趙錢

摘 要：為了控制日益嚴(yán)重的車輛超載現(xiàn)象，設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)電路、以及噴油系統(tǒng)控制電路等部分組成。計(jì)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(jì)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(guó)公路運(yùn)輸中超載的問題日漸突出，已經(jīng)成為一個(gè)危及人們?nèi)罕娚蛧?guó)家財(cái)產(chǎn)安全，影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)、健康發(fā)展的社會(huì)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(yùn)輸車輛管理》規(guī)定，限制超載車輛上路行駛。但很長(zhǎng)一段時(shí)間來超載車輛有增無減，在全國(guó)各地的公路上，超載車輛隨處可見。

一、硬件電路設(shè)計(jì)

1.由GaAs發(fā)光二極管和PIN光敏二極管組成的計(jì)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(zhǎng)為何

940 nm，該波長(zhǎng)位于紅外區(qū)域內(nèi)，因此符合設(shè)計(jì)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(zhǔn)電平，當(dāng)光電晶體管輸出超過RP時(shí)，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(duì)通過的物體進(jìn)行計(jì)數(shù)如圖2所示，電路輸出的脈沖波形接入計(jì)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(jìn)行計(jì)數(shù)，

響應(yīng)速度較快，計(jì)數(shù)速度大約為1000次/秒。

圖2 計(jì)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(jì)數(shù)電路，對(duì)上下車乘客進(jìn)行計(jì)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(dǎo)通，并在電壓比較器的負(fù)端產(chǎn)生一定的電壓，當(dāng)這個(gè)電壓高于電壓比較器設(shè)定的電壓Rp1時(shí)，三極管V2基極電壓為低電壓，因此V2被截止，U0端輸出一個(gè)高電平；當(dāng)有人通過時(shí)，光敏二極管接收的紅外線受阻，這時(shí)負(fù)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(dǎo)通，U0端對(duì)應(yīng)的輸出一個(gè)低電平。這樣就說明一個(gè)人從傳感器前通過了，接下來當(dāng)?shù)诙€(gè)傳感器也輸出一個(gè)低電平時(shí)，則可判斷一個(gè)乘客上車。若第二個(gè)傳感器首先接受到低電平，接下來第一個(gè)傳感器再接收到低電平時(shí)，則可判斷一個(gè)乘客下車。這樣就可利用這兩個(gè)傳感器輸出低電平信號(hào)的先后順序來判斷一個(gè)乘客是上車還是下車。若傳感器輸出的低電平時(shí)間超過單片機(jī)設(shè)定的時(shí)間時(shí)，汽車就會(huì)產(chǎn)生故障，使發(fā)動(dòng)機(jī)斷油或是不能啟動(dòng)。

二、單片機(jī)接口電路的設(shè)計(jì)

AT89C51是美國(guó)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(chǔ)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(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。

1.單片機(jī)接口電路及工作原理

單片機(jī)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(hào)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(diǎn)火信號(hào)引腳，它與噴油

信號(hào)通過一個(gè)或門與噴油器連接。當(dāng)車門開關(guān)閉合時(shí)，P1.0腳輸入一個(gè)高電平，單片機(jī)通過檢測(cè)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(shí)，P1.3腳首先輸入一個(gè)低電平，接著P1.2腳再輸入一個(gè)低電平時(shí)，單片機(jī)就會(huì)自動(dòng)減1；乘客上車時(shí)，P1.2腳首先輸入一個(gè)低電平，接著P1.3腳再輸入一個(gè)低電平時(shí)，單片機(jī)就會(huì)自動(dòng)加1，然后再與客車的額定載員數(shù)進(jìn)行比較，若累加器的數(shù)字大于額定載員數(shù)時(shí)，單片機(jī)就會(huì)將P2.1腳置低電平，和點(diǎn)火信號(hào)通過一個(gè)或門，使點(diǎn)火信號(hào)處于一個(gè)低電平狀態(tài)，這樣就可以達(dá)到控制點(diǎn)火的目的。

圖3 單片機(jī)接口電路的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)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(diǎn)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(jì)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(tái)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(cái)力，且能實(shí)時(shí)對(duì)車輛人數(shù)進(jìn)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(xué)院交通工程學(xué)院）