燕山大学毕业设计：客车防超载智能语音提示系统设计

客车防超载智能语音提示系统设计指导教师：学生姓名：学院：电气工程学院学号：目录研究背景研究目标研究的主要内容论文结构实现方法重点难点系统演示系统评价致谢研究背景随着世界经济的繁荣发展，各国城市化的进程越来越快。城市交通渐渐成为各国研究的一大内容。一直以来，公共交通系统作为城市交通的中坚力量，发挥着不可替代的作用。然而，在城市化的飞速发展的同时，世界各地的城市的公共交通系统也变得越来越繁忙，而由此产生的公共交通乘客超载现象也屡禁不止。公交超载现象不仅对车辆本身及其乘客非常不负责任，同样对周围其他车辆和行人也造成了严重的威胁。近年来，我国地铁、公共汽车等公共交通工具事故频发，人民的生命财产安全受到极大的威胁。为了消除客车超载而产生的安全隐患，预防和治理客车超载成为公共交通系统安全的首要课题。研究目标本次设计即针对客车超载现象设计一种客车防超载智能语音提示系统。该系统要求可以有效检测当前车载乘客的数量，并且在客车超载的情况下，进行语音提示。此外，可加入超载报警以及超载制动等功能。研究的主要内容论文的结构准备工作•课题背景•国内外基本现状理论基础•有关信号的理论•单片机原理硬件实现•各个模块的实现•各模块与单片机的连线系统实现方法1、设计的思路及方法(1)根据国内外现状，归纳总结各国目前检测客车、列车乘客人数的主流方法。(2)分析各个方法的优势以及不足，综合比较各个方法，选择合适的方法。各个方法的介绍已在开题报告中进行了阐述，其优劣性也进行了相关说明，这里不再赘述。经综合考虑，最终选择传感器（红外）的方法进行研究。(3)对各模块（检测模块、语音提示模块、LED显示模块、GSM模块）进行设计，并以STM8为核心，按照模块化设计思想，编写程序，并进行系统的调试，最终实现各模块的功能。系统功能的实现流程图所采用的元件模块功能模块具体型号检测信号红外传感器菊辉红外反射式传感器中央控制单片机STM8S105屏幕显示LED显示模块TM1638语音提示语音录放模块ISD1820联网报警GSM模块SIM900A模块实物图红外模块：将模块的DATAOUT引脚与单片机的一个GPIO引脚相连，当红外模块感应到信号时传递给单片机。语音模块：将模块的PLAYE（单遍播放）引脚与单片机的一个GPIO引脚相连，当单片机判断出客车超载时驱动模块播放提前录制好的语音。显示模块：将模块的DIO、STB、CLK三个引脚分别与单片机的一个GPIO引脚相连，分别起到数据交换、片选、时钟输入的作用，本设计主要用到该模块的显示作用。GSM模块：将模块的RX与TX分别和单片机的TX与RX相连，通过串口与单片机交换信息。KEY引脚接地开机。重点难点当人体经过传感器的感应区域时，究竟多长时间开始计数以及单位时间内计数多少次？可靠计数有的客车前门和后门都是既可以上车又可以下车，当传感器感应到信号时，如何判断乘客是上车还是下车？一门双用由于单片机每一时刻只能执行一个任务，而发送短信需要用到串口操作，如何在发送短信的同时保证系统的正常运转？发送短信解决办法可靠计数合理设置传感器检测信号的持续时间和间隔时间，防止误计数。本次设计设置持续时间为300us，防止误报，每两次信号之间要有300us的间隔时间，这样第二次产生的信号才有效。一门两用在一个门处放置并排的两个传感器，通过两个传感器产生信号的先后顺序判断乘客是上车还是下车。如右图所示。STEP1STEP2STEP4STEP5STEP3发送短信利用查询方式操作串口，并巧妙设计程序，使单片机周期性执行程序，合理安排单片机执行任务的顺序，利用空闲时间驱动GSM模块发送短信。系统演示为了方便演示，初始车载乘客数量设置为18人，最大载客量为20人。开机后系统运作，LED数码管显示“PSG18”，表示当前乘客（Passenger）有18人。用模型进行实物演示时，将红外线反射式传感器的感应范围设置在20cm左右，用手通过感应区域模拟乘客上下车。结合实际，为了提高计数的可靠性，此处设计为：300毫秒的感应时间为有效时间，两次有效感应之间需要有300毫秒的间隔时间。当用手通过上车门传感器的感应区域时，客车人数加1。当车载人数超过20人时，LED数码管闪烁显示“OLXX”，表示正在超载（Overloding），XX为当前车载实际人数。语音模块也会发出提前录制好的语音提示。同时SIM900A模块工作，目标号码会收到一条报警短信，内容为：“Warning:49IsOverloading!”（中文意思为：警告：49号车正在超载！）。当受到警告用手通过下车门传感器的感应区域，表示乘客下车，将乘客数量减少到20（含）人以下。此时，LED闪烁停止，正常显示当的前车载人数，语音模块播放一条恢复正常的语音提示，同时SIM900A模块向目标号码发送一条消息来解除警告，内容为：“AlarmIsDisabled.”（中文意思为：警告解除）。详情请看实物演示。系统评价通过硬件模型的演示可以看出，本次设计的系统通过红外线传感器进行乘客的计数，演示非常贴近实际情况，当客车超载时，系统进行了LED显示屏显示、语音提示以及短信报警的处理；当乘客数量恢复正常时，系统提示恢复正常，同时发送警报解除的短信。总的来看，本次设计较好的完成了课题所要求实现的功能，并加入了GSM短信报警功能，增加了系统的实用性。然而，并不存在完美的设计，所有的系统都永远有提升的空间，本设计亦是如此。在实际应用中，即使制作精良的并排双传感器仍然会产生计数失误。随着科技水平的提高，高新技术也会越来越成熟，其成本也会越来越低。今后，多种技术相结合的复合式检测方法必然会成为检测方法中的主流，检测效果也会大大提升。谢谢指导！