反超载系统设计设计.doc
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1、(设计) (反超载系统设计) 毕毕 业业 设设 计(论计(论 文)文) 论文题目:论文题目: 反超载系统设计反超载系统设计 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文(设计) (反超载系统设计) 毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)任务书 题目:题目: 反超载系统设计反超载系统设计 任务与要求:任务与要求: 以 AT89c51 单片机为核心。通过红外线发射式传感器,方向识别电路,报 警电路,锁定电路设计然后由单片机对检测到的数据进行分析处理,同时检测 到的结果会由 LED 显示出来,如果客车超载,扬声器先进行报警,而后由继电 器切断汽车的打火装置,从而最终实现对超载情况进行相关控制。 时间:时间
2、: 20132013 年 1 1 月 4 4 日 至 20132013 年 4 4 月 2525 日 共 1515 周 教教 学学 点点: 学生姓名:学生姓名: 学学 号:号: 专业:专业: 指导单位或教研室:指导单位或教研室: 指导教师:指导教师: 职职 称:称: 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文(设计) (反超载系统设计) 毕业设计毕业设计( (论文论文) )进度计划表进度计划表 日日 期期工工 作作 内内 容容执执 行行 情情 况况 指导教师指导教师 签签 字字 2013.1.4-2013.1.14 查找资料,选题 2013.1.15-2013.2.7 完成论文的初稿 2013.2
3、.8-2013.2.28 完成论文二稿的写作 2013.3.1-2013.3.18 完成论文的终稿及格式 修改 2013.3.19-2013.4.10 定稿,打印论文,做好 答辩的准备 2013.4.11-2013.4.25 论文答辩 教师对进度计划实施教师对进度计划实施 情况总评情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。 (设计) (反超载系统设计) 摘 要 针对当前客车超载不断引发重大事故,设计了一种客车超载监控系统。本 设计以AT89c51单片机为核心。通过红外线发射式传感器,方向识别电路,报警 电路,锁定电路设计然后由单片机对检测到的数据进行分析处理,同时检测到 的
4、结果会由LED显示出来,如果客车超载,扬声器先进行报警,而后由继电器切 断汽车的打火装置,从而最终实现对超载情况进行相关控制。 本设计共分两大部分硬件系统设计和软件系统设计。硬件部分利用红外传 感器和方向识别电路将乘客的上,下车情况进行检测和判断并输入单片机系统。 经过单片机系统处理的数据送LED显示,声光报警电路由蜂鸣器和发光二级管组 成,用继电器实现对客车启动装置的锁定。软件部分用汇编语言进行编程,采 用模块化设计思想。该系统通过调试后能够较好的完成客车超载的预警提示, 并对超载情况进行相关控制。 关键词:客车、超载、监控、单片机 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文(设计) (反超载系
5、统设计) Abstract In view of the current bus overload continues to cause major accidents, design a carriage overload monitor system. This design uses AT89c51 microcontroller as the core. Through the sensor of infrared emission, direction identifying circuit, alarm circuit, locking circuit design then th
6、e MCU to detect data analysis and processing, and the detected results are displayed by the LED, if the bus overload, the speaker first alarm, then by the relay to cut off the ignition device of automobile, and thereby achieve relative to control overload. This design is divided into two parts of ha
7、rdware system and software system design. The hardware part uses the infrared sensor and direction identification circuit will passengers on and off, to detect and judge and input system. After data processing system to send LED display, sound and light alarm circuit comprises a buzzer and light-emi
8、tting tube two, realize the locking bus starting device for relay. The software is programmed with assembly language, uses the modular design thought. The system through debugging can better complete carriage overload warning prompt, and related control of overload. Keywords: bus、overload、monitoring
9、、microcontroller 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文(设计) (反超载系统设计) 目录 第一章 绪言.1 第二章 系统的整体结构.2 第一节 系统的组成 .2 第二节 系统的原理 .2 第三章 系统硬件的设计.3 第一节 系统硬件总体的组成及检测模块电路 .3 第二节 单片机模块电路 .6 第三节 控制模块电路及数码管显示电路设计 .9 第四节 报警电路设计 10 第五节 继电器控制电路设计 12 第四章 系统软件的设计13 第一节系统软件的整体设计 .13 第二节 程序设计 13 结束语.15 谢辞.16 参考文献.17 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文(设计) (
10、反超载系统设计) 1 第一章 绪言 随着生活水平的不断提高,人们外出打工、探亲、旅游的人数越来越多, 尤其是节假日,而与此相关的公路客运(长途客车,旅游客车等)的运力却没 有相应增加,致使超员现象频频出现。目前,它已成为一个严重影响交通运输 环境和社会经济可持续发展的社会问题。客车超载对国家的公路设施和客运市 场造成了不良影响,也影响车辆本事和车辆的驾驶、控制,容易引发事故,给 国家和百姓带来重大的经济损失和感情伤害。目前,国家出台了一系列的政策法 规来制止客车超载,各地政府也制定了相关的制度来对客车超载进行管理。虽然 这在一定程度上减少了客车的超载现象,但在节假日和农忙等客流高峰期,超载 现
11、象还是屡禁不止。因此,在采取行政监督管理的同时,通过科学技术的手段来 消除客车超载的现象也有着极其重要的意义和实用性。 本系统通过红外线发射接收对管来实现对人数的检测,然后再由单片机组 成的中央处理单元中对客车的人数进行分析,以判断客车是否超载,如果超载, 可通过扬声器报警发出警告,同时通过继电器控制电路对发动机进行锁定以抑 制事故的发生,减少国家和人民群众的损失和伤害。 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文(设计) (反超载系统设计) 2 第二章 系统的整体结构 第一节 系统的组成 本系统简单的来说由三个部分组成,前端的检测模块,单片机模块,控制 模块。系统的总体设计框架可由图 1 所示。
12、 检测模块的主要功能是通过两组红外线发射接收对管来判断旅客上车的人 数和下车的人数。从而对客车上的人数进行统计。而单片机系统主要是对乘客 的人数分析处理,同时把分析的结果输出给控制模块以实现对它的控制。LED 显示模块用于对当前的车内乘客人数进行显示,当超载时 通过扬声器报警,并 通过继电器对客车执行锁定。 图 2-1 系统设计框图 第二节 系统的原理 系统由两组红外线发射接收对管来实现对上车人员的检测。两组红外线发 射接收对管把收集到的信息传递给单片机系统,也就是本系统的中央处理单元, 单片机系统实现对人数的加计数和减计数,并把这些信息转化为 BCD 码通过 LED 数码管显示出来。同时单片
13、机系统还通过比较指令和预先设定单元的内容 比较,判断当前车内人数是否达到预定人数,如果当前车内人数小于预定人数, 则继续对车内人数进行判断,如果当前车内人数大于预定人数,则启动扬声器 报警电路,实现对人们的警告,如果在数分钟后人数还是大于预定人数则由继 电器控制电路对汽车发电机进行锁定,如果人数减少到小于预定人数的数值时, 则解除对汽车发动机的锁定,使汽车继续运行。 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文(设计) (反超载系统设计) 3 第三章 系统硬件的设计 第一节 系统硬件总体的组成及检测模块电路 硬件电路的设计是整个系统设计的核心内容。由系统的功能模块决定了本 系统主要包括三个部分的设计
14、:检测模块的设计,单片机模块的设计,以及控 制模块电路的设计。 该部分的设计采用两组红外线发射接收对管,安装在客车的车门处的适当 位置,根据乘客经过车门时遮挡两个红外线发射接收对管发出的红外线的不同 时序,通过单片机判断乘客是上车还是下车。该部分的硬件电路设计总体电路 图如图 3-1 所示。 270k100k 270k 20k 20k 270k 0.01u 0.01u 1 2 3 CD4081 1 2 3 CD4081 40694069 40694069 270k100k ICA D CK R Q/ Q S CD4013 200 200 12V 传传传传传 传传传传传 A3 B3 B2 B1
15、A1A2 F1A F2A F3AF4A R1R2 C1 R3 R4 R8 R6 C2 R5 R7 图 3-1 检测电路模块 在图 3-1 的电路中,F1AF4A 是用 CMOS 集成的六反相放大器 CD4069 组成 的放大滤波部分电路;ICA 是 CD4013 构成的 CMOS 双 D 触发器,Y1A、Y2A 是 CD4081 四个 2 输入端与门,这两部分与 4069 输出的两路传感器检测信号进行 逻辑运算,最后在 Y1A 和 Y2A 的输出端输出合适的电平信号,分别送至 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文(设计) (反超载系统设计) 4 AT89C51 单片机的 T0 脚和 T1 脚
16、(即计数器 0 和计数器 1 的时钟输入端) 。 两个传感器的安装位置之间要有一定的距离(30cm50cm 之间) ,当无人 经过传感器时(以下用 E1 和 E2 表示传感器) ,红外线二极管发出的红外线照射 不到光电三极管上,送给单片机的信号一直是不变的低电平,系统不会计数。 当有人上车时,先遮挡住 E1,则 E1 的红外线二级管发出的光照射在人身上, 反射到受光三极管上,电路中的 A1 点产生一个高电平信号,经过放大滤波,逻 辑运算最后在 A3 端输出一个低电平信号。随后人体全部遮挡 E1 和 E2,然后是 离开 E1 遮挡住 E2,最后离开。由此类推在整个上车的过程中 A3 点的电平是高
17、 低变化的,即一个上车脉冲信号,送至单片机的 STATUS 寄存器进行加计数,而 此时 B3 点的输出状态是不变的。具体的检测方法和脉冲产生的时序如 3-2 图, 图 3-4 所示。 E1E2 人人 图 3-2 为人走动的方向 图 3-3 各图 4 各点时序波图 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文(设计) (反超载系统设计) 5 表 3-1 人上车时各点逻辑关系 当人下车的时候则是把这个遮挡的顺序反过来,B3 点产生的脉冲时序是相 反的,信号送至单片机的 STATUS 寄存器进行减计数,单片机即可通过程序模拟 把车厢内的实际人数计算出来并寄存在寄存器中。 红外线传感器指能够发射红外线和接收
18、红外线的器件。红外线传感器根据 其机理不同可以分为被动型红外线传感器和主动型传感器。其中主动型红外线 传感器,包括红外发射管和红外接收传感器,这两种传感器配套使用可组成一个 完整的红外线检测、遥控系统,这类传感器也称光探测型感器本系统使用了其中 的红外发射二极管和红外接收三极管来检测判断客车载客人数。 CD4013 是 CMOS 双 D 触发器,内部集成了两个性能相同,引脚独立(电源共 用)的 D 触发器,采用 14 引脚双列直插塑料封装,是目前设计开发电子电路的 一种常用器件,它的使用相当灵活方便且易掌握,受到许多电子爱好者的喜爱。 CD4013 的管脚排列如图 3-4 所示,内部有两个完全
19、相同的 D 触发器 FF1 和 FF2。图中,D 为数据输入端,CP 为时钟脉冲输入端,Q 和为 Q 一对互补的输出 端,S 为置位端,R 为复位端,VDD 和 VCC 分别为电源正负端。 FF1 FF2 Q1 Q1 CP1 R1 D1 S1 VssS2 D2 R2 CP2 Q2 Q2 Vpp CD4013 图 3-4 CD4013 管脚 传感器工作状态A1B1A2B2A3B3 1 无人上车000000 2 遮挡 E1101000 3 遮挡 E1,E2111110 4 遮挡 E2010100 5 人离去000000 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文(设计) (反超载系统设计) 6 CD4
20、013 的功能如表 2 所示,由表可见,当 R=S=0 时,在 CP 上升沿作用下, Q 端状态与 D 端相同,即 Qn+1=D,也就是将 D 端数据置入触发器。当 R= 0、S=1 时,Q=1;当 R=1、S=0 时,Q=o,称为直接置 1 和置 o,无需 cP 和 D 的 配合。一般情况下不允许同时在 R、S 两端加上高电平,因为此时触发器的两个 输出端为高电平,是不正常的工作状态。 表 3-2 CD4013 的功能表 CP D R S Qn+1 X X 0 0 0 0 1 0 0 1 x 0 0 Qn x 1 0 0 x 0 1 1 CD4013有四种基本方式,即数据锁存器,单稳态工作方
21、式,无稳态工作方 式和双稳态工作方式。 第二节 单片机模块电路 单片机模块主要用来实现对上、下车人数的加、减计数。单片机模块的设 计中,考虑到系统中的程序量和数据量较少,需要的 I/ O 口资源也相对较少, AT2MEL 公司的 AT89C51 芯片的资源就能很好的满足系统的需求,所以在系统设 计中采用了 MCS-51 系列单片机 AT89C51 芯片的最小系统来实现。我们选用 ATMEL 公司 89 系列的标准型单片机 AT89C51,AT89C51 是一种低功耗、高性能 的 8 位单片机,片内带有一个 4K 字节的 FLASH 可编程可擦除只读存储器 (EPROM) ,它采用了 CMOS
22、工艺和 ATMEL 公司的高密度非易失性存储器(NURAM) 技术,而且其输出引脚和指令系统都与 MCS- 51 兼容。另外,AT89C51 还具有 MCS-51 系列单片机的所有优点。128X8 位内部 RAM,32 位双向输入输出线,两 个十六位定时/计时器,5 个中断源,两级中断优先级,一个全双工异步串行口 及时钟发生器等。片内的 FLASH 存储器允许在系统内改编程序或用常规的非易 失性存储器来编程。因此 AT89C51 是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片 机,它可方便地应用在各种控制领域3。 AT89C51 的主要性能有: 与 MCS- 51 微控制器产品兼容; 4KB 可改编程
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