顯示4行漢字，采用串行接口與主處理器進行通信，接口信號線數減少。支持多種串行通信的協議，傳輸速率高。采用低電壓供電，且具有掉電功能；5110LCD性價比高，可顯示15個漢字，30個字符；接口僅需四根I/O線即可，接線簡單。此模塊運行速度與同類相比更優。采用此顯示器可以及時將信息傳達給人們，方便又經濟。

2.4 80C51單片機

MCS-51系列單片機分為51和52兩個子系列，包括80C51、87C51、80C52等典型產品型號。它們的結構基本相同，主要區別僅在于內存儲器計時器中斷源的配置有所不同，其中52子系列在存儲器容量計算器和中斷源數量方面都高于51子系列。考慮到方便簡潔性，本設計采用51單片機。

3 結論

本設計的基于單片機客車安全報警系統實現了預期的目的，實現了超溫和超載報警功能。選用功耗較低的單片機，整體硬件簡單、可靠，體積較小，成本較低，具有極好的推廣應用價值。

參考文獻

[1]周繼明，江世明.傳感器技術及應用[M].長沙：中南大學出版社，2005：45-54.

[2]謝維成，楊加國.單片機原理與應用及C51程序設計[M].北京：清華大學出版社，2009：51-62.

[3]胡漢才.單片機原理及其接口技術[M].北京：清華大學出版社，2007：62-76.

[4]郁有文，常健，程繼紅.傳感器原理及工程應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008：113-122.

[5]李學禮.基于Proteus的80C51單片機的實例教程[M]. 北京：電子工業出版社，2008：75-89.

[6]林立，張俊亮.單片機原理及應用[M].北京：電子工業出版社，2014：17-21.

[7]丁燕.基于單片機的防盜報警系統設計分析[M].北京：電子制作出版社，2013.

[8]謝金成，謝洋，孫玉杰，蔡雨羚，仇成群.基于AT89S51單片機的酒后駕車報警系統設計[J].機械工程師，2012（11）.endprint

摘 要 針對近幾年連續發生的客車事故事件，本文設計了一種基于單片機的客車安全報警系統。該系統以AT80C51單片機為核心，通過DS18B20溫度傳感器測量發動機的溫度，用HX711AD轉換模塊、壓力傳感器測量客車是否超載。如果其中一項超標，蜂鳴器電路開始報警。該系統實現了預防超重和自燃雙重危險的目的，為單片機在客車安全方面的應用上提供了一種新思路。

關鍵詞 單片機；壓力傳感器；HX711AD轉換模塊；DS18B20溫度傳感器

中圖分類號：TP216 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）19-0034-01

據統計，每年的5至8月份，是汽車自燃事故發生率最高的時段，很多城市平均每日會有2至3起的高溫天氣造成汽車自燃事故的發生。據記者統計，2011年，全國發生一次死亡10人以上（含10人）的特大交通事故有25起，共造成410人死亡，平均一起事故死亡16人。超載是引發事故的首要原因，達到56%。本設計研究的是一種以單片機為核心器件的檢測儀，其硬件電路中采用專門的溫度和測重傳感器檢測溫度和重量，檢測到的數據經過軟硬件技術同時優化處理后，可以檢測到客車發動機的溫度和車體的重量，起到及時預防和保護的作用，為人們的人身安全增加一道“綠色”防護墻。

1 總體方案設計

圖1 系統總體框圖

如圖1所示該系統主要由80C51單片機、傳感器模塊、AD轉換模塊、蜂鳴器報警模塊、LCD顯示模塊等組成。系統以單片機為核心，通過DS18B20溫度傳感器測量發動機的溫度，用HX711AD轉換模塊、壓力傳感器測量客車是否超載，如果其中一項超標，蜂鳴器開始報警。壓力傳感器模塊通過螺栓固定于減振彈簧鋼板中心最底處，攝錄模塊與GSM信號發送模塊安裝于客車前后半車處，顯示器則固定于內頂棚，警報器固定在頂棚中央，單片機與客車啟動裝置連接在一起，并通過排線與所有模塊連接，起總體控制作用。工作流程就是通過測量汽車載重，如果超過額定值，計時裝置與報警裝置同時啟動，以達到智能防超載。

當溫度傳感器和壓力傳感器（壓力經A/D轉換模塊處理）檢測到信號后，表示客車超溫或超重或即超溫又超重，經過單片機內部程序的處理后，驅動蜂鳴報警電路開始警報，持續15 s后系統自動停止報警，與此同時，客車駕駛員及時停車疏散乘客并檢查車輛。此時程序再次循環運行，檢測是否還有超標信號，等待報警，報警器進入連續工作狀態。

各模塊在客車的安裝位置如圖2所示。

圖2 模塊的安裝圖

1.警報器，2.LED顯示屏，3.壓力傳感器模塊，4.GSM信號發送模塊，5.攝錄模塊，6.單片機，7.計時裝置，8.減振鋼板，

9.彈性元件

2 客車安全報警系統的硬件設計

2.1 DS18B20溫度傳感器模塊

采用單總線，即在一根數據線上雙向傳輸，而對單片機來說，因為硬件設備不支持單總線協議，所以，采用軟件的方法來實現對DS18B20芯片的訪問。此外，因為該模塊是在一根I/O線上讀寫數據的，所以，對處理的數據位有著嚴謹的時序規范。該模塊具有及其嚴格的正確性和完整性來保證數據傳輸。該協議有以下時序：初始化時序、讀時序、寫時序。主機作為所有時序的主設備，從設備為單總線器件。主機開始啟動寫時序，也是每次命令和數據傳輸的開始，將溫度傳感器安裝在客車發動機上及時測量溫度，防止達到燃點。

2.2 HX711 AD轉換模塊

HX711A/D轉換模塊與同產品相比優越性高。該模塊集成了：穩壓電源、片內時鐘振蕩器等外圍電路，具有集成度好、響應快、抗外界干擾強等優點。本模塊采用24位高精度的A/D轉換器芯片hx711，是一款高精度電子測重裝置，具有兩路輸入模擬通道，內部集成128倍增益可編程放大器。輸入電路可配置為提供橋壓的電橋式（如壓力、稱重）傳感器模式，是一款理想的精度高、價格低的前端采樣模塊。

2.3 5110LCD液晶顯示器模塊

5110LCD液晶顯示器模塊，可以顯示4行漢字，采用串行接口與主處理器進行通信，接口信號線數減少。支持多種串行通信的協議，傳輸速率高。采用低電壓供電，且具有掉電功能；5110LCD性價比高，可顯示15個漢字，30個字符；接口僅需四根I/O線即可，接線簡單。此模塊運行速度與同類相比更優。采用此顯示器可以及時將信息傳達給人們，方便又經濟。

2.4 80C51單片機

MCS-51系列單片機分為51和52兩個子系列，包括80C51、87C51、80C52等典型產品型號。它們的結構基本相同，主要區別僅在于內存儲器計時器中斷源的配置有所不同，其中52子系列在存儲器容量計算器和中斷源數量方面都高于51子系列。考慮到方便簡潔性，本設計采用51單片機。

3 結論

本設計的基于單片機客車安全報警系統實現了預期的目的，實現了超溫和超載報警功能。選用功耗較低的單片機，整體硬件簡單、可靠，體積較小，成本較低，具有極好的推廣應用價值。

參考文獻

[1]周繼明，江世明.傳感器技術及應用[M].長沙：中南大學出版社，2005：45-54.

[2]謝維成，楊加國.單片機原理與應用及C51程序設計[M].北京：清華大學出版社，2009：51-62.

[3]胡漢才.單片機原理及其接口技術[M].北京：清華大學出版社，2007：62-76.

[4]郁有文，常健，程繼紅.傳感器原理及工程應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008：113-122.

[5]李學禮.基于Proteus的80C51單片機的實例教程[M]. 北京：電子工業出版社，2008：75-89.

[6]林立，張俊亮.單片機原理及應用[M].北京：電子工業出版社，2014：17-21.

[7]丁燕.基于單片機的防盜報警系統設計分析[M].北京：電子制作出版社，2013.

[8]謝金成，謝洋，孫玉杰，蔡雨羚，仇成群.基于AT89S51單片機的酒后駕車報警系統設計[J].機械工程師，2012（11）.endprint