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智能型客车超载检测系统doc

  论文题目: 智能型客车超载检测系统设计 摘要 关键词:客车 超载 热释电 第一章 传感器概述 第一节 传感器的概念及定义 一、传感器的概念: 传感器英文名称:transducer / sensor是一种物理装置或生物器官,能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾),并将探知的信息传递给其他装置或器官。凡是利用一定的物性(物理、化学、生物)法则、定理、定律、效应等进行能量转换与信息转换,并且输出与输入严格一一对应的器件和装置均可称为传感器传感器又被称为变换器、转换器、检测器、敏感元件、换能器和一次仪表等。 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是:“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 (一) 在完成非电量到电量的转换时,并非所有的非电量都能用现有的技术直接转换为电量,而是先进行预转换,然后再转换为电量。敏感元件是直接感受被测非电量,并按一定规律转换成与被测量有确定对应关系的其他量(一般仍为非电量)的元件。通常把这种能完成预转换的元件称为敏感元件。如热敏电阻是敏感元件,它能将温度的变化预转换为电阻的变化,再转换为电压或电流的变化。 (二) 转换元件又叫变换器,是能将敏感元件感受到的非电量直接转换成电量的元件。信号的转换元件是构成传感器的核心。转换元件又可分为一次转换型(直接转换)和二次转换型(间接转换)。 (三) 信号调节电路,把转换元件输出的电信号转换为便于现实、记录、处理和控制的电信号的电路。 (四) 通常指电源电路(交、直流)及其外围电路。 在实际应用中,传感器的具体构成视被测对象、转换原理、使用环境及性能要求等具体情况的不同而有很大差异。 第二章 热释电人体红外线传感器概述 第一节 热释电人体红外线传感器概述 热释电红外传感器是一种非常有应用潜力的传感器。它能检测人或某些动物发射的红外线并转换成电信号输出。早在1938年,有人就提出利用热释电效应探测红外辐射,但并未受到重视。直到六十年代,随着激光、红外技术的迅速发展,才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用开发。近年来,伴随着集成电路技术的飞速发展,以及对该传感器的特性的深入研究,相关的专用集成电路处理技术也迅速增长。本文先介绍热释电传感器的原理,然后再描述相关的专用集成电路处理技术。当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于热变化产生的电极化现象,被称为热释电效应。通常,晶体自发极化所产生的束缚电荷被来自空气中附着在晶体表面的自由电子所中和,其自发极化电矩不能表现出来。当温度变化时,晶体结构中的正负电荷重心相对移位,自发极化发生变化,晶体表面就会产生电荷耗尽,电荷耗尽的状况正比于极化程度。?能产生热释电效应的晶体称之为热释电体或热释电元件,其常用的材料有单晶(LiTaO3?等)、压电陶瓷(PZT等)及高分子薄膜(PVFZ等)热释电传感器利用的正是热释电效应,是一种温度敏感传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成,元件两个表面做成电极,当传感器监测范围内温度有ΔT的变化时,热释电效应会在两个电极上会产生电荷ΔQ,即在两电极之间产生一微弱电压ΔV。由于它的输出阻抗极高,所以传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷ΔQ会跟空气中的离子所结合而消失,当环境温度稳定不变时,nba直播。ΔT=0,传感器无输出。当人体进入检测区时,因人体温度与环境温度有差别,产生ΔT,则有信号输出;若人体进入检测区后不动,则温度没有变化,传感器也没有输出,所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。目前,市场上出现的热释电人体红外线传感器主要有上海产的SD02、PH5324,德国产的LH1954、LH1958,美国HAMAMATSU公司产P2288,日本NIPPON CERAMIC公司的SCA02-1、RS02D等。虽然它们的型号不一样,但其结构、外型和电参数大致相同,大部分可以彼此互换使用。热释电人体红外线传感器(以下简称:传感器)由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成对不同的传感器来说,敏感单元的制造材料有所不同。如,SD02的敏感单元由锆钛酸铅制成;P2288由LiTaO3 制成。这些材料再做成很薄的薄片,每一片薄片相对的两面各引出一根电极,在电极两端则形成一个等效的小电容。因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的,而它们形成的等效小电容能自身产生极化,极化的结果是,在电容的两端产生极性相反的正、负电荷。但这两个电容的极性是相反串联的。这正是传感器的独特设计之处,因而使得它具有独特的抗干扰性。从原理上讲,任何发热体都会产生红外线,热释电人体红外线传感器对红外线的敏感程度主要表现在传感器敏感单元的温度所发生的变化,而温度的变化导致电信号的产生。环境与自身的温度变化由其内部结构决定了它不向外输出信号;而传感器的低频响应(一般为0.1~10Hz)和对特定波长红外线um)的响应决定了传感器只对外界的红外线的辐射而引起传感器的温度的变化而敏感,而这种变化对人体而言就是移动。所以,传感器对人体的移动或运动敏感,对静止或移动很缓慢的人体不敏感;它可以抗可见光和大部分红外线的干扰。它是由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的,滤光窗能有效地滤除7.0~14um波长以外的红外线um波长的红外线%;P2288的响应波长为6~14um,中心波长为10um。物体发射出的红外线辐射能,最强波长和温度的关系满足λm*T=2989(um.k)(其中λm为最大波长,T为绝对温度)。人体的正常体温为36~37.5。C ,即309~310.5K,其辐射的最强的红外线um。因此,人体辐射的最强的红外线的波长正好落在滤光窗的响应波长(7~14um)的中心。所以,滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过,而最大限度地阻止阳光、灯光等可见光中的红外线的通过,以免引起干扰。综上所述,传感器只对移动或运动的人体和体温近似人体的物体起作用。菲涅尔透镜不使用菲涅尔透镜时传感器的探测半径不足2米,只有配合菲涅尔透镜使用才能发挥最大作用。配上菲涅尔透镜时传感器的探测半径可达到10米。例如,一些传感器对远在20米处快速行驶的汽车里的人体也能可靠地检测到。菲涅尔透镜不仅可以形成可见区和盲区,还有聚焦作用,其焦点一般为5厘米左右,实际应用时,应根据实际情况或资料提供的说明调整菲涅尔透镜与传感器之间的距离,一般把透镜固定在传感器正前方1~5厘米的地方。菲涅尔透镜一般采用聚乙烯塑料片制成,颜色为乳白色或黑色,呈半透明状,但对波长为10um左右的红外线来说却是透明的。客车超载控制报警系统可采用单片机与传感器技术单片机系统主要用来实现对传感器所感应的信号进行处理,并输出控制信号给相应控制模块最终达到客车超载控制报警的目的。 图一、系统结构原理图 一、客车超载控制系统原理 该系统通过使用对人体体温有特殊反应的热释电传感器实现对人数的计数,用单片机作为主控芯片进行控制,汽车超载的情况下向发动机发出锁定信号,直到人数恢复正常才解除对发动机的锁定完成一种动态的。初始化 N 有? Y 图十一、主程序流程框图 超员? N Y 图十二、中断子程序流程框图 二、客车超载控制系统程序设计 LEDS EQU P0 LEDG EQU P2 BUZZER_PIN EQU P1.0 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H ;中断0入口地址 LJMP JIA ORG 0013H ;中断1入口地址 LJMP JIAN ORG 0100H MAIN: MOV SP,#60H MOV R0,#00H MOV DPTR,#LEDDB ;送显示数据地址 SETB EA ;开中断 SETB EX0 SETB EX1 SETB IT0 SETB IT1 AJMP $ ;等待中断 JIA: MOV A,R0 ADD A,#01H DA A ;加法的十进制数据调整 MOV R0,A LCALL DISPLAY ;调用显示子程序 LCALL DELAY ;调用延时子程序 LCALL CTR ;调用控制子程序 RETI JIAN: CLR C MOV A,#9AH SUBB A,#01H ADD A,R0 DA A ;减法的十进制数据调整 CLR C MOV R0,A LCALL DISPLAY LCALL DELAY LCALL CTR RETI DISPLAY: ;显示子程序 MOV A,R0 ANL A,#0FH MOVC A,@A+DPTR MOV LEDG,A ;个位显示 MOV A,R0 SWAP A ;半字节交换 ANL A,#0FH MOVC A,@A+DPTR ;显示十位 MOV LEDS,A RET DELAY: MOV R7,#10H ;延时子程序 DELAY1: MOV R6,#7FH DELAY2: MOV R5,#7FH DJNZ R5,$ DJNZ R6,DELAY2 DJNZ R7,DELAY1 RET ALARM: PUSH PSW CLR BUZZER_PIN ;报警响 LCALL DELAY SETB BUZZER_PIN EXIT: POP PSW RET CTR: PUSH PSW CJNE R0,#35H,NEQ ;R0不等于35转移 CLR P1.1 LCALL DELAY SETB P1.1 ;点亮红灯提示 LJMP LOW1 ;退出子程序 NEQ: JC LOW1 ;R035H退出 CLR P1.2 LCALL DELAY LCALL ALARM ;R035H,黄灯亮,并滴滴报警 SETB P1.2 LOW1: POP PSW ;断点恢复 RET LEDDB: ;共阴极显示 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH DB 77H,7CH,39H,5EH,79H DB 71H END 第四章 系统调试检测电路及其仿真 第一节 各单元电路的测试及仿真 电路调试通常是按照信号传输的顺序追踪信号进行调试,输入信号可以是实际信号,也可以用开关、信号发生器的输出等模拟输入信号。 报警 汽车锁定执行机构 LED显示 单片机 热释电红外检测 等待中断信号 调中断子程序 做加/减运算 等待中断信号 LED显示 产生报警信号 产生锁定信号

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