基于单片机的客车安全报警系统的设计

张志愿++王会++廉雪

摘 要 针对近几年连续发生的客车事故事件，本文设计了一种基于单片机的客车安全报警系统。该系统以AT80C51单片机为核心，通过DS18B20温度传感器测量发动机的温度，用HX711AD转换模块、压力传感器测量客车是否超载。如果其中一项超标，蜂鸣器电路开始报警。该系统实现了预防超重和自燃双重危险的目的，为单片机在客车安全方面的应用上提供了一种新思路。

关键词 单片机；压力传感器；HX711AD转换模块；DS18B20温度传感器

中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）19-0034-01

据统计，每年的5至8月份，是汽车自燃事故发生率最高的时段，很多城市平均每日会有2至3起的高温天气造成汽车自燃事故的发生。据记者统计，2011年，全国发生一次死亡10人以上（含10人）的特大交通事故有25起，共造成410人死亡，平均一起事故死亡16人。超载是引发事故的首要原因，达到56%。本设计研究的是一种以单片机为核心器件的检测仪，其硬件电路中采用专门的温度和测重传感器检测温度和重量，检测到的数据经过软硬件技术同时优化处理后，可以检测到客车发动机的温度和车体的重量，起到及时预防和保护的作用，为人们的人身安全增加一道“绿色”防护墙。

1 总体方案设计

图1 系统总体框图

如图1所示该系统主要由80C51单片机、传感器模块、AD转换模块、蜂鸣器报警模块、LCD显示模块等组成。系统以单片机为核心，通过DS18B20温度传感器测量发动机的温度，用HX711AD转换模块、压力传感器测量客车是否超载，如果其中一项超标，蜂鸣器开始报警。压力传感器模块通过螺栓固定于减振弹簧钢板中心最底处，摄录模块与GSM信号发送模块安装于客车前后半车处，显示器则固定于内顶棚，警报器固定在顶棚中央，单片机与客车启动装置连接在一起，并通过排线与所有模块连接，起总体控制作用。工作流程就是通过测量汽车载重，如果超过额定值，计时装置与报警装置同时启动，以达到智能防超载。

当温度传感器和压力传感器（压力经A/D转换模块处理）检测到信号后，表示客车超温或超重或即超温又超重，经过单片机内部程序的处理后，驱动蜂鸣报警电路开始警报，持续15 s后系统自动停止报警，与此同时，客车驾驶员及时停车疏散乘客并检查车辆。此时程序再次循环运行，检测是否还有超标信号，等待报警，报警器进入连续工作状态。

各模块在客车的安装位置如图2所示。

图2 模块的安装图

1.警报器，2.LED显示屏，3.压力传感器模块，4.GSM信号发送模块，5.摄录模块，6.单片机，7.计时装置，8.减振钢板，

9.弹性元件

2 客车安全报警系统的硬件设计

2.1 DS18B20温度传感器模块

采用单总线，即在一根数据线上双向传输，而对单片机来说，因为硬件设备不支持单总线协议，所以，采用软件的方法来实现对DS18B20芯片的访问。此外，因为该模块是在一根I/O线上读写数据的，所以，对处理的数据位有着严谨的时序规范。该模块具有及其严格的正确性和完整性来保证数据传输。该协议有以下时序：初始化时序、读时序、写时序。主机作为所有时序的主设备，从设备为单总线器件。主机开始启动写时序，也是每次命令和数据传输的开始，将温度传感器安装在客车发动机上及时测量温度，防止达到燃点。

2.2 HX711 AD转换模块

HX711A/D转换模块与同产品相比优越性高。该模块集成了：稳压电源、片内时钟振荡器等外围电路，具有集成度好、响应快、抗外界干扰强等优点。本模块采用24位高精度的A/D转换器芯片hx711，是一款高精度电子测重装置，具有两路输入模拟通道，内部集成128倍增益可编程放大器。输入电路可配置为提供桥压的电桥式（如压力、称重）传感器模式，是一款理想的精度高、价格低的前端采样模块。

2.3 5110LCD液晶显示器模块

5110LCD液晶显示器模块，可以显示4行汉字，采用串行接口与主处理器进行通信，接口信号线数减少。支持多种串行通信的协议，传输速率高。采用低电压供电，且具有掉电功能；5110LCD性价比高，可显示15个汉字，30个字符；接口仅需四根I/O线即可，接线简单。此模块运行速度与同类相比更优。采用此显示器可以及时将信息传达给人们，方便又经济。

2.4 80C51单片机

MCS-51系列单片机分为51和52两个子系列，包括80C51、87C51、80C52等典型产品型号。它们的结构基本相同，主要区别仅在于内存储器计时器中断源的配置有所不同，其中52子系列在存储器容量计算器和中断源数量方面都高于51子系列。考虑到方便简洁性，本设计采用51单片机。

3 结论

本设计的基于单片机客车安全报警系统实现了预期的目的，实现了超温和超载报警功能。选用功耗较低的单片机，整体硬件简单、可靠，体积较小，成本较低，具有极好的推广应用价值。

参考文献

[1]周继明，江世明.传感器技术及应用[M].长沙：中南大学出版社，2005：45-54.

[2]谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2009：51-62.

[3]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，2007：62-76.

[4]郁有文，常健，程继红.传感器原理及工程应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008：113-122.

[5]李学礼.基于Proteus的80C51单片机的实例教程[M]. 北京：电子工业出版社，2008：75-89.

[6]林立，张俊亮.单片机原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2014：17-21.

[7]丁燕.基于单片机的防盗报警系统设计分析[M].北京：电子制作出版社，2013.

[8]谢金成，谢洋，孙玉杰，蔡雨羚，仇成群.基于AT89S51单片机的酒后驾车报警系统设计[J].机械工程师，2012（11）.endprint

摘 要 针对近几年连续发生的客车事故事件，本文设计了一种基于单片机的客车安全报警系统。该系统以AT80C51单片机为核心，通过DS18B20温度传感器测量发动机的温度，用HX711AD转换模块、压力传感器测量客车是否超载。如果其中一项超标，蜂鸣器电路开始报警。该系统实现了预防超重和自燃双重危险的目的，为单片机在客车安全方面的应用上提供了一种新思路。

关键词 单片机；压力传感器；HX711AD转换模块；DS18B20温度传感器

中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）19-0034-01

据统计，每年的5至8月份，是汽车自燃事故发生率最高的时段，很多城市平均每日会有2至3起的高温天气造成汽车自燃事故的发生。据记者统计，2011年，全国发生一次死亡10人以上（含10人）的特大交通事故有25起，共造成410人死亡，平均一起事故死亡16人。超载是引发事故的首要原因，达到56%。本设计研究的是一种以单片机为核心器件的检测仪，其硬件电路中采用专门的温度和测重传感器检测温度和重量，检测到的数据经过软硬件技术同时优化处理后，可以检测到客车发动机的温度和车体的重量，起到及时预防和保护的作用，为人们的人身安全增加一道“绿色”防护墙。

1 总体方案设计

图1 系统总体框图

如图1所示该系统主要由80C51单片机、传感器模块、AD转换模块、蜂鸣器报警模块、LCD显示模块等组成。系统以单片机为核心，通过DS18B20温度传感器测量发动机的温度，用HX711AD转换模块、压力传感器测量客车是否超载，如果其中一项超标，蜂鸣器开始报警。压力传感器模块通过螺栓固定于减振弹簧钢板中心最底处，摄录模块与GSM信号发送模块安装于客车前后半车处，显示器则固定于内顶棚，警报器固定在顶棚中央，单片机与客车启动装置连接在一起，并通过排线与所有模块连接，起总体控制作用。工作流程就是通过测量汽车载重，如果超过额定值，计时装置与报警装置同时启动，以达到智能防超载。

当温度传感器和压力传感器（压力经A/D转换模块处理）检测到信号后，表示客车超温或超重或即超温又超重，经过单片机内部程序的处理后，驱动蜂鸣报警电路开始警报，持续15 s后系统自动停止报警，与此同时，客车驾驶员及时停车疏散乘客并检查车辆。此时程序再次循环运行，检测是否还有超标信号，等待报警，报警器进入连续工作状态。

各模块在客车的安装位置如图2所示。

图2 模块的安装图

1.警报器，2.LED显示屏，3.压力传感器模块，4.GSM信号发送模块，5.摄录模块，6.单片机，7.计时装置，8.减振钢板，

9.弹性元件

2 客车安全报警系统的硬件设计

2.1 DS18B20温度传感器模块

采用单总线，即在一根数据线上双向传输，而对单片机来说，因为硬件设备不支持单总线协议，所以，采用软件的方法来实现对DS18B20芯片的访问。此外，因为该模块是在一根I/O线上读写数据的，所以，对处理的数据位有着严谨的时序规范。该模块具有及其严格的正确性和完整性来保证数据传输。该协议有以下时序：初始化时序、读时序、写时序。主机作为所有时序的主设备，从设备为单总线器件。主机开始启动写时序，也是每次命令和数据传输的开始，将温度传感器安装在客车发动机上及时测量温度，防止达到燃点。

2.2 HX711 AD转换模块

HX711A/D转换模块与同产品相比优越性高。该模块集成了：稳压电源、片内时钟振荡器等外围电路，具有集成度好、响应快、抗外界干扰强等优点。本模块采用24位高精度的A/D转换器芯片hx711，是一款高精度电子测重装置，具有两路输入模拟通道，内部集成128倍增益可编程放大器。输入电路可配置为提供桥压的电桥式（如压力、称重）传感器模式，是一款理想的精度高、价格低的前端采样模块。

2.3 5110LCD液晶显示器模块

5110LCD液晶显示器模块，可以显示4行汉字，采用串行接口与主处理器进行通信，接口信号线数减少。支持多种串行通信的协议，传输速率高。采用低电压供电，且具有掉电功能；5110LCD性价比高，可显示15个汉字，30个字符；接口仅需四根I/O线即可，接线简单。此模块运行速度与同类相比更优。采用此显示器可以及时将信息传达给人们，方便又经济。

2.4 80C51单片机

MCS-51系列单片机分为51和52两个子系列，包括80C51、87C51、80C52等典型产品型号。它们的结构基本相同，主要区别仅在于内存储器计时器中断源的配置有所不同，其中52子系列在存储器容量计算器和中断源数量方面都高于51子系列。考虑到方便简洁性，本设计采用51单片机。

3 结论

本设计的基于单片机客车安全报警系统实现了预期的目的，实现了超温和超载报警功能。选用功耗较低的单片机，整体硬件简单、可靠，体积较小，成本较低，具有极好的推广应用价值。

参考文献

[1]周继明，江世明.传感器技术及应用[M].长沙：中南大学出版社，2005：45-54.

[2]谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2009：51-62.

[3]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，2007：62-76.

[4]郁有文，常健，程继红.传感器原理及工程应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008：113-122.

[5]李学礼.基于Proteus的80C51单片机的实例教程[M]. 北京：电子工业出版社，2008：75-89.

[6]林立，张俊亮.单片机原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2014：17-21.

[7]丁燕.基于单片机的防盗报警系统设计分析[M].北京：电子制作出版社，2013.

[8]谢金成，谢洋，孙玉杰，蔡雨羚，仇成群.基于AT89S51单片机的酒后驾车报警系统设计[J].机械工程师，2012（11）.endprint

摘 要 针对近几年连续发生的客车事故事件，本文设计了一种基于单片机的客车安全报警系统。该系统以AT80C51单片机为核心，通过DS18B20温度传感器测量发动机的温度，用HX711AD转换模块、压力传感器测量客车是否超载。如果其中一项超标，蜂鸣器电路开始报警。该系统实现了预防超重和自燃双重危险的目的，为单片机在客车安全方面的应用上提供了一种新思路。

关键词 单片机；压力传感器；HX711AD转换模块；DS18B20温度传感器

中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）19-0034-01

据统计，每年的5至8月份，是汽车自燃事故发生率最高的时段，很多城市平均每日会有2至3起的高温天气造成汽车自燃事故的发生。据记者统计，2011年，全国发生一次死亡10人以上（含10人）的特大交通事故有25起，共造成410人死亡，平均一起事故死亡16人。超载是引发事故的首要原因，达到56%。本设计研究的是一种以单片机为核心器件的检测仪，其硬件电路中采用专门的温度和测重传感器检测温度和重量，检测到的数据经过软硬件技术同时优化处理后，可以检测到客车发动机的温度和车体的重量，起到及时预防和保护的作用，为人们的人身安全增加一道“绿色”防护墙。

1 总体方案设计

图1 系统总体框图

如图1所示该系统主要由80C51单片机、传感器模块、AD转换模块、蜂鸣器报警模块、LCD显示模块等组成。系统以单片机为核心，通过DS18B20温度传感器测量发动机的温度，用HX711AD转换模块、压力传感器测量客车是否超载，如果其中一项超标，蜂鸣器开始报警。压力传感器模块通过螺栓固定于减振弹簧钢板中心最底处，摄录模块与GSM信号发送模块安装于客车前后半车处，显示器则固定于内顶棚，警报器固定在顶棚中央，单片机与客车启动装置连接在一起，并通过排线与所有模块连接，起总体控制作用。工作流程就是通过测量汽车载重，如果超过额定值，计时装置与报警装置同时启动，以达到智能防超载。

当温度传感器和压力传感器（压力经A/D转换模块处理）检测到信号后，表示客车超温或超重或即超温又超重，经过单片机内部程序的处理后，驱动蜂鸣报警电路开始警报，持续15 s后系统自动停止报警，与此同时，客车驾驶员及时停车疏散乘客并检查车辆。此时程序再次循环运行，检测是否还有超标信号，等待报警，报警器进入连续工作状态。

各模块在客车的安装位置如图2所示。

图2 模块的安装图

1.警报器，2.LED显示屏，3.压力传感器模块，4.GSM信号发送模块，5.摄录模块，6.单片机，7.计时装置，8.减振钢板，

9.弹性元件

2 客车安全报警系统的硬件设计

2.1 DS18B20温度传感器模块

采用单总线，即在一根数据线上双向传输，而对单片机来说，因为硬件设备不支持单总线协议，所以，采用软件的方法来实现对DS18B20芯片的访问。此外，因为该模块是在一根I/O线上读写数据的，所以，对处理的数据位有着严谨的时序规范。该模块具有及其严格的正确性和完整性来保证数据传输。该协议有以下时序：初始化时序、读时序、写时序。主机作为所有时序的主设备，从设备为单总线器件。主机开始启动写时序，也是每次命令和数据传输的开始，将温度传感器安装在客车发动机上及时测量温度，防止达到燃点。

2.2 HX711 AD转换模块

HX711A/D转换模块与同产品相比优越性高。该模块集成了：稳压电源、片内时钟振荡器等外围电路，具有集成度好、响应快、抗外界干扰强等优点。本模块采用24位高精度的A/D转换器芯片hx711，是一款高精度电子测重装置，具有两路输入模拟通道，内部集成128倍增益可编程放大器。输入电路可配置为提供桥压的电桥式（如压力、称重）传感器模式，是一款理想的精度高、价格低的前端采样模块。

2.3 5110LCD液晶显示器模块

5110LCD液晶显示器模块，可以显示4行汉字，采用串行接口与主处理器进行通信，接口信号线数减少。支持多种串行通信的协议，传输速率高。采用低电压供电，且具有掉电功能；5110LCD性价比高，可显示15个汉字，30个字符；接口仅需四根I/O线即可，接线简单。此模块运行速度与同类相比更优。采用此显示器可以及时将信息传达给人们，方便又经济。

2.4 80C51单片机

MCS-51系列单片机分为51和52两个子系列，包括80C51、87C51、80C52等典型产品型号。它们的结构基本相同，主要区别仅在于内存储器计时器中断源的配置有所不同，其中52子系列在存储器容量计算器和中断源数量方面都高于51子系列。考虑到方便简洁性，本设计采用51单片机。

3 结论

本设计的基于单片机客车安全报警系统实现了预期的目的，实现了超温和超载报警功能。选用功耗较低的单片机，整体硬件简单、可靠，体积较小，成本较低，具有极好的推广应用价值。

参考文献

[1]周继明，江世明.传感器技术及应用[M].长沙：中南大学出版社，2005：45-54.

[2]谢维成，杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2009：51-62.

[3]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，2007：62-76.

[4]郁有文，常健，程继红.传感器原理及工程应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008：113-122.

[5]李学礼.基于Proteus的80C51单片机的实例教程[M]. 北京：电子工业出版社，2008：75-89.

[6]林立，张俊亮.单片机原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2014：17-21.

[7]丁燕.基于单片机的防盗报警系统设计分析[M].北京：电子制作出版社，2013.

[8]谢金成，谢洋，孙玉杰，蔡雨羚，仇成群.基于AT89S51单片机的酒后驾车报警系统设计[J].机械工程师，2012（11）.endprint