??? 摘 要： 設(shè)計(jì)了一種智能型客車超載檢測(cè)系統(tǒng)" title="檢測(cè)系統(tǒng)">檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)車內(nèi)旅客數(shù)目并自動(dòng)顯示，車內(nèi)人員一旦超載，系統(tǒng)將自動(dòng) 關(guān)閉汽車啟動(dòng)裝置，使之無(wú)法運(yùn)行，并產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。
??? 關(guān)鍵詞： AT89S51? 熱釋電紅外傳感器" title="熱釋電紅外傳感器">熱釋電紅外傳感器? 紅外檢測(cè)? 鎖定

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??? 針對(duì)我國(guó)國(guó)情，設(shè)計(jì)了一種客車載乘人員檢測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)超過(guò)規(guī)定人數(shù)時(shí)，便鎖定汽車執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使之無(wú)法啟動(dòng)。
1 系統(tǒng)原理
??? 系統(tǒng)的前端檢測(cè)部分有兩個(gè)熱釋電紅外傳感器安裝于車門的兩側(cè)（一個(gè)用于檢測(cè)上車人員，一個(gè)用于檢測(cè)下車人員），車門開(kāi)時(shí)系統(tǒng)及時(shí)啟動(dòng)，由于熱釋電紅外傳感器可檢測(cè)到人體發(fā)射的紅外線且與穿衣多少無(wú)關(guān)，因此比較可靠。當(dāng)有人上車時(shí)，紅外傳感器檢測(cè)上車人數(shù)，單片機(jī)累加計(jì)數(shù)并通過(guò)LED屏顯示；當(dāng)有人下車時(shí)單片機(jī)減法計(jì)數(shù)。由于單片機(jī)內(nèi)預(yù)設(shè)規(guī)定人數(shù)，當(dāng)超過(guò)此人數(shù)時(shí)，單片機(jī)控制汽車鎖定執(zhí)行機(jī)構(gòu)使其無(wú)法啟動(dòng)，并以LED屏顯示數(shù)字。系統(tǒng)整體框圖如1所示。

2 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成及功能設(shè)計(jì)
2.1控制單元
??? 控制單元" title="控制單元">控制單元主要完成檢測(cè)信號(hào)處理，并根據(jù)處理結(jié)果通過(guò)LED實(shí)時(shí)顯示人數(shù)，當(dāng)人數(shù)超出規(guī)定時(shí)，產(chǎn)生汽車執(zhí)行機(jī)構(gòu)的鎖定控制信號(hào)和報(bào)警信號(hào)。本文利用AT89S51單片機(jī)作為控制單元。AT89S51是一個(gè)低功耗、高性能的CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4B ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元。
??? 本文選用如此高性能的單片機(jī)方便了以后的功能擴(kuò)展。其基本電路如圖2所示。

2.2 熱紅外檢測(cè)單元
??? 被動(dòng)式紅外報(bào)警器采用美國(guó)的傳感元件——熱釋電紅外傳感器KDS9。這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，同時(shí)，它還能鑒別出運(yùn)動(dòng)的生物與其他非生物。
??? 圖3是一個(gè)雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。使用時(shí)，Ｄ端接電源正極，Ｇ端接電源負(fù)極，Ｓ端為信號(hào)輸出。該傳感器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測(cè)元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號(hào)及內(nèi)部相互抵消的原理來(lái)使傳感器得到補(bǔ)償。對(duì)于輻射至傳感器的紅外輻射" title="紅外輻射">紅外輻射，熱釋電傳感器通過(guò)安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個(gè)探測(cè)元上，從而使傳感器輸出電壓信號(hào)。

??? 制造熱釋電紅外探測(cè)元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測(cè)波長(zhǎng)范圍為0.2～20μm。為了對(duì)某一波長(zhǎng)范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長(zhǎng)范圍的紅外輻射通過(guò)外，還能將燈光、陽(yáng)光和其他紅外輻射拒之門外。
??? 本系統(tǒng)中，當(dāng)人體輻射的紅外線通過(guò)菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測(cè)元上時(shí)，電路中的傳感器將輸出電壓信號(hào)，然后使該信號(hào)先通過(guò)一個(gè)由C1、C2、R1、R2組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為16Ｈz，下限截止頻率為0.16Hz。由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測(cè)信號(hào)電壓十分微弱(通常僅有1mv左右)，而且是一個(gè)變化的信號(hào)，同時(shí)菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號(hào)電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測(cè)物體的移動(dòng)速度決定，通常在0.1～10Ｈz范圍），所以應(yīng)對(duì)熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大。本設(shè)計(jì)運(yùn)用集成運(yùn)算放大器LM324來(lái)進(jìn)行兩級(jí)放大，以使其獲得足夠的增益。
??? 當(dāng)傳感器探測(cè)到人體輻射的紅外線信號(hào)并經(jīng)放大后送給窗口比較器" title="比較器">比較器時(shí)，若信號(hào)幅度超過(guò)窗口比較器的上下限，則系統(tǒng)將輸出高電平信號(hào)；無(wú)異常情況時(shí)則輸出低電平信號(hào)。在該比較器中，R9、R10、R11用做參考電壓，兩個(gè)運(yùn)算放大器用做比較，兩個(gè)二極管的主要作用是使輸出更穩(wěn)定。窗口比較器的上下限電壓即參考電壓分別為3．8V和1．2V。將這個(gè)高低電平變化的信號(hào)上升沿信號(hào)作為單片機(jī)P3.0的輸入信號(hào)，設(shè)計(jì)中采用中斷方式來(lái)檢測(cè)。上車人員檢測(cè)電路如圖4所示（下車人員檢測(cè)電路相同）。

2.3 報(bào)警部分
??? 當(dāng)單片機(jī)判斷出車上人員數(shù)量超出規(guī)定時(shí)，將通過(guò)P1.0口輸出1kHz的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，作報(bào)警信號(hào)，本電路中使用了音頻放大集成芯片LM386。電路如圖5所示。

2.4 鎖定部分
??? 鎖定部分通過(guò)在點(diǎn)火線路中加一繼電器控制開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)單片機(jī)判斷出車上人員數(shù)量超出規(guī)定時(shí)，將通過(guò)P1.5口輸出一高電平， 繼電器工作，從而使點(diǎn)火線路斷開(kāi)，無(wú)法啟動(dòng)。繼電器電路中一般都要在繼電器的線圈兩頭加一個(gè)二極管以吸收繼電器線圈斷電時(shí)產(chǎn)生的反電勢(shì)，防止干擾。
2.5 乘員數(shù)顯示部分
??? 由于客車載人數(shù)目都在100人以內(nèi)，所以用兩個(gè)7段LED已經(jīng)足夠。本設(shè)計(jì)采用P2和P0口的輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)LED。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
??? 人員檢測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)智能化的系統(tǒng)，它的軟件所完成的功能主要包括：
??? (1)信息處理：即當(dāng)單片機(jī)I/O口接收到脈沖時(shí)，單片機(jī)做加/減法計(jì)數(shù)。
??? (2)顯示輸出：?jiǎn)纹瑱C(jī)將總?cè)藬?shù)輸出到LED進(jìn)行顯示。
??? ③控制輸出：即當(dāng)車載人數(shù)超出規(guī)定時(shí)，產(chǎn)生鎖定和報(bào)警控制信號(hào)。主程序流程圖如圖6。
??? 中斷子程序流程如圖7。

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??? 該系統(tǒng)在精度和靈敏度上都能滿足實(shí)際的需求，解決了通過(guò)加大檢測(cè)力度、行政干預(yù)等手段檢查客車超載問(wèn)題帶來(lái)的不便，方便了交警，保障了行車安全。如果進(jìn)一步擴(kuò)充，可以增加語(yǔ)音提示，發(fā)出“歡迎光臨”、“車已超載”等提示；可以擴(kuò)展日期和時(shí)鐘模塊，記錄每日的載客量和發(fā)車時(shí)間；還可加入鍵盤輸入模塊，隨時(shí)輸入要顯示的提示信息；甚至可以擴(kuò)展和上位機(jī)的通信模塊，將載客及出發(fā)時(shí)間保存。
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