20110914_基于80C51单片机的客运车辆超载控制系统的研制

基于80C51单片机的客运车辆超载控制系统赵伟伟1，张健1，许善珍2(1无锡同捷汽车设计有限公司，2南京理工大学)摘要：本文提出了利用单片机控制车辆超载的方案，该系统主要由传感器、传感器信号处理电路、数码管显示电路、蜂鸣器报警电路和发动机锁止电路组成，能实现对车辆超载现象的管理关键词：传感器；信号采集与处理；单片机；超载控制0前言长期以来，客运车辆超载违章，一直是交通安全的顽症。特别是逢年过节的时候，大的客流量为不法分子提供了可乘之机。如今社会，道路交通运输作为国民经济的大动脉，客车超载已显得相当普通，也已成为交通管理的一大难点。虽然通过近年来的努力，治理工作收到一定成效，但超载违章仍十分严峻，其产生有着复杂，多方面的因素。因此，面对如此严峻形势如何认识超载现象，进而有效的预防和治理客车超载这一违章现象，是我们认真思考与解决的重要问题[1]。随着汽车电子控制技术的迅速发展，信息电子技术和传感器技术的应用，汽车电子控制技术得到了广泛应用，解决了很多与人类密切相关的问题。本文要设计的客运车辆超载控制系统通过80C51单片机，实时的对车辆进行人数监控、同时能实时的发出超载警报，从而更好的控制客车的超载问题。1系统组成方案图基于单片机的客运车辆动控制系统的硬件主要由传感器、传感器信号处理电路、数码管显示电路，蜂鸣器报警电路和发动机锁止电路组成。系统软件是以80C51为平台的汇编语言程序。具体方案如下：在客车车门两侧布置两个热释电传感器（两传感器构成的直线不与车门平面平行），一个用于检测上车人数，一个用于检测下车人数。当有人上车时，通过单片机计数加1，有人下车时单片机计数减1。当人数达到50人（取乘客上限为50人）时，单片机驱动蜂鸣器报警，通过数码管显示EF（表示出错），电控单元会控制喷油系统停止喷油。如图1所示图1系统方案图2．信号采集与处理由于热释电红外传感器只对波长为10μm（人体辐射红外线波长）左右的红外辐射敏感，与穿衣多少无关，所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。输出的电压信号易于处理，故使用热释电传感器作为本设计的信号采集元件[2]。如图2为信号处理电路图，当有人经过热释电传感器时，传感器发出变化的电压信号，该信号通过一个由C1、C2、R1、R2组成的带通滤波器，滤波器的上限截止频率为16Hz，下限截止频率为0.16Hz，用于滤除超低频与高频环境噪声的干扰。由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱（仅为1mV左右），所以应对此电压信号进行放大。经过OP07运算放大器后，电压增至1V左右，通过由LM339组成的单限比较器，因此时的输入电压大于该比较电路的门限电压0.5V，输出为高电平。为了保证输出电压大于2.8V（80C51单片机高电平触发电压），取上拉电阻为10K。图2传感器信号处理电路3.控制电路的设计系统采用的是80C51单片机[3]系统，该单片机由美国INTEL公司生产开发，内部总体结构其基本特性如下：8位CPU、片内振荡器、4k字节ROM、128字节RAM、21个特殊功能寄存器、32根I/O线、可寻址的64k字节外部数据、程序存贮空间、2个16位定时器、计数器中断结构：具有二个优先级、五个中断源一个全双口串行口位寻址（即可寻找某位的内容）功能，适于按位进行逻辑运算的位处理器。除128字节RAM、4k字节ROM和中断、串行口及定时器模块外，还有4组I/O口P0～P3，余下的就是CPU的全部组成。图3为控制系统的总图，经过采集与处理的电路通过80C51单片机，输出的控制电路包括数码管显示电路、蜂鸣器报警电路、锁止控制电路。数码管显示电路采用2位8段共阳接法，直流驱动。因静态触发电流在10mmA左右，数码管限流电阻用1K。单片机IO引脚输出的电流较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此本设计通过三极管8550将电流放大，从而达到驱动蜂鸣器的目的。锁止控制电路是通过控制喷油信号来控制发动机是否工作，从汽车喷油电路中引出一个开关。开关开始处于常闭状态。三极管基极无电流，故不能导通。当单片机输出高电平时，三极管导通，继电器线圈通电，产生磁场，从而将开关从常闭合状态到达常开状态。当基极失去电流时，线圈会产生很大的反向电动势，与二极管构成回路，从而起到保护电路的作用。图3客运车辆超载控制系统总图4.系统软件的设计如图3所示，预先在车门的两侧不对称位置布置两个热释电传感器，一个用来检测上车人数，一个用来检测下车人数。当有人上车时，热释电传感器发出变化的电压信号，该信号通过一个由C1、C2、R1、R2组成的带通滤波器，滤除超低频与高频环境噪声的干扰。经过OP07运算放大器后，电压信号放大到1V左右，并通过由LM339组成的单限比较器输出高电平。因单片机的中断响应是在低电平时有效，为了与单片机的中断端连接，所以需要串联一个非门。此时通过单片机计数加一。同理当有人下车时单片机计数减一。要注意的是：在单片机检测到一个信号时，为了防止另一个信号的干扰（人是顺序经过两个单片机的），应将单片机锁止一段时间。当车上人数超过50人时，数码管显示EF（报错），单片机驱动蜂鸣器报警，并锁止发动机。程序流程图如图4、图5所示。鉴于篇幅的限制，具体程序结构不在此文叙述。锁止控制电路蜂鸣器报警电路数码管显示电路信号采集与处理电路图4主程序流程图图5子程序1流程图4.结论本单片机控制系统能够实时的对车辆里的人数进行监控，当乘客数量达到上限时发出警报，同时切断客车动力。从而有效的控制客运车辆的超载问题。参考文献[1]米文勇,张婷婷.对车辆超载的原因及其治理对策的探讨[J].变通标准化,2005,(153):2-3.[2]何希才,薛永毅,姜余祥.传感器技术及应用[M].北京:北京航天航空大学出版社,2004.[3]鲍可进.80C51单片机原理及应用[M].北京:中国电力出版社,2005.