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      基于單片機的客車安全報警系統(tǒng)的設計

      2014-11-27 20:43:55張志愿王會廉雪
      新媒體研究 2014年19期
      關(guān)鍵詞:溫度傳感器時序客車

      張志愿++王會++廉雪

      摘 要 針對近幾年連續(xù)發(fā)生的客車事故事件,本文設計了一種基于單片機的客車安全報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)以AT80C51單片機為核心,通過DS18B20溫度傳感器測量發(fā)動機的溫度,用HX711AD轉(zhuǎn)換模塊、壓力傳感器測量客車是否超載。如果其中一項超標,蜂鳴器電路開始報警。該系統(tǒng)實現(xiàn)了預防超重和自燃雙重危險的目的,為單片機在客車安全方面的應用上提供了一種新思路。

      關(guān)鍵詞 單片機;壓力傳感器;HX711AD轉(zhuǎn)換模塊;DS18B20溫度傳感器

      中圖分類號:TP216 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)19-0034-01

      據(jù)統(tǒng)計,每年的5至8月份,是汽車自燃事故發(fā)生率最高的時段,很多城市平均每日會有2至3起的高溫天氣造成汽車自燃事故的發(fā)生。據(jù)記者統(tǒng)計,2011年,全國發(fā)生一次死亡10人以上(含10人)的特大交通事故有25起,共造成410人死亡,平均一起事故死亡16人。超載是引發(fā)事故的首要原因,達到56%。本設計研究的是一種以單片機為核心器件的檢測儀,其硬件電路中采用專門的溫度和測重傳感器檢測溫度和重量,檢測到的數(shù)據(jù)經(jīng)過軟硬件技術(shù)同時優(yōu)化處理后,可以檢測到客車發(fā)動機的溫度和車體的重量,起到及時預防和保護的作用,為人們的人身安全增加一道“綠色”防護墻。

      1 總體方案設計

      圖1 系統(tǒng)總體框圖

      如圖1所示該系統(tǒng)主要由80C51單片機、傳感器模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、蜂鳴器報警模塊、LCD顯示模塊等組成。系統(tǒng)以單片機為核心,通過DS18B20溫度傳感器測量發(fā)動機的溫度,用HX711AD轉(zhuǎn)換模塊、壓力傳感器測量客車是否超載,如果其中一項超標,蜂鳴器開始報警。壓力傳感器模塊通過螺栓固定于減振彈簧鋼板中心最底處,攝錄模塊與GSM信號發(fā)送模塊安裝于客車前后半車處,顯示器則固定于內(nèi)頂棚,警報器固定在頂棚中央,單片機與客車啟動裝置連接在一起,并通過排線與所有模塊連接,起總體控制作用。工作流程就是通過測量汽車載重,如果超過額定值,計時裝置與報警裝置同時啟動,以達到智能防超載。

      當溫度傳感器和壓力傳感器(壓力經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊處理)檢測到信號后,表示客車超溫或超重或即超溫又超重,經(jīng)過單片機內(nèi)部程序的處理后,驅(qū)動蜂鳴報警電路開始警報,持續(xù)15 s后系統(tǒng)自動停止報警,與此同時,客車駕駛員及時停車疏散乘客并檢查車輛。此時程序再次循環(huán)運行,檢測是否還有超標信號,等待報警,報警器進入連續(xù)工作狀態(tài)。

      各模塊在客車的安裝位置如圖2所示。

      圖2 模塊的安裝圖

      1.警報器,2.LED顯示屏,3.壓力傳感器模塊,4.GSM信號發(fā)送模塊,5.攝錄模塊,6.單片機,7.計時裝置,8.減振鋼板,

      9.彈性元件

      2 客車安全報警系統(tǒng)的硬件設計

      2.1 DS18B20溫度傳感器模塊

      采用單總線,即在一根數(shù)據(jù)線上雙向傳輸,而對單片機來說,因為硬件設備不支持單總線協(xié)議,所以,采用軟件的方法來實現(xiàn)對DS18B20芯片的訪問。此外,因為該模塊是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)的,所以,對處理的數(shù)據(jù)位有著嚴謹?shù)臅r序規(guī)范。該模塊具有及其嚴格的正確性和完整性來保證數(shù)據(jù)傳輸。該協(xié)議有以下時序:初始化時序、讀時序、寫時序。主機作為所有時序的主設備,從設備為單總線器件。主機開始啟動寫時序,也是每次命令和數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始,將溫度傳感器安裝在客車發(fā)動機上及時測量溫度,防止達到燃點。

      2.2 HX711 AD轉(zhuǎn)換模塊

      HX711A/D轉(zhuǎn)換模塊與同產(chǎn)品相比優(yōu)越性高。該模塊集成了:穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時鐘振蕩器等外圍電路,具有集成度好、響應快、抗外界干擾強等優(yōu)點。本模塊采用24位高精度的A/D轉(zhuǎn)換器芯片hx711,是一款高精度電子測重裝置,具有兩路輸入模擬通道,內(nèi)部集成128倍增益可編程放大器。輸入電路可配置為提供橋壓的電橋式(如壓力、稱重)傳感器模式,是一款理想的精度高、價格低的前端采樣模塊。

      2.3 5110LCD液晶顯示器模塊

      5110LCD液晶顯示器模塊,可以顯示4行漢字,采用串行接口與主處理器進行通信,接口信號線數(shù)減少。支持多種串行通信的協(xié)議,傳輸速率高。采用低電壓供電,且具有掉電功能;5110LCD性價比高,可顯示15個漢字,30個字符;接口僅需四根I/O線即可,接線簡單。此模塊運行速度與同類相比更優(yōu)。采用此顯示器可以及時將信息傳達給人們,方便又經(jīng)濟。

      2.4 80C51單片機

      MCS-51系列單片機分為51和52兩個子系列,包括80C51、87C51、80C52等典型產(chǎn)品型號。它們的結(jié)構(gòu)基本相同,主要區(qū)別僅在于內(nèi)存儲器計時器中斷源的配置有所不同,其中52子系列在存儲器容量計算器和中斷源數(shù)量方面都高于51子系列。考慮到方便簡潔性,本設計采用51單片機。

      3 結(jié)論

      本設計的基于單片機客車安全報警系統(tǒng)實現(xiàn)了預期的目的,實現(xiàn)了超溫和超載報警功能。選用功耗較低的單片機,整體硬件簡單、可靠,體積較小,成本較低,具有極好的推廣應用價值。

      參考文獻

      [1]周繼明,江世明.傳感器技術(shù)及應用[M].長沙:中南大學出版社,2005:45-54.

      [2]謝維成,楊加國.單片機原理與應用及C51程序設計[M].北京:清華大學出版社,2009:51-62.

      [3]胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學出版社,2007:62-76.

      [4]郁有文,常健,程繼紅.傳感器原理及工程應用[M].西安:西安電子科技大學出版社,2008:113-122.

      [5]李學禮.基于Proteus的80C51單片機的實例教程[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2008:75-89.

      [6]林立,張俊亮.單片機原理及應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2014:17-21.

      [7]丁燕.基于單片機的防盜報警系統(tǒng)設計分析[M].北京:電子制作出版社,2013.

      [8]謝金成,謝洋,孫玉杰,蔡雨羚,仇成群.基于AT89S51單片機的酒后駕車報警系統(tǒng)設計[J].機械工程師,2012(11).endprint

      摘 要 針對近幾年連續(xù)發(fā)生的客車事故事件,本文設計了一種基于單片機的客車安全報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)以AT80C51單片機為核心,通過DS18B20溫度傳感器測量發(fā)動機的溫度,用HX711AD轉(zhuǎn)換模塊、壓力傳感器測量客車是否超載。如果其中一項超標,蜂鳴器電路開始報警。該系統(tǒng)實現(xiàn)了預防超重和自燃雙重危險的目的,為單片機在客車安全方面的應用上提供了一種新思路。

      關(guān)鍵詞 單片機;壓力傳感器;HX711AD轉(zhuǎn)換模塊;DS18B20溫度傳感器

      中圖分類號:TP216 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)19-0034-01

      據(jù)統(tǒng)計,每年的5至8月份,是汽車自燃事故發(fā)生率最高的時段,很多城市平均每日會有2至3起的高溫天氣造成汽車自燃事故的發(fā)生。據(jù)記者統(tǒng)計,2011年,全國發(fā)生一次死亡10人以上(含10人)的特大交通事故有25起,共造成410人死亡,平均一起事故死亡16人。超載是引發(fā)事故的首要原因,達到56%。本設計研究的是一種以單片機為核心器件的檢測儀,其硬件電路中采用專門的溫度和測重傳感器檢測溫度和重量,檢測到的數(shù)據(jù)經(jīng)過軟硬件技術(shù)同時優(yōu)化處理后,可以檢測到客車發(fā)動機的溫度和車體的重量,起到及時預防和保護的作用,為人們的人身安全增加一道“綠色”防護墻。

      1 總體方案設計

      圖1 系統(tǒng)總體框圖

      如圖1所示該系統(tǒng)主要由80C51單片機、傳感器模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、蜂鳴器報警模塊、LCD顯示模塊等組成。系統(tǒng)以單片機為核心,通過DS18B20溫度傳感器測量發(fā)動機的溫度,用HX711AD轉(zhuǎn)換模塊、壓力傳感器測量客車是否超載,如果其中一項超標,蜂鳴器開始報警。壓力傳感器模塊通過螺栓固定于減振彈簧鋼板中心最底處,攝錄模塊與GSM信號發(fā)送模塊安裝于客車前后半車處,顯示器則固定于內(nèi)頂棚,警報器固定在頂棚中央,單片機與客車啟動裝置連接在一起,并通過排線與所有模塊連接,起總體控制作用。工作流程就是通過測量汽車載重,如果超過額定值,計時裝置與報警裝置同時啟動,以達到智能防超載。

      當溫度傳感器和壓力傳感器(壓力經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊處理)檢測到信號后,表示客車超溫或超重或即超溫又超重,經(jīng)過單片機內(nèi)部程序的處理后,驅(qū)動蜂鳴報警電路開始警報,持續(xù)15 s后系統(tǒng)自動停止報警,與此同時,客車駕駛員及時停車疏散乘客并檢查車輛。此時程序再次循環(huán)運行,檢測是否還有超標信號,等待報警,報警器進入連續(xù)工作狀態(tài)。

      各模塊在客車的安裝位置如圖2所示。

      圖2 模塊的安裝圖

      1.警報器,2.LED顯示屏,3.壓力傳感器模塊,4.GSM信號發(fā)送模塊,5.攝錄模塊,6.單片機,7.計時裝置,8.減振鋼板,

      9.彈性元件

      2 客車安全報警系統(tǒng)的硬件設計

      2.1 DS18B20溫度傳感器模塊

      采用單總線,即在一根數(shù)據(jù)線上雙向傳輸,而對單片機來說,因為硬件設備不支持單總線協(xié)議,所以,采用軟件的方法來實現(xiàn)對DS18B20芯片的訪問。此外,因為該模塊是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)的,所以,對處理的數(shù)據(jù)位有著嚴謹?shù)臅r序規(guī)范。該模塊具有及其嚴格的正確性和完整性來保證數(shù)據(jù)傳輸。該協(xié)議有以下時序:初始化時序、讀時序、寫時序。主機作為所有時序的主設備,從設備為單總線器件。主機開始啟動寫時序,也是每次命令和數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始,將溫度傳感器安裝在客車發(fā)動機上及時測量溫度,防止達到燃點。

      2.2 HX711 AD轉(zhuǎn)換模塊

      HX711A/D轉(zhuǎn)換模塊與同產(chǎn)品相比優(yōu)越性高。該模塊集成了:穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時鐘振蕩器等外圍電路,具有集成度好、響應快、抗外界干擾強等優(yōu)點。本模塊采用24位高精度的A/D轉(zhuǎn)換器芯片hx711,是一款高精度電子測重裝置,具有兩路輸入模擬通道,內(nèi)部集成128倍增益可編程放大器。輸入電路可配置為提供橋壓的電橋式(如壓力、稱重)傳感器模式,是一款理想的精度高、價格低的前端采樣模塊。

      2.3 5110LCD液晶顯示器模塊

      5110LCD液晶顯示器模塊,可以顯示4行漢字,采用串行接口與主處理器進行通信,接口信號線數(shù)減少。支持多種串行通信的協(xié)議,傳輸速率高。采用低電壓供電,且具有掉電功能;5110LCD性價比高,可顯示15個漢字,30個字符;接口僅需四根I/O線即可,接線簡單。此模塊運行速度與同類相比更優(yōu)。采用此顯示器可以及時將信息傳達給人們,方便又經(jīng)濟。

      2.4 80C51單片機

      MCS-51系列單片機分為51和52兩個子系列,包括80C51、87C51、80C52等典型產(chǎn)品型號。它們的結(jié)構(gòu)基本相同,主要區(qū)別僅在于內(nèi)存儲器計時器中斷源的配置有所不同,其中52子系列在存儲器容量計算器和中斷源數(shù)量方面都高于51子系列。考慮到方便簡潔性,本設計采用51單片機。

      3 結(jié)論

      本設計的基于單片機客車安全報警系統(tǒng)實現(xiàn)了預期的目的,實現(xiàn)了超溫和超載報警功能。選用功耗較低的單片機,整體硬件簡單、可靠,體積較小,成本較低,具有極好的推廣應用價值。

      參考文獻

      [1]周繼明,江世明.傳感器技術(shù)及應用[M].長沙:中南大學出版社,2005:45-54.

      [2]謝維成,楊加國.單片機原理與應用及C51程序設計[M].北京:清華大學出版社,2009:51-62.

      [3]胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學出版社,2007:62-76.

      [4]郁有文,常健,程繼紅.傳感器原理及工程應用[M].西安:西安電子科技大學出版社,2008:113-122.

      [5]李學禮.基于Proteus的80C51單片機的實例教程[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2008:75-89.

      [6]林立,張俊亮.單片機原理及應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2014:17-21.

      [7]丁燕.基于單片機的防盜報警系統(tǒng)設計分析[M].北京:電子制作出版社,2013.

      [8]謝金成,謝洋,孫玉杰,蔡雨羚,仇成群.基于AT89S51單片機的酒后駕車報警系統(tǒng)設計[J].機械工程師,2012(11).endprint

      摘 要 針對近幾年連續(xù)發(fā)生的客車事故事件,本文設計了一種基于單片機的客車安全報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)以AT80C51單片機為核心,通過DS18B20溫度傳感器測量發(fā)動機的溫度,用HX711AD轉(zhuǎn)換模塊、壓力傳感器測量客車是否超載。如果其中一項超標,蜂鳴器電路開始報警。該系統(tǒng)實現(xiàn)了預防超重和自燃雙重危險的目的,為單片機在客車安全方面的應用上提供了一種新思路。

      關(guān)鍵詞 單片機;壓力傳感器;HX711AD轉(zhuǎn)換模塊;DS18B20溫度傳感器

      中圖分類號:TP216 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)19-0034-01

      據(jù)統(tǒng)計,每年的5至8月份,是汽車自燃事故發(fā)生率最高的時段,很多城市平均每日會有2至3起的高溫天氣造成汽車自燃事故的發(fā)生。據(jù)記者統(tǒng)計,2011年,全國發(fā)生一次死亡10人以上(含10人)的特大交通事故有25起,共造成410人死亡,平均一起事故死亡16人。超載是引發(fā)事故的首要原因,達到56%。本設計研究的是一種以單片機為核心器件的檢測儀,其硬件電路中采用專門的溫度和測重傳感器檢測溫度和重量,檢測到的數(shù)據(jù)經(jīng)過軟硬件技術(shù)同時優(yōu)化處理后,可以檢測到客車發(fā)動機的溫度和車體的重量,起到及時預防和保護的作用,為人們的人身安全增加一道“綠色”防護墻。

      1 總體方案設計

      圖1 系統(tǒng)總體框圖

      如圖1所示該系統(tǒng)主要由80C51單片機、傳感器模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、蜂鳴器報警模塊、LCD顯示模塊等組成。系統(tǒng)以單片機為核心,通過DS18B20溫度傳感器測量發(fā)動機的溫度,用HX711AD轉(zhuǎn)換模塊、壓力傳感器測量客車是否超載,如果其中一項超標,蜂鳴器開始報警。壓力傳感器模塊通過螺栓固定于減振彈簧鋼板中心最底處,攝錄模塊與GSM信號發(fā)送模塊安裝于客車前后半車處,顯示器則固定于內(nèi)頂棚,警報器固定在頂棚中央,單片機與客車啟動裝置連接在一起,并通過排線與所有模塊連接,起總體控制作用。工作流程就是通過測量汽車載重,如果超過額定值,計時裝置與報警裝置同時啟動,以達到智能防超載。

      當溫度傳感器和壓力傳感器(壓力經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊處理)檢測到信號后,表示客車超溫或超重或即超溫又超重,經(jīng)過單片機內(nèi)部程序的處理后,驅(qū)動蜂鳴報警電路開始警報,持續(xù)15 s后系統(tǒng)自動停止報警,與此同時,客車駕駛員及時停車疏散乘客并檢查車輛。此時程序再次循環(huán)運行,檢測是否還有超標信號,等待報警,報警器進入連續(xù)工作狀態(tài)。

      各模塊在客車的安裝位置如圖2所示。

      圖2 模塊的安裝圖

      1.警報器,2.LED顯示屏,3.壓力傳感器模塊,4.GSM信號發(fā)送模塊,5.攝錄模塊,6.單片機,7.計時裝置,8.減振鋼板,

      9.彈性元件

      2 客車安全報警系統(tǒng)的硬件設計

      2.1 DS18B20溫度傳感器模塊

      采用單總線,即在一根數(shù)據(jù)線上雙向傳輸,而對單片機來說,因為硬件設備不支持單總線協(xié)議,所以,采用軟件的方法來實現(xiàn)對DS18B20芯片的訪問。此外,因為該模塊是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)的,所以,對處理的數(shù)據(jù)位有著嚴謹?shù)臅r序規(guī)范。該模塊具有及其嚴格的正確性和完整性來保證數(shù)據(jù)傳輸。該協(xié)議有以下時序:初始化時序、讀時序、寫時序。主機作為所有時序的主設備,從設備為單總線器件。主機開始啟動寫時序,也是每次命令和數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始,將溫度傳感器安裝在客車發(fā)動機上及時測量溫度,防止達到燃點。

      2.2 HX711 AD轉(zhuǎn)換模塊

      HX711A/D轉(zhuǎn)換模塊與同產(chǎn)品相比優(yōu)越性高。該模塊集成了:穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時鐘振蕩器等外圍電路,具有集成度好、響應快、抗外界干擾強等優(yōu)點。本模塊采用24位高精度的A/D轉(zhuǎn)換器芯片hx711,是一款高精度電子測重裝置,具有兩路輸入模擬通道,內(nèi)部集成128倍增益可編程放大器。輸入電路可配置為提供橋壓的電橋式(如壓力、稱重)傳感器模式,是一款理想的精度高、價格低的前端采樣模塊。

      2.3 5110LCD液晶顯示器模塊

      5110LCD液晶顯示器模塊,可以顯示4行漢字,采用串行接口與主處理器進行通信,接口信號線數(shù)減少。支持多種串行通信的協(xié)議,傳輸速率高。采用低電壓供電,且具有掉電功能;5110LCD性價比高,可顯示15個漢字,30個字符;接口僅需四根I/O線即可,接線簡單。此模塊運行速度與同類相比更優(yōu)。采用此顯示器可以及時將信息傳達給人們,方便又經(jīng)濟。

      2.4 80C51單片機

      MCS-51系列單片機分為51和52兩個子系列,包括80C51、87C51、80C52等典型產(chǎn)品型號。它們的結(jié)構(gòu)基本相同,主要區(qū)別僅在于內(nèi)存儲器計時器中斷源的配置有所不同,其中52子系列在存儲器容量計算器和中斷源數(shù)量方面都高于51子系列??紤]到方便簡潔性,本設計采用51單片機。

      3 結(jié)論

      本設計的基于單片機客車安全報警系統(tǒng)實現(xiàn)了預期的目的,實現(xiàn)了超溫和超載報警功能。選用功耗較低的單片機,整體硬件簡單、可靠,體積較小,成本較低,具有極好的推廣應用價值。

      參考文獻

      [1]周繼明,江世明.傳感器技術(shù)及應用[M].長沙:中南大學出版社,2005:45-54.

      [2]謝維成,楊加國.單片機原理與應用及C51程序設計[M].北京:清華大學出版社,2009:51-62.

      [3]胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學出版社,2007:62-76.

      [4]郁有文,常健,程繼紅.傳感器原理及工程應用[M].西安:西安電子科技大學出版社,2008:113-122.

      [5]李學禮.基于Proteus的80C51單片機的實例教程[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2008:75-89.

      [6]林立,張俊亮.單片機原理及應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2014:17-21.

      [7]丁燕.基于單片機的防盜報警系統(tǒng)設計分析[M].北京:電子制作出版社,2013.

      [8]謝金成,謝洋,孫玉杰,蔡雨羚,仇成群.基于AT89S51單片機的酒后駕車報警系統(tǒng)設計[J].機械工程師,2012(11).endprint

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