摘 要： 设计了一种智能型客车超载检测系统" title="检测系统">检测系统。该系统能自动检测车内旅客数目并自动显示，车内人员一旦超载，系统将自动 关闭汽车启动装置，使之无法运行，并产生报警信号。
    关键词： AT89S51  热释电红外传感器" title="热释电红外传感器">热释电红外传感器  红外检测  锁定

    针对我国国情，设计了一种客车载乘人员检测系统，当超过规定人数时，便锁定汽车执行机构，使之无法启动。
1 系统原理
    系统的前端检测部分有两个热释电红外传感器安装于车门的两侧（一个用于检测上车人员，一个用于检测下车人员），车门开时系统及时启动，由于热释电红外传感器可检测到人体发射的红外线且与穿衣多少无关，因此比较可靠。当有人上车时，红外传感器检测上车人数，单片机累加计数并通过LED屏显示；当有人下车时单片机减法计数。由于单片机内预设规定人数，当超过此人数时，单片机控制汽车锁定执行机构使其无法启动，并以LED屏显示数字。系统整体框图如1所示。

2 系统的硬件构成及功能设计
2.1控制单元
    控制单元" title="控制单元">控制单元主要完成检测信号处理，并根据处理结果通过LED实时显示人数，当人数超出规定时，产生汽车执行机构的锁定控制信号和报警信号。本文利用AT89S51单片机作为控制单元。AT89S51是一个低功耗、高性能的CMOS 8位单片机，片内含4B ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。
    本文选用如此高性能的单片机方便了以后的功能扩展。其基本电路如图2所示。

2.2 热红外检测单元
    被动式红外报警器采用美国的传感元件——热释电红外传感器KDS9。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其他非生物。
    图3是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图。使用时，Ｄ端接电源正极，Ｇ端接电源负极，Ｓ端为信号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号及内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射至传感器的红外辐射" title="红外辐射">红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。

    制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为0.2～20μm。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其他红外辐射拒之门外。
    本系统中，当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时，电路中的传感器将输出电压信号，然后使该信号先通过一个由C1、C2、R1、R2组成的带通滤波器，该滤波器的上限截止频率为16Ｈz，下限截止频率为0.16Hz。由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱(通常仅有1mv左右)，而且是一个变化的信号，同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式（脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定，通常在0.1～10Ｈz范围），所以应对热释红外传感器输出的电压信号进行放大。本设计运用集成运算放大器LM324来进行两级放大，以使其获得足够的增益。
    当传感器探测到人体辐射的红外线信号并经放大后送给窗口比较器" title="比较器">比较器时，若信号幅度超过窗口比较器的上下限，则系统将输出高电平信号；无异常情况时则输出低电平信号。在该比较器中，R9、R10、R11用做参考电压，两个运算放大器用做比较，两个二极管的主要作用是使输出更稳定。窗口比较器的上下限电压即参考电压分别为3．8V和1．2V。将这个高低电平变化的信号上升沿信号作为单片机P3.0的输入信号，设计中采用中断方式来检测。上车人员检测电路如图4所示（下车人员检测电路相同）。

2.3 报警部分
    当单片机判断出车上人员数量超出规定时，将通过P1.0口输出1kHz的音频信号驱动扬声器，作报警信号，本电路中使用了音频放大集成芯片LM386。电路如图5所示。

2.4 锁定部分
    锁定部分通过在点火线路中加一继电器控制开关来实现。当单片机判断出车上人员数量超出规定时，将通过P1.5口输出一高电平， 继电器工作，从而使点火线路断开，无法启动。继电器电路中一般都要在继电器的线圈两头加一个二极管以吸收继电器线圈断电时产生的反电势，防止干扰。
2.5 乘员数显示部分
    由于客车载人数目都在100人以内，所以用两个7段LED已经足够。本设计采用P2和P0口的输出来驱动两个LED。
3 系统软件设计
    人员检测系统是一个智能化的系统，它的软件所完成的功能主要包括：
    (1)信息处理：即当单片机I/O口接收到脉冲时，单片机做加/减法计数。
    (2)显示输出：单片机将总人数输出到LED进行显示。
    ③控制输出：即当车载人数超出规定时，产生锁定和报警控制信号。主程序流程图如图6。
    中断子程序流程如图7。

    该系统在精度和灵敏度上都能满足实际的需求，解决了通过加大检测力度、行政干预等手段检查客车超载问题带来的不便，方便了交警，保障了行车安全。如果进一步扩充，可以增加语音提示，发出“欢迎光临”、“车已超载”等提示；可以扩展日期和时钟模块，记录每日的载客量和发车时间；还可加入键盘输入模块，随时输入要显示的提示信息；甚至可以扩展和上位机的通信模块，将载客及出发时间保存。
参考文献
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[5] 刘舒祺，施国梁.基于热释电红外传感器的报警系统.西安：国外电子元器件，2005，(3)：18-20.