??? 摘 要： 設(shè)計了一種智能型客車超載檢測系統(tǒng)" title="檢測系統(tǒng)">檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能自動檢測車內(nèi)旅客數(shù)目并自動顯示，車內(nèi)人員一旦超載，系統(tǒng)將自動 關(guān)閉汽車啟動裝置，使之無法運行，并產(chǎn)生報警信號。
??? 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? 鎖定

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??? 針對我國國情，設(shè)計了一種客車載乘人員檢測系統(tǒng)，當(dāng)超過規(guī)定人數(shù)時，便鎖定汽車執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使之無法啟動。
1 系統(tǒng)原理
??? 系統(tǒng)的前端檢測部分有兩個熱釋電紅外傳感器安裝于車門的兩側(cè)（一個用于檢測上車人員，一個用于檢測下車人員），車門開時系統(tǒng)及時啟動，由于熱釋電紅外傳感器可檢測到人體發(fā)射的紅外線且與穿衣多少無關(guān)，因此比較可靠。當(dāng)有人上車時，紅外傳感器檢測上車人數(shù)，單片機(jī)累加計數(shù)并通過LED屏顯示；當(dāng)有人下車時單片機(jī)減法計數(shù)。由于單片機(jī)內(nèi)預(yù)設(shè)規(guī)定人數(shù)，當(dāng)超過此人數(shù)時，單片機(jī)控制汽車鎖定執(zhí)行機(jī)構(gòu)使其無法啟動，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
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信號處理，并根據(jù)處理結(jié)果通過LED實時顯示人數(shù)，當(dāng)人數(shù)超出規(guī)定時，產(chǎn)生汽車執(zhí)行機(jī)構(gòu)的鎖定控制信號和報警信號。本文利用AT89S51單片機(jī)作為控制單元。AT89S51是一個低功耗、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只讀程序存儲器。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(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 熱紅外檢測單元
??? 被動式紅外報警器采用美國的傳感元件——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出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，同時，它還能鑒別出運動的生物與其他非生物。
??? 圖3是一個雙探測元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。使用時，Ｄ端接電源正極，Ｇ端接電源負(fù)極，Ｓ端為信號輸出。該傳感器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號及內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補(bǔ)償。對于輻射至傳感器的紅外輻射" title="紅外輻射">紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。

??? 制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為0.2～20μm。為了對某一波長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范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽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菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元上時，電路中的傳感器將輸出電壓信號，然后使該信號先通過一個由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信號電壓十分微弱(通常僅有1mv左右)，而且是一個變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，通常在0.1～10Ｈz范圍），所以應(yīng)對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進(jìn)行放大。本設(shè)計運用集成運算放大器LM324來進(jìn)行兩級放大，以使其獲得足夠的增益。
??? 當(dāng)傳感器探測到人體輻射的紅外線信號并經(jīng)放大后送給窗口比較器" title="比較器">比較器時，若信號幅度超過窗口比較器的上下限，則系統(tǒng)將輸出高電平信號；無異常情況時則輸出低電平信號。在該比較器中，R9、R10、R11用做參考電壓，兩個運算放大器用做比較，兩個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。將這個高低電平變化的信號上升沿信號作為單片機(jī)P3.0的輸入信號，設(shè)計中采用中斷方式來檢測。上車人員檢測電路如圖4所示（下車人員檢測電路相同）。

2.3 報警部分
??? 當(dāng)單片機(jī)判斷出車上人員數(shù)量超出規(guī)定時，將通過P1.0口輸出1kHz的音頻信號驅(qū)動揚聲器，作報警信號，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
??? 鎖定部分通過在點火線路中加一繼電器控制開關(guān)來實現(xiàn)。當(dāng)單片機(jī)判斷出車上人員數(shù)量超出規(guī)定時，將通過P1.5口輸出一高電平， 繼電器工作，從而使點火線路斷開，無法啟動。繼電器電路中一般都要在繼電器的線圈兩頭加一個二極管以吸收繼電器線圈斷電時產(chǎn)生的反電勢，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7段LED已經(jīng)足夠。本設(shè)計采用P2和P0口的輸出來驅(qū)動兩個LED。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
??? 人員檢測系統(tǒng)是一個智能化的系統(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，單片機(jī)做加/減法計數(shù)。
??? (2)顯示輸出：單片機(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，產(chǎn)生鎖定和報警控制信號。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際的需求，解決了通過加大檢測力度、行政干預(yù)等手段檢查客車超載問題帶來的不便，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)展日期和時鐘模塊，記錄每日的載客量和發(fā)車時間；還可加入鍵盤輸入模塊，隨時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)時間保存。
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