基于单片机的长途客车超员报警系统1

大连交通大学 2014届本科生毕业设计（论文）0摘 要本作旨在于针对长途客车的超员情况始终得不到治理，由于缺乏有效的管理和技术手段，经常出现大型的因客车超员超载所引发的恶性交通事故。故本作品在技术的手段上去规避客车司机因追求利益最大化而引发的恶性事故。设计了基于人体温度探测装置，用科学的计数方式来和客车的最大载客数相比较，判断车厢内是否出现了超员的现象，应用人工神经网络模型和实时信号传输，在 Arduino 实验板当中判断变量出现的值并进行有效的干预，如 LED 灯闪烁、发出警报。在计数器和存储器的有限修正和反馈后，得到比较确切的客车方位。长途客车超员报警系统使用红外人体探测装置以及压力感应装置。客观的反应出车辆的实际载客人数，一旦客车的实际承载人数大于客车的规定人数，则会启动客车的报警系统。鉴于目前市场上并没有有效的一套完整的控制系统去有效的杜绝这一类超载的情况发生，我们的作品能有效的去进行干预工作，并确保长途客车不会超员。本作品的独特之处在于应用单片机时钟模块记录时间。时间模块将记录客车进出休息站时间、超员的时刻等，最后将数据输送车站总部，以此监督客车是否在进入适当、常规的休息区，并能判断客车是否真的是因为有送站家属上车而导致的暂时性超员。关键字：LED 车身显示板；人体红外探测器；Arduino 实验板；大连交通大学 2014届本科生毕业设计（论文）1ABSTRACTThe purpose of the long-distance bus overcrowding is not governance, due to the lack of management and effective technical means, often large caused by overloading the malignant traffic accident. This works in the technical means to avoid the malignant accident bus drivers for the pursuit of profit maximization and caused. Design of the temperature of the human body detecting device based on the maximum number of passengers, by way of counting the and buses are compared, to judge whether there is overcrowding compartment phenomenon, the application of artificial neural network model and the signal transmission of real-time, judgment variable values that appear in Arduino experimental board and effective intervention, such as LED lights, sound the alarm. In finite correction counter and memory and feedback, get the bus range compared with the exact. Long distance bus overload alarm system using infrared human body detection device and a pressure sensing device. Objective response to the actual number of passenger vehicles, once the bus number is greater than the actual bearing provisions of bus, it will start the car alarm system. In view of the current market did not have a complete set of effective control system to effectively put an end to the occurrence of this kind of overload situation, our work effectively to intervene in the work, and to ensure that the coach will not overload. Unique to this work is the application of MCU clock module recording time. The time module will record the bus stop time, and one time, the data transfer station headquarters, this bus is in enter the appropriate supervision, regular Rest Area, and can judge the car really is because of a temporary station to send the family car in super.Key words: LED; infrared detector; Arduino experimental board;大连交通大学 2014届本科生毕业设计（论文）2目 录第一章 绪论 .41.1 研究背景 .41.2 研究现状 .51.3 研究内容 .61）目前是否有有效手段的调研结果： .62）提出设计的题目基本想法是否可解决问题： .63 ) 如何实现本系统：检测客车人数发送有效车辆信息防止超员客车上路 .64）这套系统是否存在问题 .75）系统造价与车祸赔偿损失 .76）本系统在交通事故善后处理方面的作用 .7第二章 系统总述 .82.1 物理结构 .82.2 逻辑结构 .92.3 系统总体结构 .102.4 系统工作流程 .10第三章 系统硬件设计 .113.1 系统结构 .113.2 主 CPU 选择 .113.3 设计中涉及到的重要器件介绍 .123.3.1 人体红外探测器 .123.3.2 光电传感器 .143.3.3 计算原理 .143.3.4 4002-LED 显示屏 .153.3.5 时钟模块 .17第四章 系统电路设计 .18大连交通大学 2014届本科生毕业设计（论文）34.1 电源电路 .184.2 人体红外检测电路 .184.3 液晶显示电路 .194.4 按键和蜂鸣器电路 .21第五章 系统实现 .235.1 LED 显示屏部分： .235.2 光电管传感器代码： .245.3 时钟模块部分代码： .255.4 蜂鸣器代码： .27第六章 样机整体性能预测分析 .28第七章 总结 .30谢 辞 .31参考文献 .32大连交通大学 2014届本科生毕业设计（论文）4第一章 绪论1.1 研究背景根据我国现行道路交通安全法对客货运车辆严重超员、超限超载行为的处罚是最高处以 2000 元罚款，对严重超速行为最高处以 2000 元罚款，可以并处吊销机动车驾驶证。虽然法律对超员这一行为进行处罚，但是车主在利益的驱使下，宁愿冒着被处罚的危险也要多拉几名乘客，对于长途客车来说，一名乘客的车票往往高达上百乃至几百元，而超员的最高处罚也不过 1500 元，如果没有被检查到，当然可以获取最大的利润；即使被处罚了，也还是有利可图的。由于现有的交通监管方式包括：警车巡逻随机查处、固定交警岗、长途收费站、警用飞机巡逻、电子警察等等方式。鉴于现有的监管方式效果不大，特别在春运期间尤为严重的超员情况，很多的监管是随机性的，查到一起处罚一起，使得长途客车司机存在侥幸心理，同时也说明监管还是存在很大的漏洞。客车超员后，必然有部分乘客只能和其他乘客共挤一个座位或者在过道中坐在小板凳上，在车辆行进过程中，如急转弯、刹车，很容易造成乘客在车厢内磕碰，容易发生“客伤”事故，特别是对一些根本没有任何防护能力和自救能力的孩子，像这样超员行驶，一旦出现意外，后果将不堪设想，就算是一个急刹车，都有可能对孩子造成伤害。车辆在超员状态下，载重量增大，车辆惯性加大、制动距离加长，危险性也相应增大。如果严重超员，则极易因轮胎负荷过重、变形过大引发爆胎、突然偏驶、制动失灵、转向失控等，导致交通事故的发生。图 1.历年超员交通事故统计数据 表 1.历年超员交通事故统计数据可以看出，自 2006 年至 2011 年，特大交通事故的总数下降了，而因超员而导致的交通事故数量却有明显的增加。而仅 2011 年 7 月，就发生了 17 起道路客运安全事大连交通大学 2014届本科生毕业设计（论文）5故，死亡 142 人。1.2 研究现状为长途客车的乘客能提供更加安全的出行需求，有效控制交通事故的发生情况。其重要意义在于：1） 以人为本，安全出行，提高道路安全系数，保障乘客生命财产的安全及完整。2） 弥补现有交通监管模式的不足，降低交通事故发生几率，维护日常道路交通安全。3） 提高客车服务质量，确保春运等人员集中出行时期乘客生命安全。4） 提高交通运输系统智能化等级，推动交通运输结构调整，使交通情况更易监管人员监督。5） 提升交通基础设施、运输装备现代化水平，促进道路交通精神文明建设。6） 加强事故处理能力，为事故善后处理提供更快捷途径，在交通事故中减少人员伤亡。1.3 研究内容（1）了解 Arduino 板的工作原理。（2）设计超员系统的原理图，并实现红外及光电管识别的功能。1）目前是否有有效手段的调研结果：对于目前客车超员的情况，相关的防止措施是交警随机对在路上行驶的客车进行抽查，对于存在超员行为的客车进行罚款以及扣分等方面的处罚，然而这种方法有很大的随机性，并不能很好的解决长途客车超员这一问题。2）提出设计的题目基本想法是否可解决问题：对于客车超员的问题，我们想设计出一个可以自动检测出长途客车上的乘客数量，判断装置所在客车是否超员的装置，它还可以及时将车辆牌号乘客数量车辆在规定行驶的时间段内的乘客变化等信息发送至监管部门及交通警察检查站，以提高对长途客车的超员行驶的监管水平,降低因超员而引起的交通事故数量。这个系统通过检测客车是否超员，来决定该客车是否运营，以此来防止超员客车大连交通大学 2014届本科生毕业设计（论文）6上路，可以从根本上杜绝超员事故的发生。3 ) 如何实现本系统: 检测客车人数 防止超员客车上路研究红外人体检测系统如何上车的物体是否是乘客；研究如何通过两组发光二级管确定乘客上下车顺序，再经过 Arduino 实验板来计算车上人数，将其结果显示在 LED 板上。在客车载人达上限后，设计系统如何控制车门自动关闭的程序。研究如果车辆超员，Arduino 实验板如何控制报警器发声并使 LED 闪烁，引起监管人员注意。制作程序控制 Arduino 实验板使系统同时发出信息给相关部门来通知客车超员的情况。每辆车上的本系统，在安装时备份客车信息，如司机、额定最大载客人数等，一旦有情况发生，这些信息将立刻发送至监管部门，便于监管部门的监督管理。4）本系统在交通事故善后处理方面的作用研究在交通事故发生后，本系统如何发出警报，使 LED 闪烁，发出信息给监管部门、急救中心等，使事故能尽快被发现并解决，同时防止由超员引起的事故扩大，降低乘客在事故中的危险。大连交通大学 2014届本科生毕业设计（论文）7第二章 系统总述本系统秉承实时收集信息实时计算并判定信息实时与相关部门联系的原则，应用人体红外探测器、光电管、Arduino 实验板计数器、LED 车身显示板、Arduino 实验板、时钟模块、伺服电机、输入输出装置等 8 种设备装置完成系统的功能设计与实施。本系统采用从前向后、由内到外的结构设计思想组装集成，测试时采用小比例进行数据测试和等比例进行功能测试。在这里我们讨论核心系统的架构。我们通过系统的物理视图和逻辑视图来透析整个系统架构的概念。2.1 物理结构图 2.物理结构图1）人体识别接口：用来探测并判断上车的物体是人还是物，并判断乘客为上车还是下车，之后将乘客人员数据传递给控制模块。2）控制模块：控制模块是这个系统的核心模块。它完成从人体识别模块传来的数据的计算，并判定是否违规；同时感知并监控车内环境的变化（例如车门的开启与关闭） ；并将综合情况发送给发射模块；同时在显示模块上显示车内信息。3）时钟模块：时钟模块内有计时器，可定期将从控制模块发来的数据定时发送给发射模块，同时在显示模块上显示。4）显示接口：显示模块负责显示从控制模块和时钟模块传来的数据，并在出现违规情况时自身发出警报。5）发射接口：将从控制模块和时钟模块发来的数据发送给客运站控制中心，并在出现违规情况是发送警报信号给附近巡逻的交通警察。大连交通大学 2014届本科生毕业设计（论文）82.2 逻辑结构图 3.逻辑结构图1） 人体识别功能：通过车门上和客车内前端设置的人体红外检测器可检测到并判定出上下车的是人还是物；若为行人上下车则开启光电管检测通过设置在车门和车前端的两组六根光电管通过算法判断行人是上车还是下车。2） 核心控制功能：通过设置在车顶的 Arduino 实验板来计算上下车的乘客总数并与额定人数比较判断车内是否超员，如若超员会通过发射器将超员异常警报发送给客运站控制中心和附近交警；同时可以通过 Arduino 实验板