客車防超載智能語音提示系統(tǒng)設(shè)計論文說明

1、 . . . 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）客車防超載智能語音提示系統(tǒng)設(shè)計5 / 96燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)院：電氣工程學(xué)院 系級教學(xué)單位：儀器科學(xué)與工程系 學(xué)號學(xué)生專 業(yè)班 級題目題目名稱客車防超載智能語音提示系統(tǒng)設(shè)計題目性質(zhì)1.理工類：工程設(shè)計 （ ）；工程技術(shù)實驗研究型（ ）；理論研究型（ ）；計算機軟件型（ ）；綜合型（ ）2.管理類（ ）；3.外語類（ ）；4.藝術(shù)類（ ）題目類型1.畢業(yè)設(shè)計（ ） 2.論文（ ）題目來源科研課題（） 生產(chǎn)實際（ ）自選題目（ ）主要容1.計數(shù)模塊設(shè)計2.語音提示模塊設(shè)計3.顯示模塊設(shè)計4.軟件設(shè)計基本要求1.按電氣工程學(xué)院本科生學(xué)位論文撰寫規(guī)的要求

2、完成設(shè)計說明書一份（不少于2萬字），A0圖紙。2.說明書與插圖一律打印，要求條理清晰、文筆流暢、圖形與文字符號符合國家現(xiàn)行標準。3.按學(xué)院指定的地點進行設(shè)計，嚴格按照進度計劃完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。參考資料1.參考書：傳感器 傳感器電路 GSM模塊單片機 微機原理與其應(yīng)用2.相關(guān)論文、期刊論文周 次第 1 4周第5 8周第 911周第1215周第1617周應(yīng)完成的容查閱理解資料了解工作原理確定設(shè)計主要容系統(tǒng)整體設(shè)計完成各模塊硬件設(shè)計軟件設(shè)計，撰寫論文初稿畫圖，撰寫論文準備答辯指導(dǎo)教師：王娜職稱： 講師 2014年6月 27日系級教學(xué)單位審批： 年月日摘要 一直以來，公共交通系統(tǒng)在人們生活中扮演著極其

3、重要的角色。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。由此產(chǎn)生的超載現(xiàn)象也成為一大安全隱患。本文正是以傳感器與單片機為核心，設(shè)計了一種客車防超載智能語音提示系統(tǒng)。本文對國外相關(guān)防超載技術(shù)進行了整體性的介紹，并通過比較分析了不同的其技術(shù)之間的優(yōu)劣。然后綜合考慮各項因素，選出適合的方法與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。設(shè)計先對系統(tǒng)要求的功能進行了整體設(shè)計，然后對各個功能的實現(xiàn)進行了詳盡的闡釋，并選擇相應(yīng)的元器件建立客車防超載語音提示系統(tǒng)的硬件模型。其中單片機采用的型號為STM8S105，顯示部分采用TM1638模塊，語音實體部分采用ISD1820語音模塊。這些模塊

4、可以成功地實現(xiàn)本次課題設(shè)計的要求。最后根據(jù)實用性結(jié)合創(chuàng)新性，設(shè)計了GSM聯(lián)網(wǎng)報警模塊。可模擬將客車超載的情況實時上報交通管理系統(tǒng)。關(guān)鍵詞 紅外線傳感器；單片機；防超載AbstractAll along, the public transport system plays a very important role in people's lives. However, the rapid development of urbanization making urban transit systems become more and more busy. The resulting ov

5、erload phenomenon has become a major security risk. This article designs a intelligent voice prompt system for bus anti-overloading, based on the sensor and microcontroller core. In this paper, domestic and foreign anti-overloading holistic techniques were introduced, a comparative analysis of their

6、 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 real

7、ization of various functions carried out a detailed explanation, and the appropriate components 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. Thes

8、e modules can successfully achieved the design requirements.Finally a GSM network alarm module based on practical innovation is designed. So the real-time situation reporting overloaded passenger traffic management system can be simulated.KeywordsInfrared sensor; SCM; anti-overload目 錄摘要IAbstractII第1

9、章緒論11.1 課題背景11.2 課題國外研究現(xiàn)狀21.3傳感器的基本原理與分類31.4 論文的主要工作容4第2章系統(tǒng)設(shè)計的理論基礎(chǔ)52.1有關(guān)信號的理論52.2 信號的轉(zhuǎn)化過程62.3 單片機原理72.4 本章小結(jié)7第3章客車防超載系統(tǒng)的設(shè)計83.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計83.2計數(shù)方式的確定93.3發(fā)生信號的捕獲93.4控制系統(tǒng)對信號的處理113.5語音功能的選擇123.6顯示功能的選擇133.7本章小結(jié)15第4章系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)164.1紅外線傳感器的實現(xiàn)164.2語音模塊的實現(xiàn)184.3顯示模塊的實現(xiàn)214.4各模塊與單片機的連接234.5 程序流程圖264.6 本章小結(jié)26第5章聯(lián)網(wǎng)功能

10、的設(shè)計285.1 GSM聯(lián)網(wǎng)報警功能的實現(xiàn)285.2 本章小結(jié)31結(jié)論32參考文獻34致35附錄1 開題報告附錄2 文獻綜述附錄3 中期報告附錄4 外文翻譯附錄5 外文文獻第1章 緒論1.1課題背景隨著世界經(jīng)濟的繁榮發(fā)展，各國城市化的進程越來越快。城市交通漸漸成為各國研究的一大容。一直以來，公共交通系統(tǒng)作為城市交通的中堅力量，發(fā)揮著不可替代的作用。然而，在城市化的飛速發(fā)展的同時，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。公交超載現(xiàn)象不僅對車輛本身與其乘客極其不負責任，同樣對其他車輛和行人也造成了威脅。近年來，我國地鐵、公共汽車等公共交通工具事故頻

11、發(fā)，人民的生命財產(chǎn)安全受到極大的威脅1。為了消除客車超載而產(chǎn)生的安全隱患，預(yù)防和治理客車超載成為公共交通系統(tǒng)安全的首要課題。當今的世界是信息的時代。在我們使用信息時，最基本的一個問題就是如何獲取準確的信息，在現(xiàn)代化的生產(chǎn)過程中，傳感器已成為獲取準確信息的重要手段與常用手段。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(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)品達到最好的質(zhì)量要求。因此可以說，眾多性能優(yōu)良的傳感器構(gòu)成了現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。傳感器具有突出的地位，是這個時代自動化過程的不可或缺的重要環(huán)節(jié)2。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中起到控制作用的一種芯片

12、單片機的應(yīng)用越來越廣泛。一塊芯片就成了一臺計算機。單片機的體積小、成本低、性價比高，是人們生產(chǎn)、學(xué)習(xí)、工作、生活中很好的助手。單片機已遍布人們生活的各個角落，每個角落都可以發(fā)現(xiàn)單片機發(fā)揮作用的身影3。居家智能化電器的控制系統(tǒng)，生產(chǎn)線上的控制系統(tǒng)，小孩玩具的控制系統(tǒng)，航空航天的通信系統(tǒng)，廣泛使用的各種智能卡，汽車部的安全保障系統(tǒng)，以與其他各種能用到智能化與自動化技術(shù)的各種場所等等，這些都離不開單片機。更不用說高新科技領(lǐng)域的太空技術(shù)、海底探測技術(shù)、新的醫(yī)療設(shè)備以與各種智能化機器人了4。單片機廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代人們生活的各個領(lǐng)域，越是高新的領(lǐng)域單片機應(yīng)用得越廣泛，尤其是自動化程度越來越高的生產(chǎn)領(lǐng)域中的自

13、動管理和過程控制等，各式各樣的單片機為各種功能的系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了極大的可能5。1.2 課題國外研究現(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。然而，公共交通工具的超載現(xiàn)象也普遍存在于世界各國的各個角落，并沒有得到有效的解決。目前，各國主要采集公交車輛的實時載客信息的方法有：人工計數(shù)技術(shù)、壓敏踏板式計數(shù)技術(shù)、被動式紅外線傳感器計數(shù)技術(shù)、主動式紅外線傳感器計數(shù)技術(shù)、主被動復(fù)合式紅外線傳感器計數(shù)技術(shù)、測重計數(shù)技術(shù)、公交IC卡客流信息提取技術(shù)、壓敏踏板式計數(shù)技術(shù)、圖像處理計數(shù)技術(shù)以與其它計數(shù)技術(shù)6。人工計數(shù)技術(shù)是最古老也是最原始的計數(shù)方法，即乘務(wù)人員通過人工計數(shù)人數(shù)、估測人數(shù)等方式來確定

14、乘客人數(shù)。此方法無需任何設(shè)備，但計數(shù)不準確，結(jié)果受乘務(wù)員主觀意識影響極大，因此不必考慮用此種方法來防止超載。被動式紅外線傳感器是靠敏感元件接受來自目標的紅外輻射，通過檢測目標信號的變化來判斷目標的運動，而不需要主動向外輻射紅外線，因此被稱作被動式。被動式紅外線傳感器通常附帶一個配套的光學(xué)系統(tǒng)，它可以檢測一個立體空間的紅外線信號的變化。當所檢測的區(qū)域沒有能產(chǎn)生紅外線輻射的運動的目標時，傳感器接收到的能量基本上是穩(wěn)定的，所有不能產(chǎn)生信號。當有人體等可以產(chǎn)生紅外線的目標在檢測區(qū)域運動時，就會產(chǎn)生紅外線熱輻射能量的變化，傳感器即會感應(yīng)到目標的運動。被動式紅外線傳感器雖然能耗低，器件少，但是它的精度容易

15、受到周圍環(huán)境以與乘客著裝的影響，并且當環(huán)境溫度與人體溫接近時或者外界光照強烈時，準確性會變得極差7。主動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。在發(fā)射裝置和接收裝置處都有相應(yīng)的光學(xué)透鏡，將無規(guī)則的紅外光束聚焦成較細的平行光束，這樣紅外線的能量就可以夠比較集中的傳送。當有人通過感應(yīng)區(qū)域而遮擋住紅外光束時，接收裝置感應(yīng)到信號的變化，就會輸出變化的電信號，從而完成感應(yīng)傳遞。主動式紅外線傳感器自身光源穩(wěn)定，計數(shù)準確性可靠，一般不容易產(chǎn)生誤差8。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，但并計數(shù)誤差的減小程度遠遠低于與成本對應(yīng)的期望，因此極少應(yīng)

16、用。當今的測重技術(shù)是比較成熟的，有諸多方法可測各式各樣物體的重量。然而測重技術(shù)在公共交通工具防超載上的應(yīng)用卻比較少。其原因為傳統(tǒng)技術(shù)雖然設(shè)備本身成本較低，但比較容易損壞；而用高新技術(shù)來測量則需要很好的成本，這顯然是不科學(xué)的。公交IC卡信息提取技術(shù)與傳感器技術(shù)不同，它沒有進行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集的過程，而是直接提取IC卡的信息，并對IC卡數(shù)據(jù)進行分析，即可獲得完整、詳盡的公交客流信息。該技術(shù)簡單、成熟，成本較低，在很多城市已有一定基礎(chǔ)，但只有收費的功能。目前多應(yīng)用于短途的城市主干道公交車，由于管理體系等原因不易普與9。壓敏踏板式計數(shù)技術(shù)是在公交車門處的臺階上安裝壓敏傳感器（通常為墊狀），當乘客上下車出入

17、車門時即會踩踏在傳感器上，就會把壓力信號轉(zhuǎn)變成電信號，從而判斷有無人上下車，再根據(jù)信號的變化順序就可判定乘客是在上車還是在下車。這種方法簡單直接，并且通過加入一定的邏輯算法可以實現(xiàn)較高可靠性的計數(shù)，但是受環(huán)境和公交車自身設(shè)計等條件的限制比較大，墊子受潮可能會影響傳感器的準確性。此外，乘客大量的踩踏也使壓敏踏板系統(tǒng)部件極易損壞，維護費用較高。圖像處理技術(shù)的精度很大程度上取決于圖像質(zhì)量與分析軟件的水平，系統(tǒng)成本比較高，功耗大，不易推廣。1.3傳感器的基本原理與分類傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測裝置，它能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信

18、號或其他所需形式的信息輸出。它是實現(xiàn)檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。按人類的五種感覺，常見的傳感器可比作：光敏傳感器視覺；聲敏傳感器聽覺；氣敏傳感器嗅覺；化學(xué)傳感器味覺；壓敏、溫敏、流體傳感器觸覺。常見的傳感器有：稱重傳感器，稱重傳感器可以將重力信號轉(zhuǎn)換為電信號。光敏傳感器，光敏傳感器可以將其所敏感的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，其可探測的波長包括紅外線波長和紫外線波長。壓力傳感器，壓力傳感器可以將其感受的的壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號。常見的壓力傳感器大都是依靠壓電原理制造而成的，所以這樣制作而成的傳感器也稱為壓電傳感器。紅外線傳感器，是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，它的基本原理為熱輻射效應(yīng)，當探測元件感應(yīng)到熱輻射的能

19、量后，由于溫度升高，探測器中依賴于溫度的指標發(fā)生變化。檢測其中某一指標的變化，便可探測出熱輻射。多數(shù)情況下，是通過熱電變化來探測輻射的。當感應(yīng)器件感應(yīng)到熱輻射時，非電量產(chǎn)生物理變化，然后通過適當?shù)淖儞Q后轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電量變化。1.4 論文的主要工作容結(jié)合之前對目前整理的客車防超載系統(tǒng)相關(guān)文獻進行檢索和閱讀，歸納整理較為流行實用的相關(guān)理論，重點整理與自身所學(xué)相關(guān)的技術(shù)方法，本文主要做了以下工作：（1）介紹了課題背景以與研究課題的意義，總結(jié)了客車防超載智能語音提示系統(tǒng)在國外的發(fā)展現(xiàn)狀以與設(shè)計前景。（2）深入研究客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，比較各種實現(xiàn)方法的特點，結(jié)合實際選擇最合適的課題實現(xiàn)

20、方法，并建立完整的理論模型。（3）結(jié)合所選擇的方法的特點，選擇合適的元器件并確定其型號，最終用各模塊與單片機進行硬件連線，并利用軟件平臺編程，最終實現(xiàn)課題所要求的功能。（4）在原有課題要求的功能上進行創(chuàng)新與完善，增加新的模塊，實現(xiàn)新的功能，提高系統(tǒng)的實用性與創(chuàng)新性。第2章 系統(tǒng)設(shè)計的理論基礎(chǔ)2.1有關(guān)信號的理論當今的世界是信息的世界。人們得到的消息、情報或知識稱為信息；而傳輸信息的載體或者說信息的具體表現(xiàn)形式稱作信號。從廣義上講，信號包含光信號、聲信號和電信號等。按照實際用途區(qū)分，信號包括電視信號、廣播信號、雷達信號，通信信號等；按照所具有的時間特性區(qū)分，則有確定性信號和隨機性信號等10。不同

21、的數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號才能進行傳輸和運算。通常信號分為模擬信號和數(shù)字信號。聲音、光線、壓力、溫度、電信號等都是模擬信號，在計算機部進行運算時使用數(shù)字信號。模擬信號和數(shù)字信號之間可以相互轉(zhuǎn)換，模擬信號和模擬信號之間也可以相互轉(zhuǎn)化。模擬信號和數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換過程為：模擬信號一般通過PCM脈碼調(diào)制(Pulse Code Modulation)方法量化為數(shù)字信號，即讓模擬信號的不同幅度分別對應(yīng)不同的二進制值，例如采用8位編碼可將模擬信號量化為256個量級，實用中常采取24位或30位編碼；數(shù)字信號一般通過對載波進行移相(Phase Shift)的方法轉(zhuǎn)換為模擬信號。 與計算機以與互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)的智能

22、系統(tǒng)都使用二進制數(shù)字信號來進行數(shù)據(jù)的儲存、運算與處理，在互聯(lián)網(wǎng)中實際傳送的則既有二進制數(shù)字信號，也有由數(shù)字信號轉(zhuǎn)換而得的模擬信號。由于數(shù)字信號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要好很多；在當今技術(shù)水平的信號處理中，數(shù)字信號發(fā)揮著越來越大的作用，幾乎大量而復(fù)雜的信號處理都無法離開數(shù)字信號而進行；同時，只要能把解決問題的辦法用數(shù)學(xué)公式表示，就能用計算機來處理從而解決相應(yīng)的問題。顯而易見，數(shù)字信號在今后的應(yīng)用發(fā)展中更具前景。本次設(shè)計既涉與模擬信號也涉與數(shù)字信號，乘客產(chǎn)生的各種信號需要經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化最終轉(zhuǎn)化成計算機所能處理的邏輯信號（數(shù)字信號

23、），這樣才能實現(xiàn)客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的自動化與智能化。2.2 信號的轉(zhuǎn)化過程在了解了基本原理后，接下來我們就要討論光纖如前所述，客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的實現(xiàn)處處需要進行信號的轉(zhuǎn)化。首先，人數(shù)的測量通過重量、光線、壓力等信號轉(zhuǎn)換為電信號來實現(xiàn)，這是模擬信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換，需要用到傳感器與相應(yīng)的電路；電信號在單片機部進行邏輯處理要轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；單片機處理后再將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成電信號，來驅(qū)動各模塊工作；最終電信號通過顯示模塊、語音模塊等形成光線以與聲音信號，這又是模擬信號之間的轉(zhuǎn)換。整個過程的信號轉(zhuǎn)化過程如下圖所示：電信號（模擬信號）光線、聲音等信號（模擬信號）模塊電路傳感器電路邏輯信號

24、（數(shù)字信號）電信號（模擬信號）光線、聲音等信號（模擬信號） 圖2-1 信號轉(zhuǎn)化過程圖2.3 單片機原理單片機（MCU）是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區(qū)別。單片機不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。單片機由運算器，控制器，存儲器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當于一個微型的計算機（最小系統(tǒng)），和計算機相比，單片機只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。單片機是依靠程序的，通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是有特別要求的的一些功能，這是其他器件很不容易做到的，

25、有些則是根本無法做到的。單片機是指芯片本身，而單片機系統(tǒng)是為實現(xiàn)某一個控制應(yīng)用需要專門設(shè)計的，是一個圍繞單片機芯片而建立的計算機應(yīng)用系統(tǒng)，這就是單片機應(yīng)用系統(tǒng)。單片機開發(fā)系統(tǒng)是指單片機開發(fā)調(diào)試的工具。單片機自問世以來，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，加之單片機具有高集成度、極快的運行速度、極小的體積、十分強大的功能、極低的功耗、低廉的價格等有點，所以單片機正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機應(yīng)用系統(tǒng)。綜合以上特性不難發(fā)現(xiàn)，單片機非常適合成為本次設(shè)計的中心邏輯處理芯片。2.4 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，來達到自動化、智能化的功能要求。要進行客車防

26、超載智能語音提示系統(tǒng)的設(shè)計，就要進行信號的轉(zhuǎn)化，將各種信號最終轉(zhuǎn)化為單片機可以處理的邏輯信號（數(shù)字信號），這將會用到傳感器以與各種轉(zhuǎn)化電路。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)各個部分的設(shè)計。第3章 客車防超載系統(tǒng)的設(shè)計3.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計由前面的分析容易知道，課題所要設(shè)計的客車防超載智能語音提示系統(tǒng)由把人產(chǎn)生的信號轉(zhuǎn)化成電信號的電路、電信號通過單片機處理的電路以與經(jīng)過處理后的信號最后轉(zhuǎn)化成聲音、光線等信號的電路三部分構(gòu)成。圖3-1是其原理框圖：乘客上下車顯示語音模塊轉(zhuǎn)化電路轉(zhuǎn)化電路單片機處理圖3-1 系統(tǒng)總體方案示意圖基本設(shè)計思路為：乘客由于上下車的行為而產(chǎn)

27、生信號，信號被敏感器件捕獲然后經(jīng)由轉(zhuǎn)化電路轉(zhuǎn)化為電信號，然后單片機對信號進行處理，處理過后的信號再轉(zhuǎn)化成電信號驅(qū)動顯示模塊、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，完成智能語音提示。3.2計數(shù)方式的確定綜合分析前述各種計數(shù)方法的特點，可知用紅外線傳感器來進行計數(shù)非常合適，既準確又經(jīng)濟，可實現(xiàn)性好。可用紅外線傳感器分別對上車乘客和下車乘客的數(shù)量進行計數(shù)。當上車部分的紅外線傳感器捕獲到信號時，將信號轉(zhuǎn)化為電信號傳送給單片機，利用單片機部邏輯進行加一計數(shù)，即車載乘客數(shù)加一；當下車部分的紅外線傳感器捕獲到信號時，將信號轉(zhuǎn)化為電信號傳送給單片機，利用單片機部邏輯進行減一計數(shù)，即車載乘

28、客數(shù)減一。由當前車載人數(shù)和上下車乘客數(shù)量即可實現(xiàn)對車載乘客數(shù)量的計數(shù)。3.3發(fā)生信號的捕獲作為整個客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，如何準確、快速地捕獲由于乘客上下車而產(chǎn)生的信號是重中之重。前面已經(jīng)說明要用紅外線傳感器來對上下車的乘客進行計數(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，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也發(fā)生變化，電信號再傳遞給單片機進行邏輯處理。通常情況下，大部分客車有兩個門或三個門，分別為上車門與下車門，分門專用，既簡單又方便。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上車人數(shù)與下車人數(shù)進行計數(shù)。然而，有些車兩門通用，既能

29、上車又能下車，如果還按照上述方法安置傳感器進行計數(shù)，則將差生誤差，無法有效達成計數(shù)的目的。對于這種情況，可在同一門處安置兩個并排的紅外線傳感器，根據(jù)兩個傳感器捕獲到信號的順序即可判斷出乘客是上車還是下車，這樣大大提高了計數(shù)的準確性和這種方法的適用性。并排雙傳感器作用過程如下圖所示：（紅外線接收器）（紅外線發(fā)射器）步驟2步驟1步驟3步驟4步驟5圖3-2并排雙傳感器示意圖假設(shè)紅外線傳感器未感應(yīng)到人體運動時的狀態(tài)為0，感應(yīng)到人體通過時的狀態(tài)為1，則上圖的乘客上車運動過程可表示為：（0，0）（1，0）（1，1）（0，1）（0，0） 步驟1 步驟2步驟3步驟4步驟5同理，乘客下車的運動過程可表示為：（0

30、，0）（0，1）（1，1）（1，0）（0，0）步驟1 步驟2步驟3步驟4步驟53.4控制系統(tǒng)對信號的處理 在客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的設(shè)計中，中央控制單元是極其重要的部分。其性能直接影響到整個系統(tǒng)的性能指標。因此，如何選取合適的中央控制單元，如何正確使用控制單元也就變得尤為重要了。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轉(zhuǎn)化為邏輯信號，并依靠其部所儲存的程序?qū)π盘栠M行運算處理，最終用處理好的信號驅(qū)動外圍的模塊（如顯示模塊、語音模塊等）實現(xiàn)在系統(tǒng)所要求的功能11。如前所述，目前適合的中央控制單元是單片機。單片機具有體積小、重量輕、價格便宜、功耗低、控制功

31、能強以與運算速度快等優(yōu)點，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。單片機在本次客車防超載智能語音提示系統(tǒng)中的作用是中央控制與處理，分析各個模塊傳遞來的信號，并將所有信號依據(jù)單片機所下載的程序進行處理，最后返回給各個模塊，驅(qū)動模塊實現(xiàn)功能。當傳感器將外部由人體運動所產(chǎn)生的聲光等信號轉(zhuǎn)化為電信號并傳遞給單片機時，單片機通過I/O口與相關(guān)電路將信號轉(zhuǎn)化為以0和1表示的數(shù)字信號，并依靠單片機強大的運算控制功能對信號進行分析處理，得出所需要的結(jié)果后在轉(zhuǎn)化成電信號I/O口傳遞給相應(yīng)的外圍模塊，驅(qū)動外圍模塊工作，實現(xiàn)系統(tǒng)所要求的功能。目前，比較常見常用的單片機有基于8051核的51單片

32、機、PIC系列單片機、飛思卡爾單片機、意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的8/32位單片機（STM8系列、STM32系列）以與美國儀器（TI）推出的的MSP430系列單片機等。以上所述的單片機功能強大，技術(shù)成熟，對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算控制單元，都是完成課題非常不錯的選擇。要完成課題，可在其中任意選擇一種。3.5語音功能的選擇本設(shè)計為客車防超載智能語音提示系統(tǒng)，顧名思義，最終要用語音進行提示，即當滿足某一條件（客車超載）時播放相對應(yīng)的錄音，這就首先要對語音進行收集和記錄。將聲音信號記錄在媒質(zhì)上的過程稱為錄音。將媒質(zhì)上記錄的信號重放出聲音來的過程稱為放音。錄音的一般方法為

33、：發(fā)出聲音，使聲音通過傳聲器、放大器等電路轉(zhuǎn)換為電信號，然后用不同的材料和工藝記錄下來。錄音方法分為機械錄音(唱片錄音)、磁性錄音、光學(xué)錄音等。隨著激光技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了激光錄音法，提高了錄音的音質(zhì)12。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。模擬方式，就是將聲音在空氣中產(chǎn)生的震動，變成大小強弱相對應(yīng)的連續(xù)的電信號，然后轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)的磁信號，記錄在能被磁化的某些介質(zhì)上，如鋼絲錄音機（這是很早的設(shè)備），磁帶錄音機就是一用這個原理制作成的。被磁化的介質(zhì)以特定的速度通過線圈（磁頭）的時候，變化的磁場感生出變化的電場，然后形成對應(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

34、記錄的聲音。還有一種模擬方式是不用磁介質(zhì)的，那就是黑膠唱片，它的原理前面和磁介質(zhì)方法的原理是一樣的，也就是將空氣的震動信號變成相應(yīng)電信號，但后面不同，是將電信號重新再轉(zhuǎn)換成一種機械振動，通過帶動一根記錄針，將振動的規(guī)律完整的記錄在黑膠母碟上，就是在母碟的表面上刻出一圈一圈的凹槽，這樣就制作出黑膠唱片的母版，再然后通過一定的技術(shù)手段進行翻版，就能做出能實用的黑膠唱片。還原聲音的時候，則正好是上述記錄過程的逆向，將唱針放在凹槽里，轉(zhuǎn)動唱片，這時唱針就會根據(jù)凹槽的深淺、彎曲而產(chǎn)生對應(yīng)的機械振動，這種機械振動再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，通過檢波和放大，就可以還原出記錄的聲音。數(shù)字方式，也就是先將聲音的空氣振動轉(zhuǎn)變

35、為連續(xù)變化的電信號，然后對這種連續(xù)變化的信號進行周期采樣（每隔一個時間段，采集得到電信號的一個值，中間間隔的時間越短，所得到的的電信號的值就越接近連續(xù)的波形值），將采樣得到的一系列數(shù)據(jù)通過一定的算法進行變換、壓縮，最后得到代表原聲音信號的一組數(shù)據(jù)，然后以文件的形式記錄下來。放音則是錄音過程的逆向運算，經(jīng)過一系列的電路轉(zhuǎn)化，最后得到一個變化的電信號，驅(qū)動揚聲器，將這種變化的電信號轉(zhuǎn)換為空氣振動，最終形成我們聽到的聲音。對于本課題來說，由于用元件搭建語音錄放電路比較復(fù)雜，可以采用集成的語音模塊來實現(xiàn)語音提示的功能。語音模塊是一種集成的語音錄放電路，通常含話筒前置放大、振蕩器、防混淆濾波器、自動增益

36、控制、揚聲器驅(qū)動以與FLASH陣列等?？梢苑奖愕剡M行語音的錄制與播放。3.6顯示功能的選擇為了更加清楚直觀的表示當前車載乘客數(shù)量，本設(shè)計在整個系統(tǒng)中加入了顯示功能。這就要用到顯示器。顯示器是屬于計算機的I/O設(shè)備，即輸入輸出設(shè)備。它可以分為CRT、LCD、LED等多種。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。LED顯示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode，即發(fā)光二極管的英文縮寫，簡稱LED。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、動畫、視頻信號等各種信息的顯示屏幕13。隨著大規(guī)模集成電路與計算機

37、技術(shù)的不斷發(fā)展，LED顯示器正在迅速崛起。LED結(jié)構(gòu)：基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個條狀發(fā)光二極管芯片排列而成的?？蓪崿F(xiàn)09的顯示。其具體結(jié)構(gòu)有 “條形七段式”、“反射罩式”以與“單片集成多位數(shù)字式”等。反射罩式數(shù)碼管一般用白色塑料做成帶反射腔的七段式外殼，將單個LED貼在與反射罩的七個反射腔互相對位的印刷電路板上，每個反射腔底部的中心位置就是LED芯片。反射罩式數(shù)碼管有空封和實封兩種封裝方式。實封方式采用散射劑和染料的環(huán)氧樹脂，較多地用于一位或雙位器件?？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。這種方式一般用于四位與以上的數(shù)字顯示（或符

38、號顯示）14。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。它先把用于管芯的磷化鎵或磷化鎵的圓片，劃成含一只或數(shù)只LED的發(fā)光條，然后把一模一樣的七條發(fā)光條粘在日字形框上，用壓焊工藝連好引線，然后再用環(huán)氧樹脂包封起來。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。它們適用于小型數(shù)字儀表中。符號管、米字管的制作方式與數(shù)碼管類似。矩陣管（發(fā)光二極管點陣）也可以采用類似單片集成多位數(shù)字顯示器的工藝方法制作。LED分類：按字高分：筆畫顯

39、示器字高最小有1mm（單片集成式多位數(shù)碼管字高一般在23mm）。其他類型筆畫顯示器最高可達12.7mm（0.5英寸）甚至達數(shù)百mm；按顏色分有紅、橙、黃、綠等數(shù)種；按結(jié)構(gòu)分，有反射罩式、單條七段式與單片集成式；從各發(fā)光段電極連接方式分有共陽極和共陰極兩種15。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。本課題所要現(xiàn)的顯示容簡潔明了，只需實時顯示當前的車載乘客數(shù)量以與是否超載的狀態(tài)標志即可，故可采用簡單的LED顯示屏來完成本次設(shè)計。LED顯示屏中的八段數(shù)碼管顯示屏結(jié)構(gòu)簡單，功能實用，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)計擬采用LED八段

40、數(shù)碼管來進行顯示功能的實現(xiàn)。3.7本章小結(jié)信號是運載消息的工具，是消息的載體。要收集、處理信息，就必須要了解信號的基本原理。信號通常分為模擬信號和數(shù)字信號，相對應(yīng)的信號才能進行邏輯運算等處理。防超載必然要通過計數(shù)來實現(xiàn)。計數(shù)的方式有很多，人工計數(shù)古老而簡單，但不準確，自動化計數(shù)方法要用到傳感器，即把各種參量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕淖兓?，然后通過單片機對電信號變化的處理進行計數(shù)。如何準確地從傳感器傳遞來的信號中對乘客上下車的行為進行精確的判斷，這是客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的另一重要容。有些客車分上下門，這樣在上下車門處分別安裝傳感器來進行計數(shù)。而有些客車上下門通用，也就是說一個門既可以上車也可以下

41、車。這樣就要安置并排雙傳感器，按照乘客通過時兩個傳感器信號發(fā)生變化的先后順序來判斷乘客的行為是上車還是下車。自然界和人們生活中的大部分信號均為模擬信號。本課題中乘客上車的行為所產(chǎn)生的信號也俱為模擬信號。要想將這些信號通過單片機進行處理，就必須首先將這些信號轉(zhuǎn)化成電信號再進而轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，這樣單片機才可以按照程序來處理，從而實現(xiàn)智能化與自動化的功能要求。提示功能包含語音功能和顯示功能。語音功能采用集成的語音模塊來實現(xiàn)。語音模塊可以完成對聲音的錄制與播放，通過單片機的I/O口傳送電信號進行控制。顯示功能采用LED顯示屏來實現(xiàn)，也是通過單片機的I/O口傳遞數(shù)據(jù)來進行實時顯示，達到直觀顯示的效果。本

42、章討論了客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的實現(xiàn)的理論基礎(chǔ)，從信號的收集、傳遞、轉(zhuǎn)化原理到系統(tǒng)整體的控制流程以與各功能模塊的實現(xiàn)，為客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的實現(xiàn)建立了理論模型。第4章 系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)4.1紅外線傳感器的實現(xiàn)紅外線傳感器是利用紅外線的物理性質(zhì)來進行測量的傳感器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，反應(yīng)快等優(yōu)點。紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類。檢測元件按工作原理可分為

43、熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高，電阻發(fā)生變化（這種變化可能是變大也可能是變小，因為熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻和負溫度系數(shù)熱敏電阻），通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號輸出。光電檢測元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺與硅摻雜等材料制成。紅外線傳感器特別是利用遠紅外線圍的感度作為人體檢出用，紅外線的波長比可見光長而比電波短。紅外線讓人覺得只由熱的物體放射出來，可是事實上不是如此，凡是存在于自然界的物體，如人類、火、冰等等全部都會射出紅外線，只是其波長因其物體的溫度而有差異而已。人體的體溫約為3637，

44、所放射出峰值為910m的遠紅外線，另外加熱至400700的物體，可放射出峰值為35m的中間紅外線。經(jīng)過理論研究以與對傳感器具體參數(shù)特性的比較，最終本次設(shè)此選用紅外線反射傳感器。紅外線反射傳感器是利用紅外線反射的原理，根據(jù)反射的強度來判定前方障礙的有無。這種傳感器電路結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，靈敏度高，性能可靠，在距離適中的時候測量精度很高。由于使用的是紅外線，所以抗干擾能力很強。這樣做更加確保了計數(shù)的穩(wěn)定性和準確性。大部分紅外線反射傳感器可以手動調(diào)節(jié)感應(yīng)的圍。紅外線的工作原理是，當電源接通后，紅外線傳感器就開始工作了，若有人體經(jīng)過所設(shè)定的圍時，傳感器接收到反射回來的紅外線發(fā)生變化，達到某一標準后，傳

45、感器部通過三極管放大作用，輸出相應(yīng)的信號電平，我們可以利用單片機判斷后，執(zhí)行相應(yīng)的程序，從而達到課題所要求的功能。本次設(shè)計采用的紅外線發(fā)射傳感器為菊輝電子科技生產(chǎn)的反射式紅外傳感器低功耗壁障模塊，其電路原理圖如下：圖4-1 紅外線反射式傳感器引腳圖紅外線反射式傳感器具體參數(shù)如下：輸入電壓圍：DC 3-5V。輸出信號：無信號輸出1，有信號輸出0。掃描周期：100ms。感應(yīng)距離調(diào)節(jié)圍：0到100厘米可調(diào)節(jié)，調(diào)整方式：電位器。指示燈：電路板上有一個紅色LED,探測到障礙時發(fā)光。 圖4-2 紅外線反射式傳感器模塊實物圖由上圖可知，此模塊共有三個引腳，圖中由上到下分別為OUT、GND、VCC。OUT是信

46、號輸出端，GND是接地端，VCC是供電端。左邊的部分為紅外線發(fā)射與接受部分，由這部分發(fā)出紅外線并接收返回的光線，當在感應(yīng)區(qū)域遇到障礙物時，返回的信號發(fā)生變化，模塊產(chǎn)生感應(yīng)信號，同時電路板上的紅色指示燈發(fā)光。圖中藍色部分為可調(diào)電位器，通過調(diào)節(jié)電位器來調(diào)節(jié)所需要的感應(yīng)距離，圍是0到100厘米。4.2語音模塊的實現(xiàn)語音模塊模塊是一種具有錄音和放音作用的模塊，一般用于家用電器、錄音、會議錄音、監(jiān)控設(shè)備、高級趣味玩具、教學(xué)設(shè)備等部分產(chǎn)品。語音模塊通常由麥克風差分輸入電路、語音芯片、后置音頻放大電路、揚聲器等部分構(gòu)成?？蓪⒛M數(shù)據(jù)在半導(dǎo)體存儲器EEPROM/FLASH ROM中儲存，還包括其它功能塊如部時

47、鐘、前置放大器、濾波器、自動增益控制器（AGC）、功率放大器、控制邏輯等。本次設(shè)計選用的語音模塊為美國ISD公司生產(chǎn)的ISD1820，這是一種8到20秒的單段語音錄放電路，采用CMOS計數(shù)，含振蕩器，話筒前置放大，自動增益控制，防混淆濾波器，揚聲器驅(qū)動與FLASH 陣列。圖4-3 ISD1820電路原理圖ISD1820的主要特點有： 高質(zhì)量的語音還原；帶循環(huán)播放、點動播放、單遍播放三種功能；既可用單片機控制也可用板子上的按鍵控制；可直接驅(qū)動8歐0.5W小喇叭。ISD1820的主要技術(shù)參數(shù)有：尺寸：42MM*38MM；工作電壓：直流35V。接喇叭短接循環(huán)工作指示燈點動單遍錄音短接直通電源接單片機

48、咪頭圖4-4 ISD1820語音模塊說明圖如圖4-3中所示，在模塊工作情況錄放模式下，按住REC按鍵即可進行錄音，松開按鍵或存寫滿錄音結(jié)束；按一次PLAYE按鍵可進行一次全段放音，斷電或放完錄音則放音結(jié)束；按住PLAYL按鍵可進行點動放音，即按住不松的時候放音，松開按鍵或播放完畢結(jié)束放音。左邊的引腳中，VCC為電源端，GND為接地端，F(xiàn)T為直通電平控制引腳，P-L為點動播放電平控制引腳，P-E為單遍播放電平控制引腳，REC為錄音電平控制引腳。錄好音頻后，在錄放模式下，當檢測到乘客上下車行為產(chǎn)生的信號時，單片機通過I/O口對P-E引腳發(fā)出電平信號，從而控制語音模塊來發(fā)出相應(yīng)的音頻，達到課題所要求

49、的語音提示。4.3顯示模塊的實現(xiàn)客車防超載智能語音提示系統(tǒng)所需要顯示的容簡單，非常適合用LED顯示屏來進行顯示。目前大部分LED顯示模塊原理大致一樣，大多都是通過串口與單片機進行數(shù)據(jù)交換。本次設(shè)計采用市天微電子研發(fā)的TM1638模塊，該模塊是一種是帶鍵盤掃描接口的LED驅(qū)動控制專用電路，部集成有MCU數(shù)字接口、數(shù)據(jù)鎖存器、LED高壓驅(qū)動、鍵盤掃描等電路。本設(shè)計主要應(yīng)用其中的LED顯示部分，其基本單元為八段LED共陰極數(shù)碼管。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)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字

50、段就點亮，當某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出需要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a、b、c、d、e

51、、f、g、dp"的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，單片機對位選通COM端電路的控制決定哪個亮，所以只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為1到2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象與發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口

52、，而且功耗更低。本次涉與所采用的TM1638模塊的主要特性有：采用功率CMOS工藝；顯示模式 10段×8位；輝度調(diào)節(jié)電路(占空比8級可調(diào))；串行接口(CLK、STB、DIO)；震蕩方式為RC振蕩(450KHz，浮動5%)；置上電復(fù)位電路； 圖4-5 TM1638引腳圖圖4-6 TM1638共陰極顯示原理圖TM1638模塊的數(shù)據(jù)命令設(shè)置如下所示：表4-1 TM1638模塊的數(shù)據(jù)命令設(shè)置表B7B6B5B4B3B2B1B0功能說明01無關(guān)項，填000數(shù)據(jù)讀寫模式寫顯示寄存器0110讀鍵掃描數(shù)據(jù)010地址增加模式自動地址增加011固定地址010部測試模式普通模式011測試模式圖4-7 TM1

53、638寫數(shù)據(jù)時序圖4.4各模塊與單片機的連接在完成各個功能模塊的設(shè)計后，就要通過單片機將各個模塊連接起來，最終完成課題所要求的客車防超載智能語音提示的功能。本設(shè)計采用意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的8位的單片機STM8，具體型號為S105。圖4-8 STM8S105板子實物圖ST的8位微控制器平臺是具有3級流水線的哈佛結(jié)構(gòu)，基于高性能8位核，配有先進的成套外設(shè)。該平臺采用ST的130 nm嵌入式非易性存儲器專有技術(shù)。STM8通過增強型堆棧指針運算、先進的尋址模式和新指令實現(xiàn)快速、安全的開發(fā)。STM8S平臺打造8位微控制器的全新世代，高達20 MIPS的CPU性能和2.95-5.5V的電壓圍，有助于現(xiàn)有的8

54、位系統(tǒng)向電壓更低的電源過渡。提供真正的EEPROM數(shù)據(jù)寫入操作，可達30萬次擦寫極限。功能包括10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，最多有16條通道，轉(zhuǎn)換用時小于3微秒；先進的16位控制定時器可用于馬達控制、捕獲/比較和PWM功能。其它外設(shè)包括一個CAN2.0B接口、兩個UART接口、一個I2C端口、一個SPI端口。STM8S105的引腳圖如下：圖4-9 STM8S105引腳圖選好了單片機，就要把單片機與各模塊連接起來成為一個系統(tǒng)。如前所述，每個紅外傳感器有一個OUT引腳需要與單片機連線來發(fā)出感應(yīng)信號；每個ISD1820語音模塊都有一個P-E引腳需要與單片機連線來接受電平信號；同時，TM1638模塊有三個引腳需要

55、與單片機相連接，分別是DIO引腳、CLK引腳、STB引腳，DIO引腳是數(shù)據(jù)輸入輸出引腳，CLK引腳是外部時鐘引腳，STB是片選引腳。以上引腳都可以與單片機的GPIO引腳相連接，電源端和接地端與單片機的一樣端相連接。連接好單片機與各模塊后，通過相應(yīng)的平臺進行編程并下載到單片機上，即可實現(xiàn)客車防超載智能語音提示的整體功能。4.5程序流程圖系統(tǒng)編程的程序流程圖如下：上車信號產(chǎn)生加一信號LED顯示模塊是否超載？單片機處理信號其他功能模塊是語音提示模塊下車信號產(chǎn)生減一信號否圖4-10 系統(tǒng)實現(xiàn)流程圖4.6本章小結(jié)課題客車防超載智能語音提示系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)需要各個功能模塊的分別實現(xiàn)。信號檢測模塊部分采用紅外線反射式傳感器來實現(xiàn)，紅外線傳感器是利以紅外線為介質(zhì)的。紅外線的工作原理是：當電源接通后，紅外線傳感器就開始工作了，若有人體經(jīng)過所設(shè)定的圍時，傳感器接收到反射回來的紅外線發(fā)生變化，達到某一標準后，傳感器部通過三極管放大作用，輸出相應(yīng)的信號電平。利用紅外線反射的原理，根據(jù)反射的強度來判定前方有無人體通過的傳感器。這種傳感器電路結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，靈敏度高，性能可靠，在距離適中的時候測量精度很高，很好地確保了計數(shù)的穩(wěn)定性和準確性12。語音功能部分采用非常簡單