客运车辆超载控制系统的设计

赵钱

摘 要：为了控制日益严重的车辆超载现象，设计了基于红外传感器的客车超载控制系统。该系统硬件电路主要由计数电路、以及喷油系统控制电路等部分组成。计数电路主要由GaAs发光二极管和PIN光敏二极管两部分组成，该种传感器电路反应速度快，可很好地满足客车计数电路要求，在客车上安装起来也比较方便，传感器工作控制电路功能是利用车门的开启和关闭来控制传感器工作。

关键词：客车；超载；控制

近年来，我国公路运输中超载的问题日渐突出，已经成为一个危及人们群众生命和国家财产安全，影响社会经济协调、健康发展的社会问题。《中华人民公路法》明确规定，汽车超载是违法的行为，交通部也于2000年颁布的《超限运输车辆管理》规定，限制超载车辆上路行驶。但很长一段时间来超载车辆有增无减，在全国各地的公路上，超载车辆随处可见。

一、硬件电路设计

1.由GaAs发光二极管和PIN光敏二极管组成的计数电路

本文采用GaAs发光二极管作为发光二极管，峰值波长为何

940 nm，该波长位于红外区域内，因此符合设计的要求。为了避免其他散乱光的干扰，需要选择具有可见光滤除器的硅光敏二极管。

如图1所示是采用光电晶体管的通断来控制电路的，光电晶体管采用PIN光敏二极管，控制电路采用数字电路的+5 V的电

源，若输出+5 V的电压，电路中接入R1（3.9 k？赘）即可。

图1 传感器工作电路的原理图

电位器RP设定为基准电平，当光电晶体管输出超过RP时，A1输出低电平，V2截至，电路输出UO为高电平（+5 V）。反之，电路输出UO为低电平（0伏）。这种电路可以用于对通过的物体进行计数如图2所示，电路输出的脉冲波形接入计数器即可。由于光电晶体管体积非常小，即使通过的物体非常小也能进行计数，

响应速度较快，计数速度大约为1000次/秒。

图2 计数电路

在上面由GaAs发光二极管和PIN光敏二极管所组成的计数电路，对上下车乘客进行计算的，正常情况下，GaAs发光二极管发出的红外光被光敏二极管接收，光敏二极管被导通，并在电压比较器的负端产生一定的电压，当这个电压高于电压比较器设定的电压Rp1时，三极管V2基极电压为低电压，因此V2被截止，U0端输出一个高电平；当有人通过时，光敏二极管接收的红外线受阻，这时负端的电位低于放大器设定的电位RP，从而三极管V2的基极有一定的電压，V2导通，U0端对应的输出一个低电平。这样就说明一个人从传感器前通过了，接下来当第二个传感器也输出一个低电平时，则可判断一个乘客上车。若第二个传感器首先接受到低电平，接下来第一个传感器再接收到低电平时，则可判断一个乘客下车。这样就可利用这两个传感器输出低电平信号的先后顺序来判断一个乘客是上车还是下车。若传感器输出的低电平时间超过单片机设定的时间时，汽车就会产生故障，使发动机断油或是不能启动。

二、单片机接口电路的设计

AT89C51是美国ATMEL公司生产的一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Era-

sable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。

1.单片机接口电路及工作原理

单片机接口电路如图3所示，图中P1.0引脚控制传感器工作，此引脚接传感器控制电路的1端；P1.2、P1.3引脚分别为传感器1、传感器2的信号输入端，分别接传感器工作电路的2端和3端；P2.0

引脚接传感器工作电路的4端；P2.1控制点火信号引脚，它与喷油

信号通过一个或门与喷油器连接。当车门开关闭合时，P1.0脚输入一个高电平，单片机通过检测此引角的电平，判断是否将P2.0脚置低电平，从而控制传感器的工作。乘客下车时，P1.3脚首先输入一个低电平，接着P1.2脚再输入一个低电平时，单片机就会自动减1；乘客上车时，P1.2脚首先输入一个低电平，接着P1.3脚再输入一个低电平时，单片机就会自动加1，然后再与客车的额定载员数进行比较，若累加器的数字大于额定载员数时，单片机就会将P2.1脚置低电平，和点火信号通过一个或门，使点火信号处于一个低电平状态，这样就可以达到控制点火的目的。

图3 单片机接口电路的设计

本文设计了基于红外传感器的客车超载控制系统。该系统硬件电路主要由传感器电路、传感器工作控制电路、以及点火系统控制电路等部分组成。传感器电路主要由GaAs发光二极管和PIN光敏二极管两部分组成，该种传感器电路反应速度快，可很好的满足客车计数电路要求，在客车上安装起来也比较方便，传感器工作控制电路功能是利用车门的开启和关闭来控制传感器工作的。系统软件是以AT89C51为平台编制的汇编语言程序。该系统与传统的控制超载的方法相比，可节省大量的人力、物力、财力，且能实时对车辆人数进行监控，从而可以更好地控制车辆超载。

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（作者单位 淮阴工学院交通工程学院）