公交车防超载智能语音提示系统设计

O 引言
    对于大多数城市居民来说，公共交通系统是他们每天都要接触的。然而，随着城市化的加速发展。城市人口的迅速增长，城市公交系统也变得越来越拥挤。市民普遍感到乘公交车难，车上挤得难受。同时，由于公交车超载现象的普遍存在，因而也存在一定的安全隐患。2009年6月5日8时25分许，成都北三环附近一辆“川A49567”9路公交车发生燃烧，导致27人遇难72人受伤。值得注意的是，超载的交通负荷加剧了此次事故的损失，而其背后，则是城市化加速后的公共交通之困。事实上，成都遇到的公交难题也是全国性的。
    从现行法律上讲，给公交超载标准定性倒不太难。《道路交通安全法》明确指出，界定核载人数的标准是公安机关为机动车核发的行驶证上的核载人数。一般来说，就是按照机动车出厂时设置的座位数为准。那么，按照《道路交通安全法》，公交车是否超载一目了然。基于上述原因，本文提出了一种智能防超载及语音提示系统，该系统通过单片机控制反射式红外传感器来实现公交车的车载人数统计，并通过12864LCD进行显示，当车载人数超过车载上限时，在单片机的控制下，ISD4004语音模块将发出语音提示信息，进而达到智能控制防超载之目的。

1 系统原理
    本系统的原理框图如图1所示，它由AT89S52单片机、反射式红外计数模块和12864LCD显示模块、ISD4004语音提示模块等组成。本系统通过反射式红外计数模块采集公交车上下乘客数目，并送至单片机，再通过单片机来控制12864LCD显示当前乘客数量，当乘客数量超过车载人限时，ISD4004语音模块将进行语音提示，从而实现智能控制功能。

2 系统硬件组成
2．1 反射式红外计数模块
    (1)E18-D80NK传感器
    E18-D80NK传感器是一种红外线反射式接近开关传感器，可用于物体的反射式检测(如障碍物检测，流水线计数，门禁系统，自动冲水系统等)。该传感器具有体积小，能耗低，应用方便，稳定可靠等优点。E18-D80NK传感器的应用电路如图2所示。

    (2)反射式红外计数电路
    反射式红外计数模块的电路图如图3所示，该系统由两个AT89S52单片机进行控制，其中一个为主机，用于前门；另一个为从机，用于后门计数。四个E18-D80NK传感器(R／T1和R／112用于前门，R／T3和P／T4用于后门)用来检测人数；一个LCDl2864用于显示当前人数。P／T1和P／T2前后并列摆放。当P／T1先检测到有信号且R／T2随后检测到有信号时，表示有人上车，计数器加一；而当R／T2先检测到有信号且P／T1后检测到有信号时，表示有人下车，计数器减一，其余情况下计数器不变。R／T3和P／T4的摆放、计数原理与R／T1和R／T2相同。当从机通过红外传感器(R／T3和R／T4)检测到有人上下车时，可分别设置不同的标志位；从机再通过串口把标志位发给主机，主机根据接收到的不同标志对计数器进行加一或减一操作；主机自身也可以通过红外传感器(R／T1和P／T2)检测人的上下车，并根据人的上下车情况来对计数器进行加一或减一操作；处理完后再控制LCDl2864显示出车上的当前人数。

2．2 ISD4004语音提示模块
    ISD4004语音提示模块电路如图4所示，它主要由ISD4004语音芯片及外围电路构成。ISD4004的输入端接的是一个模拟输入信号，可连接一个驻极话筒来录制声音。从图中可以看出，AT89S52和ISD4004之间的连线较少，P1．1接ISD4004的片选引脚。用于控制ISD4004的选通。P1．2接ISD4004的串行输入引脚MOSI，以便从该引脚读入放音的地址。P1．3和P1．0分别接ISD4004的串行时钟引脚SCLK和串行输出引脚MISO。ISD4004的输出端接LM386功率放大器。LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器。

2．3 LCDl2864显示模块
    LCDl2864显示模块电路如图5所示。本模块主要由AT89S52和LCDl2864组成。LCDl2864是一种带中文字库，具有4位／8位并行、2线或3线串行多种接口方式。内含国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块，其显示分辨率为128x64。该电路中使用的是并行接口方式，这样可以加快显示速度．而且程序代码简单。图5中的LCD12864数据口要接上拉电阻，以使显示更加清楚。在编程显示中文字符时，要先设置显示字符的位置，再写入字符代码。在LCDl2864接收指令时，一定要先确认模块内部是否处于非忙状态，即先检测BF忙标志。再发送指令。

3 系统软件设计
    本系统的软件程序流程如图6所示，当系统上电时，首先要对系统进行初始化，然后调用显示子程序，接着运行反射式红外检测模块来采集信息，当检测到有乘客上车时，调用计数加程序，使计数器加一，并判断是否达到车载人限，若计数器没有达到车载人限，则返回显示子程序，继续扫描；若计数器达到了车载人限，则调用语音提示程序，同时发出相关超载提示语音。同理，若有乘客下车时，则调用计数减程序，使计数器减一，并返回到显示子程序，继续扫描。

4 结束语
    本文设计的智能公交车防超载语音提示系统，主要通过在公交车前后门分别安装一对E18-D80NK传感器来实现双向可逆计数功能。系统安装时，要求每对E18-D80NK传感器都要并列放置，每对传感器之间保持3～5 cm的距离，以方便乘客能先后通过每对传感器，从而进行准确的判断。同时，电路连接要准确。此系统可根据人体的不同运动方向自动进行加减计数，可对乘客从前后门上下车方向进行准确的判定及检测。该方法突破了单向反射式红外计数器的局限。经反复测试，本系统工作稳定可靠，抗干扰能力强，计数装置反应灵敏，计数准确，语音提示功能完善，能满足实时性要求。