检测原理创新设计.doc

学院：信息与电气工程学院班级：姓名：学号：中国矿业大学2011年12月基于AT89S51单片机的校车超员自动报警锁定装置创新背景和创新价值：机动车总质量和轴载质量超限的问题一直困扰着公路运输管理。既严重影响车辆的运行安全，又严重影响公路的使用寿命。最近校车超员、超载是一个引起热议的话题。事件一：11月16日上午9时许，甘肃庆阳市正宁县榆林子镇小博士民办幼儿园使用的甘MA4975校车（核载9人，实载64人），与陕D72231自卸货车迎面相撞，目前已造成21人死亡（其中幼儿19人），43名幼儿受伤。事件二：2011年12月12日18时许，徐州市丰县首羡镇张后屯村发生一起校车侧翻事故，目前已造成15人死亡。校车事故频发，固然有其他各方面的原因，但其中一个非常重要的原因就是超载现象的存在。校车超载一直是一个让人头疼并痛心的问题。超载不仅经常造成交通事故，而且对公路造成严重破坏。治理校车超载除必要的源头治理和宣传教育外，还必须运用超载检测设备，做到科学管理。本系统设计通过单片机和传感器的组合电路，实现对客车超载的检查和控制。该检测系统能够自动检查车辆内乘客数目并显示出来，当车内人员超载时，发出语音提示，并自动关闭汽车启动装置，强行使之无法运行，保障了行车安全。鉴于中国国情，如此严厉的限制超载措施全面推广暂时不太现实，但校车事件严重刺激了人们脆弱的神经。校车里大多是孩子，他们是祖国的花朵，是祖国的未来，年轻的幼小的生命的陨落不能不使人感到痛心。加之孩子们自我保护能力比较差，出现突发交通事故时更容易受到伤害，所以在校车上率先安装上这种严厉限制超载的报警及锁定系统就显得很有其可行性和必要性了，同时也具有巨大的现实意义。创新设计的思想：系统总体设计概述系统的前端检测部分有两个热释电红外传感器，分别安装于车门的两侧(一个用于检测上车人员，一个用于检测下车人员)，车门开时系统及时启动，由于热释电红外传感器可检测到人体发射的红外线且与穿衣多少无关，因此比较可靠。当有人上车时，红外传感器检测上车人数，单片机累加计数并通过LED屏显示；当有人下车时单片机减法计数。由于单片机内预设规定人数，当超过此人数时，AT89S51单片机控制汽车锁定执行机制使其无法启动，并以LED屏显示数字。其设计框图如下：本设计采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造的AT89S51单片机作为控制单元。AT89S51是一个低功耗、高性能的CMOS8位单片机，片内含4B的ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。它兼容标准MCS—51指令系统及80C51引脚结构。其基本电路如右所示：二、热红外传感器检测电路本设计使用热释电红外传感器KDS9。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其他非生物。当人体辐射的红外线被热释电红外传感器的探测头感知到时,电路中的传感器将输出电压信号,运用集成运算放大器LM324来进行两级放大，以使其获得足够的增益。当传感器探测到人体辐射的红外线信号并经放大后送给窗口比较器时，若信号幅度超过窗口比较器的上下限，则系统将输出高电平信号；无异常情况时则输出低电平信号。在该比较器中，R9、R10、R11用做参考电压，两个运算放大器用做比较，两个二极管的主要作用是使输出更稳定。将这个高低电平变化的信号上升沿信号作为单片机P3．0的输入信号，设计中采用中断方式来检测。上、下车人员检测电路如下图所示：报警电路当单片机判断出车上人员数量超出规定时，将通过P1．0口输出1kHz的音频信号驱动扬声器，作报警信号，报警电路图如下：四、锁定部分锁定部分通过在点火线路中加一继电器控制开关来实现。当单片机判断出车上人员数量超出规定时，将通过P1．5口输出一高电平，继电器工作，从而使点火线路断开，无法启动。五、车中人数显示部分由于客车载人数目一般都在100人以内，所以用两个7段LED已经足够。本设计采用P2和P0口的输出来驱动两个LED。六、系统软件程序设计程序设计思想框图如下：