【正文】 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)碼管來進(jìn)行顯示功能的實(shí)現(xiàn)。 目前，市面上的 顯示屏各式各樣，種類繁多，可滿足不同特殊的的功能需求。 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）。 符號(hào)管、米字管的制作方式與數(shù)碼管類似。 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。 條形七段式數(shù)碼管 與其他數(shù)碼管不同，它是 屬于混合封裝形式。空封方式是在上方蓋上濾波片和勻光膜，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。反射罩式數(shù)碼管有空封和實(shí)封兩種 封裝方式 。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。 LED 結(jié)構(gòu)： 基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個(gè)條狀發(fā)光二極管芯片排列而成的。它是一種通過半導(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]。它是一種將一定的電子文件通過特定的傳輸設(shè)備顯示到屏幕上再反射到人眼的顯示工具。 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。 顯示功能的選擇 為了更加清楚直觀的表示當(dāng)前車載乘客數(shù)量，本設(shè)計(jì)在整個(gè)系統(tǒng)中加入了顯示功能。 語音模塊是一種集成的語音錄放電路， 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。 放音 則是 錄音過程 的逆向運(yùn)算， 經(jīng)過一系列的電路轉(zhuǎn)化， 最后得到一個(gè)變化的電信號(hào)，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，將這種變化的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為空氣振動(dòng)， 最終 形成我們聽到的聲音。還原聲音 的時(shí)候 ，則正好是上述記錄過程的 逆向 ，將唱針放 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)，通過檢波和放大，就可以 還原出記錄的聲音。被磁化的介質(zhì)以 特 定的速度通過線圈（磁頭） 的 時(shí) 候 ，變化的磁場感生出變化的電場， 然后 形成對(duì)應(yīng)變化的電流， 最后 將這種電流通過 某種方式 放大，即 可 還原出原來 記錄的聲音 。 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 。錄音方法分為機(jī)械錄音 (唱片錄音 )、磁性錄音、光學(xué)錄音等。將媒質(zhì)上記錄的信號(hào)重放出聲音來的過程稱為放音。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 語音功能的選擇 本設(shè)計(jì)為客車防超載智能語音提示系統(tǒng)，顧名思義，最終要用語音進(jìn)行提示，即當(dāng)滿足某一條件（客車超載）時(shí)播放相對(duì)應(yīng)的錄音，這就首先要對(duì)語音進(jìn)行收集和記錄。 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。 當(dāng)傳感器將外部由人體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的聲光等信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并傳遞給單片機(jī)時(shí)，單片機(jī)通過 I/O 口及相關(guān)電路將信 號(hào)轉(zhuǎn)化為以 0 和 1 表示的數(shù)字信號(hào)，并依靠單片機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算控制功能對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，得出所需要的結(jié)果后在轉(zhuǎn)化成電信號(hào) I/O 口 傳遞給相應(yīng)的外圍模塊，驅(qū)動(dòng)外圍模塊工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要求的功能。 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音提示系統(tǒng)中作為中央控制單元。 中央控制單元 在 客車防超載智能語音提示系統(tǒng) 中的主要作用就是將 傳感器傳遞過來的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為邏輯信號(hào) ， 并依靠其內(nèi)部所儲(chǔ)存的程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，最終用處理好的信號(hào)驅(qū)動(dòng)外圍 的 模 塊（ 如 顯示 模塊、語音模塊等） 實(shí)現(xiàn)在 系統(tǒng)所要求的功能 [11]。其性能直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。對(duì)于這種情況，可在同一門處安置兩個(gè)并排的 紅外線傳感器 ，根據(jù)兩個(gè)傳感器捕獲到信號(hào)的順序即可判斷出乘客是上車還是下車，這樣大大提高了計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性和這種方法的適用性。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)。 前面已經(jīng)說明要用 紅外線傳感器 來對(duì)上下車的 乘客進(jìn)行計(jì)數(shù)， 紅外線傳感器 的作用過程為乘客通過傳感器前面的感應(yīng)區(qū)域時(shí)，擋住紅外線，使原來的狀態(tài)發(fā)生變化，相應(yīng)的傳感器電路中電信號(hào)也發(fā)生變化，電信號(hào)再傳遞給單片機(jī)進(jìn)行邏輯處理。 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)。 可用 紅外線傳感器 分 別對(duì)上車乘客和下車乘客的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù) 。 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，處理過后的信號(hào)再轉(zhuǎn)化成電信號(hào)驅(qū)動(dòng)顯示模塊、語音模塊等外圍模塊，最終轉(zhuǎn)化為聲音、光線等易被人感知的信號(hào)，完成智能語音提示。 在了解了基本原理后，接下來我們就要討論 客車防超載智能語音提示系統(tǒng) 各個(gè)部分的設(shè)計(jì)。 本章小結(jié) 客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的核心處理芯片適合采用單片機(jī)，來達(dá) 到自動(dòng)化、智能化的功能要求。單片機(jī)自問世以來，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多應(yīng)用場合的需要，加之單片機(jī)具有 高集成度 、 極快的運(yùn)行速度 、 極小的體積 、 十分強(qiáng)大的功能 、 極低的功耗 、低廉 的 價(jià)格 等 有 點(diǎn)， 所以單片機(jī) 正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 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)。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 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。 首先，人數(shù)的測(cè)量通過重量、光線、壓力等信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，這是模擬信號(hào)到模擬 信號(hào)的轉(zhuǎn)換，需要用到傳感器及相應(yīng)的電路；電信號(hào)在單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行邏輯處理要轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；單片機(jī)處理后再將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，來驅(qū)動(dòng)各模塊工作；最終電信號(hào)通過顯示模塊、語音模塊等形成光線以及聲音信號(hào)，這又是模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。 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)客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的自動(dòng)化與智能化。 由于數(shù)字信號(hào)是用 高低電平 兩種物理狀態(tài)來表示 0 和 1 的， 所以 其 有關(guān) 抵抗材料本身干擾 與 環(huán)境干擾的能力都比模擬信號(hào) 要好 很多；在 當(dāng)今技術(shù)水平 的信號(hào)處理中，數(shù)字信號(hào)發(fā)揮 著 越來越大 的 作用，幾乎 大量而 復(fù)雜的信號(hào)處理都 無法離開 數(shù)字信號(hào) 而進(jìn)行 ； 同時(shí) ，只要能 把解決問題的 辦法 用數(shù)學(xué)公式表示，就能用計(jì)算機(jī)來處理 從而解決相應(yīng)的問題 。 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換過程為：模擬信號(hào)一般通過 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)一般通過對(duì)載波進(jìn)行移相 (Phase Shift)的方法轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。聲音、光線、壓力、溫度、電信號(hào)等都是模擬信號(hào)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)算時(shí)使用數(shù)字信號(hào)。 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。 從廣義上講， 信號(hào) 包含光信號(hào)、聲信號(hào)和電信號(hào)等。 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。 （ 3） 結(jié)合所選擇的方法 的特 點(diǎn) ，選擇合適的元器件并確定 其 型號(hào)，最終用各模塊與單片機(jī)進(jìn)行硬件連線， 并利用軟件平臺(tái)編程，最終 實(shí)現(xiàn)課題所要求的功能。 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 客車防超載智能語音提示系統(tǒng) 在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀以及 設(shè)計(jì) 前景。多數(shù)情況下 ， 是通過熱電變化來探測(cè)輻射的。 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。 壓力傳感器 ， 壓力傳感器可以將其感受的的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。 常見的傳感器有： 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) 。它是實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。 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 。 這種方法 簡單直接， 并且 通過加入 一定的邏輯 算法 可以 實(shí)現(xiàn)較高可靠性的計(jì)數(shù)，但是受 環(huán)境 和 公交 車自身設(shè)計(jì)等 條件 的 限制比 較大， 墊子受潮可能會(huì)影響傳感器的準(zhǔn)確性。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]。 公交 IC 卡信息提取技術(shù) 與傳感器技術(shù)不同，它沒有進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 采集的過程，而是直接提取 IC 卡的信息， 并 對(duì) IC 卡數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 ， 即可獲得完整 、詳盡 的公交客流信息 。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。 還有一種技術(shù)是 將以上兩種紅外技術(shù)結(jié)合 ，形成 復(fù)合式紅外 線 技術(shù) ，這樣的 成本加大， 但 并 計(jì)數(shù)誤差的 減小程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于與成本對(duì)應(yīng)的期望 ，因此極少應(yīng)用 。 當(dāng)?shù)?1 章 緒論 3 有人通過 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 。 主動(dòng)式紅外線傳感器 由 兩部分構(gòu)成，分別為紅外線發(fā)射裝置 和 紅外線接收裝置 。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) 。 被動(dòng)式紅外線傳感器通常附帶一個(gè)配套的 光學(xué)系統(tǒng)，它可以 檢測(cè) 一個(gè)立體空間內(nèi)的 紅外線信號(hào) 的變化。此方法無需任何設(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防止超載。 目前，各 國主要采集公交車輛的實(shí)時(shí)載客信息的方法有 ：人工計(jì)數(shù)技術(shù)、壓敏踏板式計(jì)數(shù)技術(shù)、被動(dòng)式紅外線傳感器 計(jì)數(shù)技術(shù)、主動(dòng)式 紅外線傳感器計(jì)數(shù)技術(shù)、 主被動(dòng)復(fù)合式 紅外線傳感器 計(jì)數(shù)技術(shù) 、 測(cè)重計(jì)數(shù)技術(shù)、 公交 IC卡客流信息提取技術(shù)、 壓敏踏板式計(jì)數(shù)技術(shù)、 圖像處理計(jì)數(shù)技術(shù)以及其它計(jì)數(shù)技術(shù) [6]。 課題國內(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。更不用說 高新科技領(lǐng)域的太空技術(shù) 、 海底探測(cè)技術(shù) 、 新的 醫(yī)療 設(shè)備 以及各種智能 化機(jī)器人 了 [4]。 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]。 一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 傳感器具有突出的地位，是這個(gè)時(shí)代自動(dòng)化過程的 不可或缺的重要 環(huán)節(jié) [2]。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過程中， 人們已經(jīng)使 用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù)，使 生產(chǎn) 設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)， 從而 使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量 要求 。 當(dāng)今的世界是 信息 的 時(shí)代。 近年來， 我國 地鐵、公共汽車等公共交通工具事故頻發(fā)， 人民的生命財(cái)產(chǎn)安全受到極大的威脅 [1]。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。 城市交通漸漸成為各國研究的一大內(nèi)容。 SCM。 關(guān)鍵詞 紅外線傳感器 ；單片機(jī) ； 防超載 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract All along, the public transport system plays a very important role in people39。 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 。 其中單片機(jī)采用的型號(hào)為 STM8S105，顯示部分采用 TM1638 模塊，語音實(shí)體部分采用 ISD1820 語音模塊。然后綜合 考慮各項(xiàng)因素 ，選出適合的 方法 及傳感器來 做硬件模型 ，即使用紅外線反射式傳感器來做模型。 本文正是以傳感器 及單片機(jī) 為 核心 ， 設(shè)計(jì)了一種客車防超載智能語音提示系統(tǒng) 。 然而，城市化的飛速發(fā)展使得城市公交系統(tǒng)變得越來越繁忙 。 設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照進(jìn)度計(jì)劃完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 客車防超載智能語音提示系統(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