趙錢

摘 要：為了控制日益嚴重的車輛超載現(xiàn)象，設(shè)計了基于紅外傳感器的客車超載控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件電路主要由計數(shù)電路、以及噴油系統(tǒng)控制電路等部分組成。計數(shù)電路主要由GaAs發(fā)光二極管和PIN光敏二極管兩部分組成，該種傳感器電路反應(yīng)速度快，可很好地滿足客車計數(shù)電路要求，在客車上安裝起來也比較方便，傳感器工作控制電路功能是利用車門的開啟和關(guān)閉來控制傳感器工作。

關(guān)鍵詞：客車；超載；控制

近年來，我國公路運輸中超載的問題日漸突出，已經(jīng)成為一個危及人們?nèi)罕娚蛧邑敭a(chǎn)安全，影響社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)、健康發(fā)展的社會問題。《中華人民公路法》明確規(guī)定，汽車超載是違法的行為，交通部也于2000年頒布的《超限運輸車輛管理》規(guī)定，限制超載車輛上路行駛。但很長一段時間來超載車輛有增無減，在全國各地的公路上，超載車輛隨處可見。

一、硬件電路設(shè)計

1.由GaAs發(fā)光二極管和PIN光敏二極管組成的計數(shù)電路

本文采用GaAs發(fā)光二極管作為發(fā)光二極管，峰值波長為何

940 nm，該波長位于紅外區(qū)域內(nèi)，因此符合設(shè)計的要求。為了避免其他散亂光的干擾，需要選擇具有可見光濾除器的硅光敏二極管。

如圖1所示是采用光電晶體管的通斷來控制電路的，光電晶體管采用PIN光敏二極管，控制電路采用數(shù)字電路的+5 V的電

源，若輸出+5 V的電壓，電路中接入R1（3.9 k？贅）即可。

圖1 傳感器工作電路的原理圖

電位器RP設(shè)定為基準電平，當光電晶體管輸出超過RP時，A1輸出低電平，V2截至，電路輸出UO為高電平（+5 V）。反之，電路輸出UO為低電平（0伏）。這種電路可以用于對通過的物體進行計數(shù)如圖2所示，電路輸出的脈沖波形接入計數(shù)器即可。由于光電晶體管體積非常小，即使通過的物體非常小也能進行計數(shù)，

響應(yīng)速度較快，計數(shù)速度大約為1000次/秒。

圖2 計數(shù)電路

在上面由GaAs發(fā)光二極管和PIN光敏二極管所組成的計數(shù)電路，對上下車乘客進行計算的，正常情況下，GaAs發(fā)光二極管發(fā)出的紅外光被光敏二極管接收，光敏二極管被導通，并在電壓比較器的負端產(chǎn)生一定的電壓，當這個電壓高于電壓比較器設(shè)定的電壓Rp1時，三極管V2基極電壓為低電壓，因此V2被截止，U0端輸出一個高電平；當有人通過時，光敏二極管接收的紅外線受阻，這時負端的電位低于放大器設(shè)定的電位RP，從而三極管V2的基極有一定的電壓，V2導通，U0端對應(yīng)的輸出一個低電平。這樣就說明一個人從傳感器前通過了，接下來當?shù)诙€傳感器也輸出一個低電平時，則可判斷一個乘客上車。若第二個傳感器首先接受到低電平，接下來第一個傳感器再接收到低電平時，則可判斷一個乘客下車。這樣就可利用這兩個傳感器輸出低電平信號的先后順序來判斷一個乘客是上車還是下車。若傳感器輸出的低電平時間超過單片機設(shè)定的時間時，汽車就會產(chǎn)生故障，使發(fā)動機斷油或是不能啟動。

二、單片機接口電路的設(shè)計

AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Era-

sable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。

1.單片機接口電路及工作原理

單片機接口電路如圖3所示，圖中P1.0引腳控制傳感器工作，此引腳接傳感器控制電路的1端；P1.2、P1.3引腳分別為傳感器1、傳感器2的信號輸入端，分別接傳感器工作電路的2端和3端；P2.0

引腳接傳感器工作電路的4端；P2.1控制點火信號引腳，它與噴油

信號通過一個或門與噴油器連接。當車門開關(guān)閉合時，P1.0腳輸入一個高電平，單片機通過檢測此引角的電平，判斷是否將P2.0腳置低電平，從而控制傳感器的工作。乘客下車時，P1.3腳首先輸入一個低電平，接著P1.2腳再輸入一個低電平時，單片機就會自動減1；乘客上車時，P1.2腳首先輸入一個低電平，接著P1.3腳再輸入一個低電平時，單片機就會自動加1，然后再與客車的額定載員數(shù)進行比較，若累加器的數(shù)字大于額定載員數(shù)時，單片機就會將P2.1腳置低電平，和點火信號通過一個或門，使點火信號處于一個低電平狀態(tài)，這樣就可以達到控制點火的目的。

圖3 單片機接口電路的設(shè)計

本文設(shè)計了基于紅外傳感器的客車超載控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件電路主要由傳感器電路、傳感器工作控制電路、以及點火系統(tǒng)控制電路等部分組成。傳感器電路主要由GaAs發(fā)光二極管和PIN光敏二極管兩部分組成，該種傳感器電路反應(yīng)速度快，可很好的滿足客車計數(shù)電路要求，在客車上安裝起來也比較方便，傳感器工作控制電路功能是利用車門的開啟和關(guān)閉來控制傳感器工作的。系統(tǒng)軟件是以AT89C51為平臺編制的匯編語言程序。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的控制超載的方法相比，可節(jié)省大量的人力、物力、財力，且能實時對車輛人數(shù)進行監(jiān)控，從而可以更好地控制車輛超載。

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（作者單位 淮陰工學院交通工程學院）