出租车行李自动提醒系统的设计*

张旭董浩存苑薿木补波

（1.沈阳理工大学汽车与交通学院；2.东北大学中荷生物医学与信息科学学院）

随着社会的进步，出租汽车行业在国内外快速发展，给人们的出行带来了很大的便利。由于匆忙或其他原因，常常有乘客在下车时忘记了放在出租车行李箱中的行李，或将其他随身携带的物品遗忘在车上。这些疏忽大意给乘客带来了麻烦，甚至造成重大经济损失或其他无法挽回的重大损失；另一方面，也给好心的出租车司机造成麻烦。假如有一种装置，在乘客下车时自动提醒乘客，检查自己的随身行李，这类事故就能大幅度减少。因此，文章设计了一种出租车行李自动提醒系统。

1 行李自动提醒系统的结构和工作原理

出租车行李自动提醒系统由电源、检测单元、语音播放单元[1-2]及控制单元四部分组成，其连接组成，如图1所示。其中，电源部分分别连接着其他三部分，控制单元还分别连接着检测单元和语音播放单元。图1中的开关K有3个开关，分别代表安装在除驾驶员身旁车门之外其余3个车门上的压力开关，开关K1是手动开关，通常K1接通，只是在修理车门等特殊情况下，用开关K1切断语音播放装置的电源。

电源部分：使用车载的12 V或24 V电源，在电源和控制单元之间加1个W7805稳压模块，将电源的电压变为5 V的稳压电源。

检测单元：布置在驾驶员用车门之外的其他车门处，且在车门打开时接通的三路并联压力开关和布置在出租车行李箱中，由乘客行李的重力触发的压力传感器。

语音播放单元：采用语音芯片（ISD1810或ISD1820P语音电路），还可以购买用这些芯片制作的组件板（ISD1810M）。

控制单元：可以使用电子电路构成的控制单元或使用单片机作为控制单元。电子电路构成的控制单元，是自行设计的监控电路板，其作用是监测除驾驶员身旁车门之外的其他车门，一旦有一扇车门开启就接通语音部分的电源，使语音播放单元发出声音（“乘客注意！请带好自己的行李！”），连续播放约2 min后，切断电源，停止工作。单片机作为控制单元，采用型号为AT89S52的芯片，功能是监测除驾驶员身旁车门之外的其他车门，接收出租车行李箱中压力传感器的信号，根据是否有行李，分别触发单个或多个不同的语音播放单元。

2 控制单元的结构和工作原理

方案1：使用电子电路构成控制单元。控制电路的具体构成，如图2所示。由J1，J2（继电器）、IC（单电源运放）[3]、Tr（场效应管）、D（二极管）、电容及电阻等构成。其中：由J1触发且作为指示灯使用的D连接IC，IC所需要外部提供的虚地连接在IC的负电源脚，且还连接着调整电阻；IC为正电源供电；IC的正电源通过Tr并联连接着C（2 200 μF），C还并联88 kΩ充电电阻。图 2中：J1和 J2属 T05类微型继电器，型号为JRW-6M；IC型号为LM324，电源来自A点；Tr型号为3DJ6或3DJ7；D型号为2CP6。

在出租车的每个车门处都设置一个压力开关，车门打开时压力开关接通，压力开关将车门槛附近的一个D与车载12 V或24 V的直流电源接通，D亮。将控制单元的电源输入接点与D并联，车门打开时控制单元就与电源接通了，W7805稳压块就有5 V电压输出。此时IC的反相输入端有正电压输入，而正相输入端的电压由于并联C，电压暂时是0，IC有大约-4 V的电压输出。J1的控制线圈中有电流流过，J1的常开触点接通，语音播放单元与电源接通，播放提醒乘客的语句。语音播放的过程中，C通过88 kΩ电阻不停地充电，IC正相输入端电压上升，使得IC输出电压下降。大约经过120 s（时间长短可调），IC正相输入端电压接近4 V，正/反相输入电压之差接近0，IC无电压输出，J1触点断开，语音播放单元与电源断开，停止播放。车门打开时，常闭触点J2被切断，C经过88 kΩ的充电电阻充电。当车门重新关闭时，J2闭合，C通过J2的触点和1 kΩ的电阻放电，20 s之后，电压降至0.5 mV。通过改变充电电阻的阻值（图2中该电阻的阻值为88 kΩ），可以改变播放时间的长短，减小充电电阻能减短播放时间，加大充电电阻能加长播放时间。

提示语音播放时间与电容充放电的关系如下[4]：

1）电容放电。

式中：V0——经稳压模块后输出的电压，取4.4 V；

C——电容，取2 200 μF；

R——电阻，取1 kΩ；

t——放电时间，得2.2 s。

2）电容充电。

式中：V0——经稳压模块后输出的电压，取5 V；

C——电容，取2 200 μF；

R——电阻，取4 kΩ；

t——充电时间，得112 s。

方案2：同样是使用电子电路构成控制单元，控制电路的具体构成，如图3所示。

图 3 中：J1，J2，IC，Tr型号与图 2 相同；D 型号为2AP21；SCR型号为3CT1KA可控硅。

方案2与方案1基本相同，它的优点是稳定性更好，缺点是功耗稍大，但是不超过2 W，由于每次工作只有2～3 min，2 W功耗可以忽略。

方案3：使用单片机作为控制单元，其整体结构组成，如图4所示。全部系统由电源、控制单元、检测单元及语音播放单元四部分组成，其中电源和语音播放单元两部分与方案1相同。

控制单元：采用型号为AT89S52的芯片，自行设计开发[5]。其功能是监测除驾驶员身旁车门以外的其它车门、接收行李箱中压力传感器的信号，根据是否有行李，分别触发单个或多个不同的语音播放单元，如图4a所示。

检测单元：有2种传感器，一种是压力传感器，安置在行李箱里，由乘客行李的重力触发，向控制单元传送信号，当没有行李安放在其上面时，传感器无信号输出；另一种传感器是压力开关，共有3个，分别安装在除驾驶员身旁车门以外的其它车门上，车门开启则压力开关接通，向控制单元传送信号，车门关闭则压力开关断开，如图4c所示。

语音播放单元：采用语音芯片ISD1820P，还可以购买用这些芯片制作的组件板（ISD1810M），如图4d所示。

使用单片机作为控制单元的行李自动提醒系统的结构和工作原理如下。

K8作为总开关，通常情况下K8处于断开，不会发送任何信号给单片机。当有车门修理等特殊情况，不需要自动提醒系统工作时，可闭合K8，单片机P1.7引脚将收到低电平信号，单片机接收到该信号后，其它模块不工作，接收的信号不做处理。

在K8断开情况下的工作过程如下。

压力开关K5，K6，K7分别安装在汽车的右前门和后面两侧的车门上，当其中的任何一扇车门打开时，压力开关接通，向单片机对应引脚输入低电平信号。

系统有K5，K6，K7，K8 4个独立按键，其中K8为手动开关，通常K8接通，只是在修理车门等特殊情况下，用K8切断语音播放装置的电源。选用同型号的K5，K6，K7，分别安装在右前门和后面两侧的车门上，当其中的任何一扇车门打开时，压力开关接通，向控制单元输入触发信号，控制单元触发语音播放装置1，语音板发出声音（“乘客注意！请带好自己的随身物品！”），连续播放时间在控制程序里设定。当控制单元在接收到车门开启信号的同时，也接收了来自行李箱中的压力传感器信号，就将触发语音播放装置2，发出“乘客注意！请带好自己的随身物品！请带走行李箱中的行李！“乘客注意！请带好自己的随身物品！请带走行李箱中的行李！”的声音，连续播放时间可在控制程序里设定。

过程结束后，如果单片机没有同时接收到压力传感器的信号，即压力开关断开，系统将结束工作；如果单片机同时收到了压力传感器的信号，即压力开关闭合，单片机将再次发出高电平信号给ISD1820的PLAYE引脚，第2次触发语音播放装置2，发出“乘客注意！请带走行李箱中的行李物品！”的声音，连续播放时间同样可在控制程序里设定。

3 结论

阐述了自动提醒装置是如何提醒及其工作过程，解决了乘客下车开门时，提醒装置自动提醒乘客带走行李这一问题，试验结果验证了提醒系统的3种方案均能够按预定要求完成自动语音提示工作，技术效果优良；若使用单片机作为系统的控制单元，增加相应的模块，系统的功能还可扩展；该系统结构简单、体积小且安全性高，加装在出租车上很方便，实用性强，具有很大的经济价值和社会价值。