【正文】 否超載，若超載顯示超載的重量并報警。針對超載車輛，主要有以下幾個不良影響：（1）加速公路路面損壞和大大縮短了公路使用年限。但若車輛作用于路面的實際荷載超過路面的設(shè)計荷載時，那么，公路的使用壽命將大大縮短。（2）嚴重的環(huán)境污染。（3）嚴重影響公路交通安全。例如，京滬高速公路江蘇沂淮段在一年時間內(nèi)因車輛超限所造成的交通事故共 46 起，死亡 61 人，傷 123 人。車輛嚴重超載時，使車輛的行駛穩(wěn)定性、剎車性能、輪胎承荷能力、轉(zhuǎn)向可靠度等行駛狀況大大降低，一旦，出現(xiàn)問題行駛的車輛將無法駕馭，極易引發(fā)交通安全事故。嚴重超載車輛車速無法高速行駛，且由于車體大，影響后車通行，常常造成公路的交通阻塞，使公路的使用效率大大降低。例如，2022 年 9 月 110 國道與八達嶺高速公路上大量的超載車輛導(dǎo)致八達嶺高速公路遭遇到歷史上最嚴重堵車，連續(xù) 7 天道路不暢，上千輛載重貨車蝸行。目前，我國公路的養(yǎng)護費、管理費、通行費都是按車管部門核定的噸位來收的，超載就必然導(dǎo)致這部分費用的流失。養(yǎng)路費和路橋費是道路使用者或受益者對利用道路所支付的一種補償，所以，超載的運輸公司或承運者鉆了國家公路收費的政策的空子，而對于遵紀守法的人來說，無疑是不公平的。隨著社會的發(fā)展和市場經(jīng)濟的成熟發(fā)展，人民對物質(zhì)的需求日益增多和提高，同時也加大了運輸市場運力的需求，所以，運輸公司或承運者為節(jié)省成本和提高效益，于是采用超載運輸來獲取高額的利潤和行業(yè)的競爭優(yōu)勢，同時，看到利益的同行也都相繼模仿，竟相超載運輸，嚴重擾亂了運輸市場的秩序，加劇超載運輸現(xiàn)象。（7）對橋梁的安全構(gòu)成重大威脅。超重對路面的破壞非常嚴重，給路上行人及車輛帶來非常大的安全隱患。超限超載工作治理需要大量的檢測設(shè)備，然而，目前在全國裝有檢測設(shè)備的高等級公路匝道或收費站卻不多，車輛是否超載主要由交警和路政憑經(jīng)驗判斷，這樣由于缺乏科學(xué)性，給管理部門的嚴格執(zhí)法帶來了很大困難。其缺點是：1)依靠目測和經(jīng)驗來判斷，誤差很大，極易造成對超載車的漏檢；2)若對過往每輛車都檢查，則很容易引起交通阻塞；3)停車稱重，檢測效率非常低，需要時間長。因此，當前的汽車稱重傳感檢測技術(shù)還不能充分滿足工業(yè)和實際工程的需要，急需研制出響應(yīng)快、抗干擾能力強、準確度高的新型稱重傳感器，這對交通部門有效地實施超限管理，保證行車安全、延長公路的使用壽命、降低公路養(yǎng)護的成本、減少環(huán)境污染等方面有著顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。動態(tài)稱重是測量行駛中汽車重量的一種技術(shù)，利用動態(tài)稱重技術(shù)，增加對超載汽車的監(jiān)控，配合處罰可以迫使車輛不敢超載，保護道路的同時還降低了交通事故的發(fā)生。動態(tài)稱重系統(tǒng)，提供了一種實時連續(xù)，對所有汽車無偏差測量的新技術(shù)。本設(shè)計就是基于這種需求，設(shè)計一基于單片機的機車超載檢測系統(tǒng)，對過往機動車輛進行稱重，判斷是否超載，若超載顯示超載重量并進行報警。利用電子技術(shù)判斷汽車是否超載的基本的原理是：利用傳感器將汽車的載重量轉(zhuǎn)化為電壓信號，然后通過放大電路將這個微弱的電壓信號按比例放大后送 A/D 轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過接口電路將這個數(shù)字信號傳送給計算機進行處理，計算出汽車的載重量并判斷是否超載，如果超載了要顯示超載的重量并報警。但是8在汽車運輸中，由于受經(jīng)濟利益的驅(qū)動。超載行駛造成公路嚴重損壞，引發(fā)許多惡性交通事故。國外許多國家的道路運輸也普遍存在超限超載現(xiàn)象。1974 年，美國首次在車輛載荷研究中使用 WIM 系統(tǒng)。按照歐盟運輸委員會(ECTD)的程序框架制定了 COST323 計劃．該計劃主要內(nèi)容就是研究對公路行駛車輛進行動態(tài)載荷監(jiān)控的相關(guān)問題，其中最重要的一項測試是在瑞士進行為期 30 個月的 WIM 系統(tǒng)實際應(yīng)用測試。特別是隨著高速不停車收費系統(tǒng)的發(fā)展。1990 年在美國舉行的“國際交通數(shù)據(jù)采集技術(shù)會議”上西德 PAT 的平板式傳感器性能較理想同時展示數(shù)種低成本的動態(tài)稱重系統(tǒng)它們主要基于壓電纜壓電膜和電容傳感技術(shù)在安裝理想的情況下能使統(tǒng)計平均誤差控制在 15%左右1994 年在中國舉行的“國際交通自動化技術(shù)會議”上德國展示了采用平板式傳感器的 SAW100 動態(tài)稱重系統(tǒng)及其在自動收費站的應(yīng)用在 90 年代中期以后安放在橋板上面的 WIM 系統(tǒng)在美國聯(lián)邦高速公路協(xié)會的同意下成為可能在美國在公路長期管理計劃LTPP 下已經(jīng)搜集了大量的數(shù)據(jù).1997 年美國聯(lián)邦公路管理局出版“WIM 實踐手冊”用于愛荷華州州立大學(xué)運輸研究和教學(xué)使用2022 年 ASTM1318 高速公路 WIM 系統(tǒng)標準說明書第 2 9態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究正方興未艾現(xiàn)有的動態(tài)車輛系統(tǒng)主要是在靜態(tài)稱重基礎(chǔ)上改進形成的動態(tài)汽車衡要求汽車通過速度低且需要開挖道路安裝不方便目前的產(chǎn)品包括青島公平衡器總公司的 ZCS 型公路車輛超限檢測系統(tǒng)和 SCS 系列便攜式軸重秤北京高登衡器的 ZCS 固定式公路運輸車輛超限檢測系統(tǒng)廣東天日科技有限公司的 TCD104 車輛超限檢測儀等其缺點主要是要求通過的速度低從而導(dǎo)致交通的不暢通高速系統(tǒng)仍處于實驗研究階段因此，有必要運用法律、行政、經(jīng)濟等手段對車輛超載的違法進行治理。但是，截止目前為止。本文將從技術(shù)層面出發(fā)，從“源頭”對車輛超載的行為進行限制，最大限度扼制超載違法行為，凈化公路通行環(huán)境，提升公路安全通行效率和運輸車輛合法轉(zhuǎn)載率，減少道路交通事故。其有著價格優(yōu)勢大、組裝靈活和易于維護等特點。2% ~ 177。所以，在過去幾十年的動態(tài)稱重技術(shù)研究中，在如何保持檢測精度的穩(wěn)定性和減少車輛通過速度對檢測的影響，一直是致力解決的問題。車輛是稱重本體，是稱重系統(tǒng)的對象，車輛在秤臺上運動時，秤臺的受力情況的與車輛的運動情況有著密切的聯(lián)系，對它們的研究分析和對其之間10的關(guān)系進行深入的研究有利于幫助提高系統(tǒng)的測量精度。由上面所了解到的許多關(guān)于車輛動態(tài)稱重技術(shù)的研究方法，這些技術(shù)大多數(shù)仍停留在理論研究的層次，真正應(yīng)用于實踐的并不多，而沒有能在真正的系統(tǒng)運行環(huán)境以及以實踐中檢驗。電子衡器儀表與微控制器的結(jié)合，是衡器發(fā)展的歷史飛躍。 A) 車輛動態(tài)稱重系統(tǒng)將融入 ITS(Intellingent Transport Systems)，成為其組成部分，因此作為固定式的 WIM 系統(tǒng)或裝置，設(shè)計時要考慮這一背景，在數(shù)據(jù)處理、信號傳輸、上下位機的關(guān)系、硬件配備等方面，均要考慮，以便于其“嵌入”ITS。國內(nèi)較為普遍地運用壓電陶瓷式、電阻應(yīng)變片式等形式稱重傳感器，國外則較多地運用了壓電薄膜、液壓管、共聚物壓電軸等形式的稱重傳感器，大大提高了使用壽命，對于便攜式 WIM 系統(tǒng)還能方便現(xiàn)場使用。這給我國研究和應(yīng)用車輛動態(tài)稱重技術(shù)帶來了機遇和挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)在于如何在國內(nèi)深入研究和應(yīng)用車輛動態(tài)稱重技術(shù)，至少先要建立相應(yīng)的國家標準，并付諸實施。以我國目前的道路運輸水平，對應(yīng) WIM 系統(tǒng)的允許通過車速并不需要太高。用于執(zhí)法臨檢的場合，便攜式 WIM 系統(tǒng)一般安裝于輔道或路側(cè)，車速一般不會高于 5km/h。設(shè)計實現(xiàn)的主要功能：（1）該系統(tǒng)有 32 個傳感器，每個收費路口用 4 個傳感器組成一個稱，可同時檢測 8 個收費口；（2）計算機通過發(fā)送命令字控制相應(yīng)的變送器進行校正、故障診斷、數(shù)據(jù)采集等工作；（3）一臺計算機控制 32 個變送器工作，采用多點通訊形式；（4）具備掉電參數(shù)保護功能，上電后參數(shù)恢復(fù)功能（部分數(shù)據(jù)清零）；（5）能夠遵循 RS485 通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，生成標準 MODBUS 通信數(shù)據(jù)包。1%；（2）監(jiān)控數(shù)量：32 臺；（3）實時采集周期＜＝1 次/1 分鐘，發(fā)送周期＝1 次/1 小時；（4）數(shù)據(jù)輸出：所有表格數(shù)據(jù)，查詢結(jié)果均可輸出為 Excel 文件。傳感器的靈敏度、測量范圍、防止方式都12會影響所測數(shù)據(jù)的準確性。若測量數(shù)據(jù)處理不當，系統(tǒng)就會做出錯誤的判斷，在數(shù)據(jù)處理不當?shù)臅r候，進行合理的判斷處理。鍵盤用來設(shè)定上限值和解除報警。在一些測控系統(tǒng)中，存在電源開斷、瞬時電壓不穩(wěn)等不安全因素，將會造成系統(tǒng)死機、信息丟失、運行不穩(wěn)定等故障，這就需要掉電保護。2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及其功能設(shè)計總體結(jié)構(gòu)如圖 所示。本設(shè)計采用 AT89C51 單片機作為核心處理器，利用橋式稱重傳感器 WPL110 將機動車載重量轉(zhuǎn)換成電壓信號；然后通過放大電路將電壓信號放大后送到 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 TLC0838 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并計算出載重量；所得的載重量將通過 RS485 接口電路送到上位機，上位機與設(shè)定的載重量作比較并判斷是否超載，若超載顯示超載的重量并報警；參數(shù)可通過鍵盤設(shè)定，鍵盤還可解除報警。本檢測系統(tǒng)主要由主控制板、顯示部分、鍵盤部分、采集部分、串行通信部分和報警部分構(gòu)成。AVR 單片機主要實現(xiàn)控制功能，CPLD 主要實現(xiàn) I/O 口擴展、邏輯判斷等功能。 方案二處理器基于 51 系列單片機的機動車超載檢測系統(tǒng)。 方案的論證 AVR 系列AVR 單片機是 Atmel 公司推出的較為新穎的單片機，其顯著的特點為高性能、高速度、低功耗。　 通用寄存器一共 32 個（R0～R31），前 16 個寄存器（R0～R15）都不能直接與立即數(shù)打交道，因而通用性有所下降。在 AVR 中，沒有像 51 系列的數(shù)據(jù)指針 DPTR，而是由 X（由 R2R27 組成）、Y（由 R2R29 組成）、Z（由 RR31 組成）三個 16 位的寄存器來完成數(shù)據(jù)指針的功能(相當于有三組 DPTR)，而且還能作后增量或先減量等的運行。它的處理對象不是字或字節(jié)而是位。51 系列在片內(nèi) RAM 區(qū)間還特別開辟了一個雙重功能的地址區(qū)間，十六個字節(jié)，單元地址 20H～2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理，使用極為靈活。當該腳作輸出腳使用時，則為高電平或低電平均可。其原因是高電平時該腳也同時作輸入腳使用，而輸入腳必須具有高的輸入阻抗，因而上拉的電流必須很小才行。 方案的確定本次設(shè)計采用 51 系列 AT89C51 單片機，選用它作為核心控制新片，可使電路極大地簡化，而且程序的編寫及固化也相當方便、靈活。 1）看門狗的選擇：看門狗芯片可以選擇 X25045 和 MAX813L 等。它有加電、掉電以及供電電壓下降情況下的復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖寬度典型值為 200 ms；獨立的看門狗輸出，如果看門狗輸入在 1．6 s 內(nèi)未被觸發(fā)，其輸出將變?yōu)楦唠娖剑?V 門限值檢測器，用于電源故障報警、電池低電壓檢測或＋5 V 以外的電源監(jiān)控；低電平有效的手動復(fù)位輸入；8 引腳 DIP 封裝。它抗偏載，組合壓頭具有自動復(fù)位與調(diào)心功能。量程是 10～50t ，綜合精度達到 0．02（線性+滯后 +重復(fù)性），靈 敏 度是 　mV/V ，工作溫度在20℃～+65℃ ，輸入阻抗是 700Ω ，輸出阻抗是 750　Ω ，安全過載：150％ F?S ，供橋電壓為 12VDC 。并行方式一般在轉(zhuǎn)換后可直接讀取數(shù)據(jù)，但芯片的引腳比較多；串行方式所用芯片引腳少、封裝小，在 PCB 板上占用的空間也小。TLC0838 是美國德州儀器公司生產(chǎn)的 8 位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器。它有 8 位分辨率；易于和微處理器接口或獨立使用；可滿量程工作；可用地址邏輯多路器選通 8 輸進通道；單 5V 供電，范圍為 0～5V：輸進和輸出與 TTL、CMOS 電平兼容；時鐘頻率為 250kHz 時，其轉(zhuǎn)換時間為 32μs；總調(diào)整誤差為177。4）顯示器的選擇：本設(shè)計采用 LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，它是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED 體積小，耗電相當?shù)?，直流?qū)動，超低功耗（單管 瓦），電光功率轉(zhuǎn)換接近 100%。RS485 是一個多引出線接口，這個接口可以有多個驅(qū)動器和接受器，而不是限制為兩臺設(shè)備。6）電源方案：本設(shè)計中的電源主要有兩種：、+5V 和+12V。綜上所述，我們本次設(shè)計采用 51 系列的 AT89C51 單片機作為系統(tǒng)處理的核心，利用橋式稱重傳感器 WPL110 將機動車載重量轉(zhuǎn)換成電壓信號；然后通過放大電路將電壓17信號放大后送到 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 TLC0838 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并計算出載重量；所得的載重量將通過 RS485 接口電路送到上位機，上位機與設(shè)定的載重量作比較并判斷是否超載，若超載顯示超載的重量并報警；參數(shù)可通過鍵盤設(shè)定，鍵盤還可解除聲光報警。圖 系統(tǒng)硬件框圖下面將具體介紹各個主要組成部分的功能、選型以及具體連接方式。同時，AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，19并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 采集模塊 惠斯登電橋1 橋路形式在應(yīng)變計的電測技術(shù)中，應(yīng)用最廣泛的測量電路是惠斯通電橋電路。 電橋根據(jù)電源的性質(zhì)分直流電橋和交流電橋兩種，當 Ui 為直流時該電橋為直流電橋。當四臂電阻 R1=R2=R3=R4=R 時，稱為等臂電橋；當 R1=R2=R,R3=R4=R39?！賀 時，稱為電源對稱電橋，本設(shè)計采用等臂電橋。本設(shè)計采用全橋方式。本設(shè)計采用的是電壓輸出型，故只介紹電壓輸出型。輸出電壓即為電橋輸出端的開路電壓，其表達式為： (131)對于等臂電橋 R1=R2=R3=R4=R ，當 R1 的電阻增量 ΔR1=ΔR 時，可得輸出電壓為： (132) 在實際使用中為了進一步提高靈敏度，常采用等臂電橋，四個被測信號接成兩個差動對稱的全橋工作形式，R1=R+ΔR,R2=RΔR,R3=R+ΔR,R4=RΔR，將上述條件代入式(131)得 (133) 由式(133)看出，由于充分利用了雙差動作用，它的輸出電壓為單臂工作時的 4 倍，所以大