智能型客车超载检测系统的设计

第1页共20页河北农业大学本科毕业论文(设计)题目：智能型客车超载检测系统的设计学院：机电工程学院专业班级：电气工程及其自动化0802学号：2008214050402学生姓名：任治锝指导教师姓名：张曙光指导教师职称：教授摘要第2页共20页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，通过光电传感器的检测数据转换成电流信号，然后由单片机对接受的信号进行进一步的分析处理。如果客车超载了，扬声器先进行报警，而后由继电器切断客车的打火装置，直到客车的载重量小于预定值时，扬声器报警信号停止，继电器恢复对客车的启动装置，从而最终实现对超载现象进行相关控制。关键词：客车超载系统检测，单片机，光电传感器。Absractinviewofthecurrentcoachoverloadcontinuouslyleadtomajoraccident,designakindofbusoverloadmonitoringsystem,thisdesignAT89C51,throughthephotoelectricsensordetectiondataconvertcurrentsignal,andthenbythemonolithicintegratedcircuittoacceptthesignalsfurtheranalysisprocessing.Ifthecoachoverload,thespeakertocallthepolice,andthencutoffthebusbyrelaystrikedevice,untilthebusloadforlessthanthetargetvalue,thespeakeralarmsignaltostop,relayrestorethestart-upequipmentonpassengercars,therefore,toreachthefinalofoverloadingphenomenaarerelevantcontrol.Keywords:coachoverloadsystemdetection,microcontroller,photoelectricsensor.目录第3页共20页1绪论............................................................................................................................42系统的整体结构........................................................................................................42.1系统的组成.........................................................................................................42.2系统的原理.........................................................................................................63系统硬件的设计........................................................................................................63.1系统硬件总体的组成.........................................................................................63.2检测模块电路.....................................................................................................63.3单片机模块电路................................................................................................113.4控制模块电路....................................................................................................153.4.1报警电路设计...........................................................................................153.4.2继电器控制电路设计...............................................................................174系统软件的设计.......................................................................................................174.1系统软件的整体设计........................................................................................174.2报警电路程序设计............................................................................................184.3计数功能程序设计............................................................................................185结语...........................................................................................................................19谢辞..........................................................................................................................19参考文献..................................................................................................................191绪论第4页共20页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，而于此相关的公路客运（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，也影响车辆本身和车辆的驾驶、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。何谓客车严重超载呢?一般地说,中型客车和大型客车载客超过核定人数5人以内的为超载,超过核定人数6人以上的为严重超载。客车严重超载会带来一系列的不安全因素,如制动效能变差、横向稳定性能变差、不利于安全防火等。第一,制动效能变差。根据汽车制动器热衰退的原理,有关人员对BJl30汽车试验资料显示,当制动蹄片温度高达436～460℃时,其制动力矩下降为前轮只有正常温度时(200℃以内)的23％,后轮只有正常温度时的27％。由此可知,严重超载的车辆(所有机动车)在下大、陡坡时连续使用制动后,会因制动蹄片受热衰退的影响导致制动效能变差,制动距离延长,还会造成制动跑偏、侧滑,严重的将会导致制动失效。第二,横向稳定性能变差。汽车的横向稳定是指汽车在行驶转弯时抵抗侧滑和侧翻的能力。这种能力是有限的,当汽车转弯或行驶中转向时.就出现一种离心力而直接和横向稳定力相抵抗,如果发生离心力大于或等于横向稳定力的情况时,就会发生侧滑或翻车。第三，严重破坏公路设施，增加公路维护费用，缩短公路使用寿命。根据专家分析，车辆超限重量增加和其对路面的损害是呈几何数增长的，超限10%的货车对道路的损坏回增加40%，一辆超限2倍的车辆行使一次，对公路的损害相当于不超限车辆行使16次；一辆36吨的超限车辆对道路的毁坏程度相当于9600车1.8吨重的小汽车对道路的破坏。司机和车主超限运输每赢利1元钱，就会造成公路破坏100元代价。本系统通过光电传感器对汽车的下压程度所转换的电信号，再转换成位移大小，从而通过单片机的逻辑运算来计算出汽车的重量，并通过预先设置好的汽车载重的最大限度来判断汽车是否超载。如果汽车超载，则报警系统先启动，随后再通过继电器切断汽车的打火装置，使汽车无法启动，此时检测系统仍正常运行，当汽车的载重小于或等于汽车载重的最大限度时，报警系统则关闭，同时继电器恢复汽车的打火装置。2系统的整体结构2.1系统的整体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。第5页共20页检测模块的主要功能是通过安装在汽车底盘上连接汽车轱辘的弹簧减震器上的4个光学传感器检测汽车停止时上车人数对弹簧减震器的上下浮动程度，在转换成图像测量汽车的浮动值。而单片机系统则主要通过汽车的浮动值转换成汽车的载重量，同时把分析的结果输出给控制模块以实现对它的控制。当汽车超载时通过扬声器报警，并通过继电器对汽车进行锁定。光学传感器的安装位置如图2。红外线发射接收管（1）红外线发射接收管（2）双D触发器组成的互锁电路单片机系统继电器控制电路扬声器报警电路图1光学传感器的安装位置第6页共20页2.2系统的原理系统由4组红外线发射接收对管来实现对汽车载重的检测。当客车停止时，4组红外线发射接收对管把收集到的上车人数的信息转换成电信号传递给单片机系统，也就是本系统的中央处理单元，单片机系统实现把接收到的电信号频率转化成客车下压位移大小，并判断汽车是否超载。如果汽车载重量小于或等于单片机预定的汽车载重量时，汽车可以正常启动行驶；如果汽车的载重量大于预定的数量时，扬声器则开始报警，实现对人们的警告，继电器切断汽车的打火装置，直到单片机经检测到汽车的载重量小于或等于预定的载重量时，扬声器停止报警，继电器解除对汽车的打火装置的锁定。当客车启动时，则自动停止对客车载重的检测。3系统硬件的设计3.1系统硬件的总体组成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：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。3.2检测模块电路该部分的设计是采用4组红外线发射接收装置，安装在汽车的底盘上的适当位置，根据停车时上下车人数对汽车弹簧轴的下压程度,使得红外线光源在照射光敏元件时转换成电信号，即电流的大小传输到单片机中，通过单片机接受的光电流变化的频率来判断客车光源弹簧轴缝隙板光敏元件图2第7页共20页的下压位移大小，并决定汽车是否超载，并将数据进一步传输到控制电路中。检测模块的原理是根据光敏电阻的原理设计的。光电传感器