客運車輛超載控制系統的設計

趙錢

摘 要：為了控制日益嚴重的車輛超載現象，設計了基于紅外傳感器的客車超載控制系統。該系統硬件電路主要由計數電路、以及噴油系統控制電路等部分組成。計數電路主要由GaAs發光二極管和PIN光敏二極管兩部分組成，該種傳感器電路反應速度快，可很好地滿足客車計數電路要求，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閉來控制傳感器工作。

關鍵詞：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，已經成為一個危及人們群眾生命和國家財產安全，影響社會經濟協調、健康發展的社會問題。《中華人民公路法》明確規定，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、硬件電路設計

1.由GaAs發光二極管和PIN光敏二極管組成的計數電路

本文采用GaAs發光二極管作為發光二極管，峰值波長為何

940 nm，該波長位于紅外區域內，因此符合設計的要求。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如圖2所示，電路輸出的脈沖波形接入計數器即可。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，

響應速度較快，計數速度大約為1000次/秒。

圖2 計數電路

在上面由GaAs發光二極管和PIN光敏二極管所組成的計數電路，對上下車乘客進行計算的，正常情況下，GaAs發光二極管發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生一定的電壓，當這個電壓高于電壓比較器設定的電壓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，接下來當第二個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定的時間時，汽車就會產生故障，使發動機斷油或是不能啟動。

二、單片機接口電路的設計

AT89C51是美國ATMEL公司生產的一種帶4K字節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制造，與工業標準的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進行比較，若累加器的數字大于額定載員數時，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，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計

本文設計了基于紅外傳感器的客車超載控制系統。該系統硬件電路主要由傳感器電路、傳感器工作控制電路、以及點火系統控制電路等部分組成。傳感器電路主要由GaAs發光二極管和PIN光敏二極管兩部分組成，該種傳感器電路反應速度快，可很好的滿足客車計數電路要求，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閉來控制傳感器工作的。系統軟件是以AT89C51為平臺編制的匯編語言程序。該系統與傳統的控制超載的方法相比，可節省大量的人力、物力、財力，且能實時對車輛人數進行監控，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）