張旭董浩存苑薿木補(bǔ)波

（1.沈陽理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院；2.東北大學(xué)中荷生物醫(yī)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院）

隨著社會的進(jìn)步，出租汽車行業(yè)在國內(nèi)外快速發(fā)展，給人們的出行帶來了很大的便利。由于匆忙或其他原因，常常有乘客在下車時(shí)忘記了放在出租車行李箱中的行李，或?qū)⑵渌S身攜帶的物品遺忘在車上。這些疏忽大意給乘客帶來了麻煩，甚至造成重大經(jīng)濟(jì)損失或其他無法挽回的重大損失；另一方面，也給好心的出租車司機(jī)造成麻煩。假如有一種裝置，在乘客下車時(shí)自動(dòng)提醒乘客，檢查自己的隨身行李，這類事故就能大幅度減少。因此，文章設(shè)計(jì)了一種出租車行李自動(dòng)提醒系統(tǒng)。

1 行李自動(dòng)提醒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理

出租車行李自動(dòng)提醒系統(tǒng)由電源、檢測單元、語音播放單元[1-2]及控制單元四部分組成，其連接組成，如圖1所示。其中，電源部分分別連接著其他三部分，控制單元還分別連接著檢測單元和語音播放單元。圖1中的開關(guān)K有3個(gè)開關(guān)，分別代表安裝在除駕駛員身旁車門之外其余3個(gè)車門上的壓力開關(guān)，開關(guān)K1是手動(dòng)開關(guān)，通常K1接通，只是在修理車門等特殊情況下，用開關(guān)K1切斷語音播放裝置的電源。

電源部分：使用車載的12 V或24 V電源，在電源和控制單元之間加1個(gè)W7805穩(wěn)壓模塊，將電源的電壓變?yōu)? V的穩(wěn)壓電源。

檢測單元：布置在駕駛員用車門之外的其他車門處，且在車門打開時(shí)接通的三路并聯(lián)壓力開關(guān)和布置在出租車行李箱中，由乘客行李的重力觸發(fā)的壓力傳感器。

語音播放單元：采用語音芯片（ISD1810或ISD1820P語音電路），還可以購買用這些芯片制作的組件板（ISD1810M）。

控制單元：可以使用電子電路構(gòu)成的控制單元或使用單片機(jī)作為控制單元。電子電路構(gòu)成的控制單元，是自行設(shè)計(jì)的監(jiān)控電路板，其作用是監(jiān)測除駕駛員身旁車門之外的其他車門，一旦有一扇車門開啟就接通語音部分的電源，使語音播放單元發(fā)出聲音（“乘客注意！請帶好自己的行李！”），連續(xù)播放約2 min后，切斷電源，停止工作。單片機(jī)作為控制單元，采用型號為AT89S52的芯片，功能是監(jiān)測除駕駛員身旁車門之外的其他車門，接收出租車行李箱中壓力傳感器的信號，根據(jù)是否有行李，分別觸發(fā)單個(gè)或多個(gè)不同的語音播放單元。

2 控制單元的結(jié)構(gòu)和工作原理

方案1：使用電子電路構(gòu)成控制單元?？刂齐娐返木唧w構(gòu)成，如圖2所示。由J1，J2（繼電器）、IC（單電源運(yùn)放）[3]、Tr（場效應(yīng)管）、D（二極管）、電容及電阻等構(gòu)成。其中：由J1觸發(fā)且作為指示燈使用的D連接IC，IC所需要外部提供的虛地連接在IC的負(fù)電源腳，且還連接著調(diào)整電阻；IC為正電源供電；IC的正電源通過Tr并聯(lián)連接著C（2 200 μF），C還并聯(lián)88 kΩ充電電阻。圖 2中：J1和 J2屬 T05類微型繼電器，型號為JRW-6M；IC型號為LM324，電源來自A點(diǎn)；Tr型號為3DJ6或3DJ7；D型號為2CP6。

在出租車的每個(gè)車門處都設(shè)置一個(gè)壓力開關(guān)，車門打開時(shí)壓力開關(guān)接通，壓力開關(guān)將車門檻附近的一個(gè)D與車載12 V或24 V的直流電源接通，D亮。將控制單元的電源輸入接點(diǎn)與D并聯(lián)，車門打開時(shí)控制單元就與電源接通了，W7805穩(wěn)壓塊就有5 V電壓輸出。此時(shí)IC的反相輸入端有正電壓輸入，而正相輸入端的電壓由于并聯(lián)C，電壓暫時(shí)是0，IC有大約-4 V的電壓輸出。J1的控制線圈中有電流流過，J1的常開觸點(diǎn)接通，語音播放單元與電源接通，播放提醒乘客的語句。語音播放的過程中，C通過88 kΩ電阻不停地充電，IC正相輸入端電壓上升，使得IC輸出電壓下降。大約經(jīng)過120 s（時(shí)間長短可調(diào)），IC正相輸入端電壓接近4 V，正/反相輸入電壓之差接近0，IC無電壓輸出，J1觸點(diǎn)斷開，語音播放單元與電源斷開，停止播放。車門打開時(shí)，常閉觸點(diǎn)J2被切斷，C經(jīng)過88 kΩ的充電電阻充電。當(dāng)車門重新關(guān)閉時(shí)，J2閉合，C通過J2的觸點(diǎn)和1 kΩ的電阻放電，20 s之后，電壓降至0.5 mV。通過改變充電電阻的阻值（圖2中該電阻的阻值為88 kΩ），可以改變播放時(shí)間的長短，減小充電電阻能減短播放時(shí)間，加大充電電阻能加長播放時(shí)間。

提示語音播放時(shí)間與電容充放電的關(guān)系如下[4]：

1）電容放電。

式中：V0——經(jīng)穩(wěn)壓模塊后輸出的電壓，取4.4 V；

C——電容，取2 200 μF；

R——電阻，取1 kΩ；

t——放電時(shí)間，得2.2 s。

2）電容充電。

式中：V0——經(jīng)穩(wěn)壓模塊后輸出的電壓，取5 V；

C——電容，取2 200 μF；

R——電阻，取4 kΩ；

t——充電時(shí)間，得112 s。

方案2：同樣是使用電子電路構(gòu)成控制單元，控制電路的具體構(gòu)成，如圖3所示。

圖 3 中：J1，J2，IC，Tr型號與圖 2 相同；D 型號為2AP21；SCR型號為3CT1KA可控硅。

方案2與方案1基本相同，它的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性更好，缺點(diǎn)是功耗稍大，但是不超過2 W，由于每次工作只有2～3 min，2 W功耗可以忽略。

方案3：使用單片機(jī)作為控制單元，其整體結(jié)構(gòu)組成，如圖4所示。全部系統(tǒng)由電源、控制單元、檢測單元及語音播放單元四部分組成，其中電源和語音播放單元兩部分與方案1相同。

控制單元：采用型號為AT89S52的芯片，自行設(shè)計(jì)開發(fā)[5]。其功能是監(jiān)測除駕駛員身旁車門以外的其它車門、接收行李箱中壓力傳感器的信號，根據(jù)是否有行李，分別觸發(fā)單個(gè)或多個(gè)不同的語音播放單元，如圖4a所示。

檢測單元：有2種傳感器，一種是壓力傳感器，安置在行李箱里，由乘客行李的重力觸發(fā)，向控制單元傳送信號，當(dāng)沒有行李安放在其上面時(shí)，傳感器無信號輸出；另一種傳感器是壓力開關(guān)，共有3個(gè)，分別安裝在除駕駛員身旁車門以外的其它車門上，車門開啟則壓力開關(guān)接通，向控制單元傳送信號，車門關(guān)閉則壓力開關(guān)斷開，如圖4c所示。

語音播放單元：采用語音芯片ISD1820P，還可以購買用這些芯片制作的組件板（ISD1810M），如圖4d所示。

使用單片機(jī)作為控制單元的行李自動(dòng)提醒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理如下。

K8作為總開關(guān)，通常情況下K8處于斷開，不會發(fā)送任何信號給單片機(jī)。當(dāng)有車門修理等特殊情況，不需要自動(dòng)提醒系統(tǒng)工作時(shí)，可閉合K8，單片機(jī)P1.7引腳將收到低電平信號，單片機(jī)接收到該信號后，其它模塊不工作，接收的信號不做處理。

在K8斷開情況下的工作過程如下。

壓力開關(guān)K5，K6，K7分別安裝在汽車的右前門和后面兩側(cè)的車門上，當(dāng)其中的任何一扇車門打開時(shí)，壓力開關(guān)接通，向單片機(jī)對應(yīng)引腳輸入低電平信號。

系統(tǒng)有K5，K6，K7，K8 4個(gè)獨(dú)立按鍵，其中K8為手動(dòng)開關(guān)，通常K8接通，只是在修理車門等特殊情況下，用K8切斷語音播放裝置的電源。選用同型號的K5，K6，K7，分別安裝在右前門和后面兩側(cè)的車門上，當(dāng)其中的任何一扇車門打開時(shí)，壓力開關(guān)接通，向控制單元輸入觸發(fā)信號，控制單元觸發(fā)語音播放裝置1，語音板發(fā)出聲音（“乘客注意！請帶好自己的隨身物品！”），連續(xù)播放時(shí)間在控制程序里設(shè)定。當(dāng)控制單元在接收到車門開啟信號的同時(shí)，也接收了來自行李箱中的壓力傳感器信號，就將觸發(fā)語音播放裝置2，發(fā)出“乘客注意！請帶好自己的隨身物品！請帶走行李箱中的行李！“乘客注意！請帶好自己的隨身物品！請帶走行李箱中的行李！”的聲音，連續(xù)播放時(shí)間可在控制程序里設(shè)定。

過程結(jié)束后，如果單片機(jī)沒有同時(shí)接收到壓力傳感器的信號，即壓力開關(guān)斷開，系統(tǒng)將結(jié)束工作；如果單片機(jī)同時(shí)收到了壓力傳感器的信號，即壓力開關(guān)閉合，單片機(jī)將再次發(fā)出高電平信號給ISD1820的PLAYE引腳，第2次觸發(fā)語音播放裝置2，發(fā)出“乘客注意！請帶走行李箱中的行李物品！”的聲音，連續(xù)播放時(shí)間同樣可在控制程序里設(shè)定。

3 結(jié)論

闡述了自動(dòng)提醒裝置是如何提醒及其工作過程，解決了乘客下車開門時(shí)，提醒裝置自動(dòng)提醒乘客帶走行李這一問題，試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了提醒系統(tǒng)的3種方案均能夠按預(yù)定要求完成自動(dòng)語音提示工作，技術(shù)效果優(yōu)良；若使用單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制單元，增加相應(yīng)的模塊，系統(tǒng)的功能還可擴(kuò)展；該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小且安全性高，加裝在出租車上很方便，實(shí)用性強(qiáng)，具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會價(jià)值。