出租車行李自動提醒系統的設計*

張旭董浩存苑薿木補波

（1.沈陽理工大學汽車與交通學院；2.東北大學中荷生物醫學與信息科學學院）

隨著社會的進步，出租汽車行業在國內外快速發展，給人們的出行帶來了很大的便利。由于匆忙或其他原因，常常有乘客在下車時忘記了放在出租車行李箱中的行李，或將其他隨身攜帶的物品遺忘在車上。這些疏忽大意給乘客帶來了麻煩，甚至造成重大經濟損失或其他無法挽回的重大損失；另一方面，也給好心的出租車司機造成麻煩。假如有一種裝置，在乘客下車時自動提醒乘客，檢查自己的隨身行李，這類事故就能大幅度減少。因此，文章設計了一種出租車行李自動提醒系統。

1 行李自動提醒系統的結構和工作原理

出租車行李自動提醒系統由電源、檢測單元、語音播放單元[1-2]及控制單元四部分組成，其連接組成，如圖1所示。其中，電源部分分別連接著其他三部分，控制單元還分別連接著檢測單元和語音播放單元。圖1中的開關K有3個開關，分別代表安裝在除駕駛員身旁車門之外其余3個車門上的壓力開關，開關K1是手動開關，通常K1接通，只是在修理車門等特殊情況下，用開關K1切斷語音播放裝置的電源。

電源部分：使用車載的12 V或24 V電源，在電源和控制單元之間加1個W7805穩壓模塊，將電源的電壓變為5 V的穩壓電源。

檢測單元：布置在駕駛員用車門之外的其他車門處，且在車門打開時接通的三路并聯壓力開關和布置在出租車行李箱中，由乘客行李的重力觸發的壓力傳感器。

語音播放單元：采用語音芯片（ISD1810或ISD1820P語音電路），還可以購買用這些芯片制作的組件板（ISD1810M）。

控制單元：可以使用電子電路構成的控制單元或使用單片機作為控制單元。電子電路構成的控制單元，是自行設計的監控電路板，其作用是監測除駕駛員身旁車門之外的其他車門，一旦有一扇車門開啟就接通語音部分的電源，使語音播放單元發出聲音（“乘客注意！請帶好自己的行李！”），連續播放約2 min后，切斷電源，停止工作。單片機作為控制單元，采用型號為AT89S52的芯片，功能是監測除駕駛員身旁車門之外的其他車門，接收出租車行李箱中壓力傳感器的信號，根據是否有行李，分別觸發單個或多個不同的語音播放單元。

2 控制單元的結構和工作原理

方案1：使用電子電路構成控制單元。控制電路的具體構成，如圖2所示。由J1，J2（繼電器）、IC（單電源運放）[3]、Tr（場效應管）、D（二極管）、電容及電阻等構成。其中：由J1觸發且作為指示燈使用的D連接IC，IC所需要外部提供的虛地連接在IC的負電源腳，且還連接著調整電阻；IC為正電源供電；IC的正電源通過Tr并聯連接著C（2 200 μF），C還并聯88 kΩ充電電阻。圖 2中：J1和 J2屬 T05類微型繼電器，型號為JRW-6M；IC型號為LM324，電源來自A點；Tr型號為3DJ6或3DJ7；D型號為2CP6。

在出租車的每個車門處都設置一個壓力開關，車門打開時壓力開關接通，壓力開關將車門檻附近的一個D與車載12 V或24 V的直流電源接通，D亮。將控制單元的電源輸入接點與D并聯，車門打開時控制單元就與電源接通了，W7805穩壓塊就有5 V電壓輸出。此時IC的反相輸入端有正電壓輸入，而正相輸入端的電壓由于并聯C，電壓暫時是0，IC有大約-4 V的電壓輸出。J1的控制線圈中有電流流過，J1的常開觸點接通，語音播放單元與電源接通，播放提醒乘客的語句。語音播放的過程中，C通過88 kΩ電阻不停地充電，IC正相輸入端電壓上升，使得IC輸出電壓下降。大約經過120 s（時間長短可調），IC正相輸入端電壓接近4 V，正/反相輸入電壓之差接近0，IC無電壓輸出，J1觸點斷開，語音播放單元與電源斷開，停止播放。車門打開時，常閉觸點J2被切斷，C經過88 kΩ的充電電阻充電。當車門重新關閉時，J2閉合，C通過J2的觸點和1 kΩ的電阻放電，20 s之后，電壓降至0.5 mV。通過改變充電電阻的阻值（圖2中該電阻的阻值為88 kΩ），可以改變播放時間的長短，減小充電電阻能減短播放時間，加大充電電阻能加長播放時間。

提示語音播放時間與電容充放電的關系如下[4]：

1）電容放電。

式中：V0——經穩壓模塊后輸出的電壓，取4.4 V；

C——電容，取2 200 μF；

R——電阻，取1 kΩ；

t——放電時間，得2.2 s。

2）電容充電。

式中：V0——經穩壓模塊后輸出的電壓，取5 V；

C——電容，取2 200 μF；

R——電阻，取4 kΩ；

t——充電時間，得112 s。

方案2：同樣是使用電子電路構成控制單元，控制電路的具體構成，如圖3所示。

圖 3 中：J1，J2，IC，Tr型號與圖 2 相同；D 型號為2AP21；SCR型號為3CT1KA可控硅。

方案2與方案1基本相同，它的優點是穩定性更好，缺點是功耗稍大，但是不超過2 W，由于每次工作只有2～3 min，2 W功耗可以忽略。

方案3：使用單片機作為控制單元，其整體結構組成，如圖4所示。全部系統由電源、控制單元、檢測單元及語音播放單元四部分組成，其中電源和語音播放單元兩部分與方案1相同。

控制單元：采用型號為AT89S52的芯片，自行設計開發[5]。其功能是監測除駕駛員身旁車門以外的其它車門、接收行李箱中壓力傳感器的信號，根據是否有行李，分別觸發單個或多個不同的語音播放單元，如圖4a所示。

檢測單元：有2種傳感器，一種是壓力傳感器，安置在行李箱里，由乘客行李的重力觸發，向控制單元傳送信號，當沒有行李安放在其上面時，傳感器無信號輸出；另一種傳感器是壓力開關，共有3個，分別安裝在除駕駛員身旁車門以外的其它車門上，車門開啟則壓力開關接通，向控制單元傳送信號，車門關閉則壓力開關斷開，如圖4c所示。

語音播放單元：采用語音芯片ISD1820P，還可以購買用這些芯片制作的組件板（ISD1810M），如圖4d所示。

使用單片機作為控制單元的行李自動提醒系統的結構和工作原理如下。

K8作為總開關，通常情況下K8處于斷開，不會發送任何信號給單片機。當有車門修理等特殊情況，不需要自動提醒系統工作時，可閉合K8，單片機P1.7引腳將收到低電平信號，單片機接收到該信號后，其它模塊不工作，接收的信號不做處理。

在K8斷開情況下的工作過程如下。

壓力開關K5，K6，K7分別安裝在汽車的右前門和后面兩側的車門上，當其中的任何一扇車門打開時，壓力開關接通，向單片機對應引腳輸入低電平信號。

系統有K5，K6，K7，K8 4個獨立按鍵，其中K8為手動開關，通常K8接通，只是在修理車門等特殊情況下，用K8切斷語音播放裝置的電源。選用同型號的K5，K6，K7，分別安裝在右前門和后面兩側的車門上，當其中的任何一扇車門打開時，壓力開關接通，向控制單元輸入觸發信號，控制單元觸發語音播放裝置1，語音板發出聲音（“乘客注意！請帶好自己的隨身物品！”），連續播放時間在控制程序里設定。當控制單元在接收到車門開啟信號的同時，也接收了來自行李箱中的壓力傳感器信號，就將觸發語音播放裝置2，發出“乘客注意！請帶好自己的隨身物品！請帶走行李箱中的行李！“乘客注意！請帶好自己的隨身物品！請帶走行李箱中的行李！”的聲音，連續播放時間可在控制程序里設定。

過程結束后，如果單片機沒有同時接收到壓力傳感器的信號，即壓力開關斷開，系統將結束工作；如果單片機同時收到了壓力傳感器的信號，即壓力開關閉合，單片機將再次發出高電平信號給ISD1820的PLAYE引腳，第2次觸發語音播放裝置2，發出“乘客注意！請帶走行李箱中的行李物品！”的聲音，連續播放時間同樣可在控制程序里設定。

3 結論

闡述了自動提醒裝置是如何提醒及其工作過程，解決了乘客下車開門時，提醒裝置自動提醒乘客帶走行李這一問題，試驗結果驗證了提醒系統的3種方案均能夠按預定要求完成自動語音提示工作，技術效果優良；若使用單片機作為系統的控制單元，增加相應的模塊，系統的功能還可擴展；該系統結構簡單、體積小且安全性高，加裝在出租車上很方便，實用性強，具有很大的經濟價值和社會價值。