【正文】 揮著不可替代的作用。s lives. However, the rapid development of urbanization making urban transit systems bee more and more busy. The resulting overload phenomenon has bee a major security risk. This article designs a intelligent voice prompt system for bus antioverloading, based on the sensor and microcontroller core. In this paper, domestic and foreign antioverloading holistic techniques were introduced, a parative analysis of their advantages and disadvantages of different technologies. Considering all the factors and then elect appropriate method and sensor to do the hardware model, using the infrared reflection sensor to do the model. First the functionality of the system requirements for the overall is designed and the realization of various functions carried out a detailed explanation, and the appropriate ponents to build passenger overload proof hardware model voice prompt system is selected. The SCM adopts STM8S105 module, display part adopts TM1638 module, and voice entity part adopts ISD1820 voice module. These modules can successfully achieved the design requirements. Finally a GSM work alarm module based on practical innovation is designed. So the realtime situation reporting overloaded passenger traffic management system can be simulated. Keywords Infrared sensor。這些模塊可以成功地實(shí)現(xiàn)本次課題設(shè)計(jì)的要求。 本文 對(duì)國(guó)內(nèi)外 相關(guān)防超載技術(shù) 進(jìn)行了整體性的介紹，并通過(guò)比較 分析了不同的 其技術(shù) 之間的優(yōu)劣。 參 考 資 料 ：傳感器 傳感器電路 GSM 模塊 單片機(jī) 微機(jī)原理及其應(yīng)用 、期刊論文 周 次 第 1 ～ 4 周 第 5 ～ 8 周 第 9～ 11 周 第 12～ 15 周 第 16～ 17 周 應(yīng) 完 成 的 內(nèi) 容 查閱理解資料 了解工作原理 確定設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 完成各模塊硬件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)，撰寫論文初稿 畫圖，撰寫論文準(zhǔn)備答辯 指導(dǎo)教師： 王娜 職稱： 講師 20xx 年 6 月 27 日 系級(jí)教學(xué)單位審批： 年 月 日 摘要 I 摘要 一直以來(lái)，公共交通系統(tǒng)在人們生活中扮演著極其重要的角色。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 客車防超載智能語(yǔ)音提示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)院：電氣工程學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位：儀器科學(xué)與工程系 學(xué) 號(hào) 學(xué)生 姓名 專 業(yè) 班 級(jí) 題 目 題目名稱 客車防超載智能語(yǔ)音提示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 題目性質(zhì) ：工程設(shè)計(jì) （ √ ）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型（ ）； 理論研究型（ ）；計(jì)算機(jī)軟件型（ ）；綜合型（ ） （ ）； （ ）； （ ） 題目類型 （ √ ） （ ） 題目來(lái)源 科研課題 （ ） 生產(chǎn)實(shí)際 （ ） 自選題目 （ √ ） 主 要 內(nèi) 容 基 本 要 求 （不少于 2 萬(wàn)字）， A0 圖紙。 然而，城市化的飛速發(fā)展使得城市公交系統(tǒng)變得越來(lái)越繁忙 。然后綜合 考慮各項(xiàng)因素 ，選出適合的 方法 及傳感器來(lái) 做硬件模型 ，即使用紅外線反射式傳感器來(lái)做模型。 最后 根據(jù) 實(shí)用性結(jié)合創(chuàng)新性 ，設(shè)計(jì)了 GSM 聯(lián)網(wǎng)報(bào)警模塊 。 SCM。然而， 在 城市化的飛速發(fā)展 的同時(shí)，世界各地的 城市 的公共交通 系統(tǒng) 也 變得越來(lái)越繁忙， 而 由此產(chǎn)生的 公共交通乘客 超載現(xiàn)象也屢禁不止。 當(dāng)今的世界是 信息 的 時(shí)代。 傳感器具有突出的地位，是這個(gè)時(shí)代自動(dòng)化過(guò)程的 不可或缺的重要 環(huán)節(jié) [2]。 單片機(jī) 已遍布人們 生活的各個(gè) 角落 ， 每個(gè)角落都可以發(fā)現(xiàn)單片機(jī)發(fā)揮作用的身影 [3]。 課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 公共交通系統(tǒng)是伴隨城市的發(fā)展而發(fā)展的，有著悠久的歷史。此方法無(wú)需任何設(shè)備，但計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確，結(jié)果受乘務(wù)員主觀意識(shí)影響極大， 因此不必考慮用此種方法來(lái)防止超載。當(dāng)有人體 等可以產(chǎn)生紅外線的目標(biāo) 在 檢測(cè) 區(qū)域內(nèi) 運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生紅外線 熱輻射能量的變化 ，傳感器即會(huì)感應(yīng)到目標(biāo)的運(yùn)動(dòng) 。 當(dāng)?shù)?1 章 緒論 3 有人通過(guò) 感應(yīng)區(qū)域 而遮擋住 紅外光束 時(shí)， 接收 裝置感應(yīng)到信號(hào)的變化，就會(huì)輸出 變化 的電信號(hào)，從而 完成感應(yīng)傳遞 。然而測(cè)重技術(shù)在公共交通工具防超載上的應(yīng)用卻比較少。目前多應(yīng)用于短途 的城市內(nèi)主干道公交車，由于管理體系等原因不易普及 [9]。 圖像處理技術(shù)的精度很大程 度上取決于圖像質(zhì)量及分析軟件的水平，系統(tǒng)成本 比 較高 ，功耗大，不易推廣 。 常見(jiàn)的傳感器有： 稱重傳感器 ， 稱重傳感器可以 將重力 信號(hào) 轉(zhuǎn) 換 為 電信號(hào) 。 紅外線傳感器 ， 是用紅外線為介質(zhì)的測(cè)量系統(tǒng) ， 它的基本原理為熱輻射效應(yīng)，當(dāng) 探測(cè)元件 感應(yīng) 到 熱 輻射 的 能 量 后 ，由于 溫度升高，探測(cè)器中依賴于溫度的 指標(biāo) 發(fā)生變化。 論文的主要工作內(nèi)容 結(jié)合之前對(duì) 目前整理的客車防超載系統(tǒng)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行檢索和閱讀，歸納整理較為流行實(shí)用的相關(guān)理論，重點(diǎn)整理與自身所學(xué)相關(guān)的技術(shù)方法， 本文主要做了以下工作： （ 1）介紹了課題背景以及研究 課題 的意義，總結(jié)了 客車防超載智能語(yǔ)音提示系統(tǒng) 在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀以及 設(shè)計(jì) 前景。 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論基 礎(chǔ) 5 第 2 章 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 的理論基礎(chǔ) 有關(guān)信號(hào)的理論 當(dāng)今 的世界是信息的世界。 不同的數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號(hào)才能進(jìn)行傳輸 和運(yùn)算。 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換過(guò)程為：模擬信號(hào)一般通過(guò) PCM 脈碼調(diào)制 (Pulse Code Modulation)方法量化為數(shù)字信號(hào)，即讓模擬信號(hào)的不同幅度分別對(duì)應(yīng)不同的二進(jìn)制值，例如采用 8 位編碼可將模擬信號(hào)量化為 256個(gè)量級(jí) ，實(shí)用中常采取 24 位或 30 位編碼；數(shù)字信號(hào)一般通過(guò)對(duì)載波進(jìn)行移相 (Phase Shift)的方法轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。 本次設(shè)計(jì)既涉及模擬信號(hào)也涉及數(shù)字信號(hào)，乘客產(chǎn)生的各種信號(hào)需要經(jīng)過(guò)一系列轉(zhuǎn)化最終轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)所能處理的邏輯信號(hào)（數(shù)字信號(hào)），這樣才能實(shí)現(xiàn)客車防超載智能語(yǔ)音提示系統(tǒng)的自動(dòng)化與智能化。 單片機(jī) 不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。 單片機(jī)是指芯片本身，而單片機(jī)系 統(tǒng)是為實(shí)現(xiàn)某一個(gè)控制應(yīng)用需要 專門設(shè)計(jì)的，是一個(gè)圍繞單片機(jī)芯片而 建立 的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，這 就 是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 本章小結(jié) 客車防超載智能語(yǔ)音提示系統(tǒng)的核心處理芯片適合采用單片機(jī)，來(lái)達(dá) 到自動(dòng)化、智能化的功能要求。 圖 31 是其原理框圖： 圖 31 系統(tǒng)總體方案示意圖 基本設(shè)計(jì)思路為：乘客由于上下車的行為而產(chǎn)生信號(hào)， 信號(hào)被敏感器件捕獲然后經(jīng)由轉(zhuǎn)化電路轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，處理過(guò)后的信號(hào)再轉(zhuǎn)化成電信號(hào)驅(qū)動(dòng)顯示模塊、語(yǔ)音模塊等外圍模塊，最終轉(zhuǎn)化為聲音、光線等易被人感知的信號(hào)，完成智能語(yǔ)音提示。 由當(dāng)前車載人數(shù)和上下車乘客數(shù)量即可實(shí)現(xiàn)對(duì)車載乘客數(shù)量的計(jì)數(shù)。只要分別在上車門與下車門安置各自的 紅外線傳感器 即可對(duì)上車人數(shù)與下車人數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。其性能直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。 單片機(jī)具有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功耗低、控制功能強(qiáng)以及運(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)，因此非常適合用在客車防超載智能語(yǔ)音提示系統(tǒng)中作為中央控制單元。 以上所述的 單片機(jī)功能強(qiáng)大，技術(shù)成熟，對(duì)于客車防超載智能語(yǔ)音提示系統(tǒng)課題中所要求的功能完全可以勝任運(yùn)算控制單 元，都是完成課題非常不錯(cuò)的選擇。將媒質(zhì)上記錄的信號(hào)重放出聲音來(lái)的過(guò)程稱為放音。 記錄聲音的方式常用的不外乎兩種，一種是模擬，一種是數(shù)字 。還原聲音 的時(shí)候 ，則正好是上述記錄過(guò)程的 逆向 ，將唱針?lè)?在 凹槽里，轉(zhuǎn)動(dòng)唱片， 這時(shí) 唱針就會(huì)根據(jù)凹槽的深淺、彎曲 而 產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的機(jī)械振動(dòng)，這種機(jī)械振 動(dòng)再 轉(zhuǎn)變 為電信號(hào)，通過(guò)檢波和放大，就可以 還原出記錄的聲音。 語(yǔ)音模塊是一種集成的語(yǔ)音錄放電路， 通常內(nèi)含話筒前置放大、 振蕩器、防混淆濾波器、 自動(dòng)增益控制、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)以及 FLASH 陣列等。 顯示器是屬于 計(jì)算機(jī) 的 I/O 設(shè)備，即輸入輸出設(shè)備。它是一種通過(guò)半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示 的屏幕 ，可以 顯示文字、圖形、動(dòng)畫、視頻信號(hào)等各種信息的顯示屏幕 [13]。其具體結(jié)構(gòu)有 “條形七段式” 、 “反射罩式” 以及“單片集成多位數(shù)字式”等?？辗夥绞绞窃谏戏缴w上濾波片和勻光膜，在芯片和底板上涂以透明絕緣膠， 可以器件的可靠性， 還可以提高光效率。 單片集成多位數(shù)字顯示器是在發(fā)光材料 的 基片上（大圓片），利用集成電路 的 工藝制作出大量七段數(shù)字顯示圖形， 再 通過(guò)劃片把合格芯片選出， 然后 對(duì)位貼在印刷電路板上， 最后 用壓焊工藝引出引線，在上面蓋上“魚眼透鏡”外殼。 LED 分類： 按字高分：筆畫顯示器字高最小有 1mm（單片集成式多位數(shù)碼管字高一般在 2～ 3mm）。 LED 顯示屏中的八段數(shù)碼管顯示屏結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 功能 實(shí)用 ，可以顯示數(shù)字，還可以形象地顯示英文字母，非常適合本次設(shè)此的需要，故本次設(shè)計(jì) 擬采用 LED 八段數(shù)碼管來(lái)進(jìn)行顯示功能的實(shí)現(xiàn)。 防超載必然要通過(guò)計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而有些客車上下門通用，也就是說(shuō)一個(gè)門既可以上車也可以下車 。要想將這些信號(hào)通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行處理，就必須首先將這些信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)再進(jìn)而轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，這樣單片機(jī)才可以按照程序來(lái)處理，從而實(shí)現(xiàn)智能化與自動(dòng)化的功能要求。 顯示功能采用 LED 顯示屏來(lái)實(shí)現(xiàn)，也是通過(guò) 單片機(jī)的 I/O 口 傳遞數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，達(dá)到直觀顯示的效果。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對(duì)零度），都能輻射紅外線。檢測(cè)元件按工作原理可分為熱敏檢測(cè)元件和光電檢測(cè)元件。 紅外線傳感器特別是利用遠(yuǎn)紅外線范圍的感度 作為 人體檢出用，紅外線的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光長(zhǎng)而比電波短。 紅外線反射傳感器 是利用紅外線反射的原理，根據(jù)反射的強(qiáng)度來(lái)判定前方障礙的有無(wú)。 大部分 紅外線反射傳感器 可以手動(dòng)調(diào)節(jié) 感應(yīng) 的范圍 。 掃描周期： 100ms。 OUT 是信號(hào)輸出端， GND 是接地端， VCC 是供電端。 語(yǔ)音模塊通常由麥克風(fēng)差分輸入電路、語(yǔ)音芯片、后置音頻放大電路、揚(yáng)聲器等部分構(gòu)成。 ISD1820 的主要技術(shù)參數(shù)有： 尺寸： 42MM*38MM； 工作電壓：直流 3~5V。 咪頭 電源 接單片機(jī) 短接直通 短接循環(huán) 錄音 單遍 點(diǎn)動(dòng) 接喇叭 工作指示燈 第 4 章 系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn) 21 顯示模塊的實(shí)現(xiàn) 客車防超載智能語(yǔ)音提示系統(tǒng) 所 需要顯示的內(nèi)容簡(jiǎn)單，非常適合用 LED顯示屏來(lái)進(jìn)行顯示。 共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上 ，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽(yáng)極