一种客车超载控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种客车超载控制系统，包括检测单元、显示单元、报警单元、按键预置单元、继电器单元及控制单元。通过检测单元的两组传感器及方向识别电路检测上车和下车人数，并由控制单元计算车上实际人数。随后控制单元将实际人数与预置人数进行比较，决定是否阻止汽车启动。需要时，控制单元控制继电器单元断开汽车启动装置使汽车无法启动，直到超载现象消除为止。同时，该系统还配有报警单元及显示单元，超载时进行报警，也对车上人数及上限人数进行实时显示。整个系统以控制单元的单片机为控制核心，辅以其他辅助模块共同执行超载控制工作，结构简单，可操作性较好，且成本低廉，非常适合广泛应用于治理客车超载的现象。
【专利说明】一种客车超载控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及检测客车超载设备领域，具体涉及一种客车超载控制系统。
【背景技术】
[0002]随着生活水平的不断提高，人们外出打工，探亲，旅游的人数越来越多，致使汽车超载现象频频出现。车辆超载不仅严重影响路面使用寿命，也会对汽车自身的制动性能、转向性能和轮胎产生重大影响，缩短了车辆使用寿命，且易发生交通事故。
[0003]目前已经有些客运车辆上安装了防止超载的“安全行车记录仪”，但是，安全行车记录仪仍有不足之处，如:
[0004]一、安全行车记录仪属于事后监督，被动防范，对驾驶人违反安全操作规程的行为只能在事后调取数据来检查监督。
[0005]二、安全行车记录仪不能及时阻止驾驶人的交通违法行为，若遇到个别唯利是图的驾驶人，或主管部门事后检查不力，记录仪将成为一个不起作用的摆设。
[0006]安全行车记录仪可以在一定程度上减少超载现象发生，但在节假日和农忙等客流高峰期，超载现象仍屡禁不止。因此，采取行政监督管理的同时，通过技术手段来消除客车超载的现象具有重要的意义和实用价值。因此，开发一种用于治理车辆超载的限制装置十分必要。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种客车超载控制系统，以解决现有技术不便控制列车超载的问题。
[0008]本发明提供的客车超载控制系统，包括:
[0009]检测单元，包括第一传感器、第二传感器以及方向识别电路，用于检测上车人数及下车人数，并输出；
[0010]显示单元，用于显示预置的上限人数及客车内的实际人数；
[0011]报警单元，用于在实际人数大于预置上限人数时进行报警；
[0012]按键预置单元，用于手动设置客车人数上限值，并输出；
[0013]继电器单元，用于控制客车启动装置；
[0014]控制单元，用于接收预置的上限人数信息与来自检测单元的上车人数及下车人数信息，并计算当前客车实际人数，将实际人数与上限人数输出给显示单元显示，同时对实际人数与上限人数进行比较判断；当实际人数超出上限人数时，控制报警单元进行报警，同时控制继电器单元关闭客车启动装置。
[0015]较佳地，所述第一传感器包括一发送元件和一接收元件，所述发送元件为红外发光二极管，所述接收元件为红外光-电转换元件；所述接收元件接收所述发送元件的红外光，并将红外光转换成电信号输出；所述第二传感器与所述第一传感器组成相同，第一传感器与第二传感器分别安装在车门的靠近内侧位置和靠近外侧位置处；所述接收元件与所述发送元件分别安装在车门的左右两侧。
[0016]较佳地，所述方向识别电路包括第一 D触发器和第二 D触发器；所述第一 D触发器的置位端和所述第二 D触发器的置位端相连，所述第一 D触发器的第一信号输出端的信号输出至所述第二 D触发器的数据端，所述第二 D触发器的第一信号输出端的信号输出至所述第一 D触发器的数据端；所述第一传感器的输出经两次非门后输入所述第一触发器的复位端，所述第二传感器的输出经两次非门后输入所述第二触发器的复位端；所述第一传感器的输出经一次非门后输入所述第一触发器的时钟端，所述第二传感器的输出经一次非门后输入所述第二触发器的时钟端；所述第一 D触发器的第二信号输出端的信号输出至控制单元，所述第二 D触发器的第二信号输出端的信号输出至控制单元；所述第一 D触发器的第一信号输出端的信号与第二信号输出端的信号极性相反；所述第二 D触发器的第一信号输出端的信号与第二信号输出端的信号极性相反。
[0017]较佳地，所述显示单元包括一 IXD液晶显示芯片及其外围电路，所述显示芯片的读写数据输入端与控制单元相连。
[0018]较佳地，所述报警单元包括一扬声器，所述扬声器与一 PNP型三极管的集电极相连，所述三极管的基极与一限流电阻相连，控制单元的输出电平加载在该电阻上。
[0019]较佳地，所述按键预置单元包括第一按键以及第二按键，所述第一按键及第二按键的输出端与控制单元相连；其中，第一按键用于数值加操作，第二按键用于数值减操作。
[0020]较佳地，所述继电器单元包括一继电器及其控制回路，所述控制回路的控制电平来自控制单元；其中，所述继电器的常闭状态为导通汽车启动装置状态；当控制电平为高电平时，继电器断开，则汽车启动装置所在回路断开。
[0021]较佳地，所述控制单元包括一单片机芯片及该单片机芯片的外围电路。
[0022]较佳地，所述单片机芯片接收来自按键预置单元的数据，以及检测单元的上车人数和下车人数数据，并计算车上人数，同时控制显示单元显示车上人数及上限人数信息；当车上人数大于预置单元输入的数据时，单片机芯片控制报警单元进行报警，同时控制继电器单元关闭客车启动装置。
[0023]本发明提供的客车超载控制系统通过两组传感器及方向识别电路来检测上车和下车人数，并将上车及下车人数数据传输给控制器单元计算车上实际人数，并由控制器单元将实际人数与预置的最大值进行比较，根据比较结果决定是否对客车的启动单元执行强制制动。同时，该系统还配有报警单元及显示单元，超载时进行报警，也对车上人数及上限人数进行实时显示。整个系统以单片机为控制核心，辅以其他辅助模块共同执行超载控制工作，结构简单，可操作性较好，且成本低廉，非常适合广泛地用于治理客车超载的现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明的汽车超载控制系统结构图；
[0025]图2为本发明实施例的汽车超载控制系统传感器安装示意图；
[0026]图3为本发明实施例优选的红外检测模块电路示意图；
[0027]图4为本发明实施例的汽车超载控制系统方向识别电路结构图；
[0028]图5为本发明实施例优选的显示单元电路示意图；
[0029]图6为本发明实施例优选的报警电路示意图；
[0030]图7为本发明实施例优选的按键预置单元电路示意图；
[0031]图8为本发明实施例优选的继电器控制电路示意图；
[0032]图9为本发明的实施例优选的控制单元电路示意图。
【具体实施方式】
[0033]下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0034]实施例1
[0035]本实施例提供了一种客车超载控制系统，具体地，如图1所示，该系统包括:检测单元1，检测单元I包括第一传感器11、第二传感器12以及方向识别电路13，检测单元I用于检测上车人数及下车人数，并输出；显示单元2，用于显示预置的上限人数及客车内的实际人数；报警单元3，用于在实际人数大于预置上限人数时进行报警；按键预置单元4，用于手动设置客车人数上限值，并输出；继电器单元5，用于控制客车启动装置；控制单元6，用于接收预置的上限人数信息与来自检测单元的上车人数及下车人数信息，并计算当前客车实际人数，将实际人数与上限人数输出给显示单元显示，同时对实际人数与上限人数进行比较判断；当实际人数超出上限人数时，控制报警单元进行报警，同时控制继电器单元关闭客车启动装置。
[0036]其中，第一传感器11及第二传感器12分别安装于车门两侧，且一个靠近内侧一个靠近外侧，用于检测乘客上下车动作，并将检测信号传输给方向识别电路13，由方向识别电路13判断乘客是上车还是下车，并将上车及下车人数数据传输给控制单元6。
[0037]优选地，检测模块采用红外检测模块电路，其中，第一传感器11包括一发送元件和一接收元件，发送元件设置于车门左右两侧中的一侧，接收元件设于车门左右两侧中与发送元件所在处相对的一侧，如图2所示。发送元件为红外发光二极管，接收元件为红外光-电转换元件。接收元件接收发送元件的红外光，并将红外光转换成电信号输出。第二传感器12的组成与第一传感器相同。本实施例中，两传感器优选工作电路如图3所示，对于第一传感器11，发送元件IRO发送红外光信号，接收元件ISO接收红外光信号并转换成为可使自身导通的电信号。发送元件IRO与电阻RlO串联后与串联的接收元件ISO和电阻R9并联，该并联电路一端加载有直流电源另一端接地。当有乘客上车或下车时，会阻挡两红外光信号被相应的接收元件接收，从而使得接收元件ISO处于截止状态，此时，接收元件ISO和电阻R9间的引线输出一个脉冲信号。第二传感器12的工作原理与第一传感器相同。由于第一传感器11与第二传感器12分别位于车门的内侧和外侧，因此两传感器输出的电脉冲信号存在一定的时间差，为后续判断乘客行走方向提供依据。
[0038]第一传感器11与第二传感器12输出的脉冲信号传输给方向识别电路13,即可对乘客的上车或下车动作进行区分。方向识别电路13包括第一 D触发器和第二 D触发器，如图4所示，第一 D触发器的置位端SI和所述第二 D触发器的置位端S2相连，第一 D触发器的第一信号输出端这输出信号的信号输入输出至第二 D触发器的数据端D2，第二 D触发器的第一信号输出端的信号输出至输出信号输入第一 D触发器的数据端Dl。第一传感器11的输出信号经两次非门后输入第一 D触发器的复位端Rl,第二传感器12的输出信号经两次非门后输入第二 D触发器的复位端R2。第一传感器11的输出信号经一次非门后输入第一 D触发器的时钟端CLK1,第二传感器12的输出信号经一次非门后输入第二 D触发器的时钟端CLK2。第一传感器D触发器11的第二信号输出端Ql的信号输出至控制单元，第二传感器D触发器12的第二信号输出端Q2的信号输出至控制单元。其中，第一 D触发器的第一信号信号输出端的信号与第二信号输出端的信号极性相反；第二 D触发器的第一信号输出端的信号与第二信号输出端的信号极性相反
[0039]该方向识别电路的工作原理为:双D触发器的D端与&相连，则触发器特征方程为Qn =D。当时钟信号CLK = 0(即传感器输入信号为O时)，D触发器的Q端丨j M呆持逻辑状态不变；当CLK= I时，即D触发器时钟信号的上升沿到达时，Q端与G ,彳的状态进行翻转，转变为相反的逻辑状态。其特性如下表所示:
[0040]双D触发器边沿特性触发表
[0041]
c~[r~is~[d~Iq11+1
~?~~?
~ox!
I~?~I~~q"~
I~?~?~?~?
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[0042]当没有乘客经过车门时，传感器1、2均输出为高电平，经反相器处理后，输出为低电平。D触发器的复位端和置位端为低电平有效，对触发器的置位端接入+5V进行屏蔽。在没有乘客上车时，两个D触发器的时钟信号CLK1、CLK2均等于0，Q1 = O, Q2 = O, Dl = 0，D2 = O。当有乘客上车时，乘客先经过第一传感器，此时第一传感器输出信号为低电平，经过一个反相器后变为高电平，CLKl = O, CLK2 = I ；D1 = O, D2 = I ；Q1 = O, Q2 = 1，即 Q2的状态发生翻转。当乘客离开第一传感器时，此时CLKl = O, Dl = O, Rl = I, Dl触发器的
Ql和巧端状态将会保持不变，CLK2 = 0，R2 = 1，Q2 = I也保持为高电平状态。当乘客进入第二传感器的监测时，第二传感器输出低电平，这样CLKl = 1，CLK2 = O, Dl = 1，D2 =
0，Ql = 1，Q2 = 0，Q2和运的逻辑状态进行翻转Q2 = 0，Ql的逻辑状态保持不变。
[0043]在上车这一过程中，只有Q2和运状态发生了变化，从低电平为高电平再变为低电平。产生了一个可由单片机TO端识别的脉冲信号。本实施例电路的设计，TO端为乘客上车动作信号的输入端，从而实现了辨别乘客运动方向的功能。同理，当乘客下车时也会产生一个相应的脉冲信号接入Tl端，在实施例中Tl端是乘客下车动作信号的输入端。
[0044]上述实施方式中，利用两传感器采集上车及下车人数信息，并将上、下车信号传输给方向识别电路识别上下车动作，传输给控制单元计算出列车的实际人数，由控制器单元将实际人数与上限人数进行对比判断，如超载发生，则自动关闭客车启动装置并报警，实现了有效计算乘车人数并在超载后对列车直接制动，解决了目前汽车超载问题中无法自动识别乘客人数并及时制动的问题。
[0045]显示单元2包括一 IXD液晶显示芯片及其外围电路，显示芯片的读写数据输入端与控制单元相连。优选地，本实施例显示单元采用如图5所示的电路结构，其中，显示芯片采用型号为IXD1602的液晶显示芯片，7?14号引脚为数据传输端，由控制单元将需显示的数据信息经数据传输端输入显示芯片进行显示。
[0046]报警单兀3包括一扬声器,扬声器与一 PNP型三极管的集电极相连,三极管的基极与一限流电阻相连，控制单元的输出电平加载在该电阻上。如图6所示，当控制单元加载在电阻R2上的电平为高电平时，三极管Ql导通，则扬声器LSl内有电流流过，发出报警。
[0047]按键预置单元4包括一个第一按键SI以及第二按键S2，第一按键SI与第二按键S2的输出端与控制单元相连，其中第一按键SI用于数值加操作，第二按键S2用于数值减操作。如图7所示，第一按键SI与第二按键S2分别与一个上拉电阻串联，上拉电阻上加载有直流电源，Vl端口为第一按键SI的输出端口，V2端口为第二按键S2的输出端口。当第一按键SI或第二按键S2闭合时，相应电路导通，输出端口 Vl或V2输出一个高电平信号给控制单元。使用时，根据车载上限人数进行数次按键，由控制单元对电平信号进行加或减计数，实现车载人数最大值的预置。
[0048]继电器单元5包括一继电器及其控制回路，控制回路的控制电平来自控制单元；其中，继电器的常闭状态为导通汽车启动装置状态；当控制电平为高电平时，继电器断开，汽车启动装置所在回路断开而无法启动汽车。如图8所示，为本实施例继电器单元的优选电路结构，汽车启动装置的锁定部分通过在点火线路中加一个继电器控制开关实现。该继电器控制回路包含一个PNP型三极管Q5，三极管Q5的基极与一限流电阻R14相连，继电器开关的常开状态端与三极管的集电极相连，继电器的常闭状态为汽车的点火线路状态，继电器开关的固定端与车门控制电机相连，三极管的发射极加载有+5V直流电源，控制单元的电平信号加载在R14上。当汽车超载时，控制单元输出一高电平信号加在R14上，此时三极管导通，继电器由常闭状态变为断开状态，点火线路断开，汽车无法启动。此外，该电路中继电器开关的常开状态端与三极管的集电极相连，且该常开状态端与固定端还与一二极管D5并联，同时与串联的R7及LED灯D6相并联。二极管D5可以吸收继电器线圈在断电时产生的反电势，防止干扰。当继电器断开时，即三极管导通时，LED灯D6工作，可以对继电器断开状态进行指示，即显示当前汽车无法启动。
[0049]控制单元6包括一单片机芯片及该单片机芯片的外围电路。优选地，本实施例控制单元6的电路如图9所示，单片机芯片Ul采用AT89C52单片机，为了简化控制单元结构，这里采用单片机最小系统，即以最少的配置来实现单片机的正常工作。控制单元6中，单片机Ul的外围电路分别为复位电路和时钟电路(振荡电路)。其中，复位电路包括一组串联的电容C3和电阻R1，复位端RST为电容C3和电阻Rl的中间节点。时钟电路包括一晶振Yl,晶振两端分别通过电容Cl和C2接地，同时晶振两端的XTALl和XTAL2端为晶振信号输出端，用于为单片机Ul提供标准的时钟信号。
[0050]此外，单片机Ul的Pl.4引脚为报警信号输出端，需报警时输出高电平。Pl.3引脚为继电器控制信号输出端，需将继电器断开时输出高电平。P3.6引脚为第二按键S2信号输入端，按键动作发生时，写入高电平信号，由单片机Ul进行数值减运算；P3.7引脚为第一按键SI信号输入端，按键动作发生时，写入高电平信号，由单片机Ul进行数值加运算。单片机Ul的引脚P0.0?P0.7分别与IXDl的DBO?DB7相连，用于输出车上人数信息数据给显示单元。
[0051]工作时，单片机芯片Ul接收来自按键预置单元4的数据，以及检测单元I的上车人数和下车人数数据，并计算车上人数，同时控制显示单元2显示车上人数及上限人数信息。当车上人数大于预置单元输入的数据时，单片机芯片控制报警单元3进行报警，同时控制继电器单元5关闭客车启动装置。本发明的汽车超载控制系统以单片机为控制核心，辅以检测单元、按键预置单元、显示单元、报警单元及继电器单元几个模块共同执行超载控制工作，可实现对上下车人数的统计，最大乘客数的设置以及当前车载人数及最大车载人数的显示，超载时报警并阻止客车启动。系统结构简单，功能全面，可操作性较好，且采用单片机及其他辅助电路的方式成本低廉，非常适合广泛地用于治理客车超载的现象。
[0052]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种客车超载控制系统，其特征在于，包括: 检测单元，包括第一传感器、第二传感器以及方向识别电路，用于检测上车人数及下车人数，并输出； 显示单元，用于显示预置的上限人数及客车内的实际人数； 报警单元，用于在实际人数大于预置上限人数时进行报警； 按键预置单元，用于手动设置客车人数上限值，并输出； 继电器单元，用于控制客车启动装置； 控制单元，用于接收预置的上限人数信息与来自检测单元的上车人数及下车人数信息，并计算当前客车实际人数，将实际人数与上限人数输出给显示单元显示，同时对实际人数与上限人数进行比较判断；当实际人数超出上限人数时，控制报警单元进行报警，同时控制继电器单元关闭客车启动装置。
2.根据权利要求1所述的客车超载控制系统，其特征在于，所述第一传感器包括一发送元件和一接收元件，所述发送元件为红外发光二极管，所述接收元件为红外光-电转换元件；所述接收元件接收所述发送元件的红外光，并将红外光转换成电信号输出； 所述第二传感器与所述第一传感器组成相同，第一传感器与第二传感器分别安装在车门的靠近内侧位置和靠近外侧位置处；所述接收元件与所述发送元件分别安装在车门的左右两侧。
3.根据权利要求2所述的客车超载控制系统，其特征在于，所述方向识别电路包括第一 D触发器和第二 D触发器； 所述第一 D触发器的置位端和所述第二 D触发器的置位端相连，所述第一 D触发器的第一信号输出端的信号输出至所述第二 D触发器的数据端，所述第二 D触发器的第一信号输出端的信号输出至所述第一 D触发器的数据端； 所述第一传感器的输出经两次非门后输入所述第一触发器的复位端，所述第二传感器的输出经两次非门后输入所述第二触发器的复位端； 所述第一传感器的输出经一次非门后输入所述第一触发器的时钟端，所述第二传感器的输出经一次非门后输入所述第二触发器的时钟端； 所述第一 D触发器的第二信号输出端的信号输出至控制单元，所述第二 D触发器的第二信号输出端的信号输出至控制单元； 所述第一 D触发器的第一信号输出端的信号与第二信号输出端的信号极性相反；所述第二 D触发器的第一信号输出端的信号与第二信号输出端的信号极性相反。
4.根据权利要求1所述的客车超载控制系统，其特征在于，所述显示单元包括一LCD液晶显示芯片及其外围电路，所述显示芯片的读写数据输入端与控制单元相连。
5.根据权利要求1所述的客车超载控制系统，其特征在于，所述报警单元包括一扬声器，所述扬声器与一 PNP型三极管的集电极相连，所述三极管的基极与一限流电阻相连，控制单元的输出电平加载在该电阻上。
6.根据权利要求1所述的客车超载控制系统，其特征在于，所述按键预置单元包括第一按键以及第二按键，所述第一按键及第二按键的输出端与控制单元相连；其中，第一按键用于数值加操作，第二按键用于数值减操作。
7.根据权利要求1所述的客车超载控制系统，其特征在于，所述继电器单元包括一继电器及其控制回路，所述控制回路的控制电平来自控制单元；其中，所述继电器的常闭状态为导通汽车启动装置状态；当控制电平为高电平时，继电器断开，则汽车启动装置所在回路断开。
8.根据权利要求1所述的客车超载控制系统，其特征在于，所述控制单元包括一单片机芯片及该单片机芯片的外围电路。
9.根据权利要求8所述的客车超载控制系统，其特征在于，所述单片机芯片接收来自按键预置单元的数据，以及检测单元的上车人数和下车人数数据，并计算车上人数，同时控制显示单元显示车上人数及上限人数信息； 当车上人数大于预置单元输入的数据时，单片机芯片控制报警单元进行报警，同时控制继电器单元关闭客车启动装置。
【文档编号】B60Q5/00GK104129335SQ201410338713
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】王晓兰, 蒋中 申请人:苏州经贸职业技术学院