公交车智能安全监测系统的设计
【】为改善公交车频繁出现安全事故的现状，降低安全隐患保障人民生命财产安全设计了公交车智能安全监测系统。基于单片机的公交车安全智能检测系统采用单片机作为微控制核心，并通过烟雾传感器、温度传感器检测温度以及红外对管灯主要的传感器进行数据采集。通过红外对管实时检测当前公交车的人数，使用温度检测电路检测当前车内的温度，监测的温度设有两个警戒值，通过按键电路可以设置温度警戒值的示数；超过第一警戒值的时候开启降温，超过第二警戒值并且检测到有烟雾或者可燃性气体的时候开启灭火系统蜂鸣器报警。液晶显示屏用来显示实时人数和温度示数以及高和低警戒值。该系统具有模块化、智能化、集成化特点，在公交车安全保障方面有一定推广价值。
[key words] : single chip microcomputer, temperature detection, smoke detection, statistical extinguishing system. 目录
一、引言 1
（一）研究背景 1
（二）研究目的 1
二、系统方案论证 2
（一） 系统方案论证 2
1. 控制模块 2
2. 温度检测模块 2
3. 人数检测模块 3
4. 烟雾检测模块 3
5. 显示模块 3
6. 电源模块 3
（二）最终方案 4
三 、硬件电路 5
（一）单片机及其最小系统 5
（二）人数检测电路 6
（三）烟雾检测电路 7
（四）电源电路 7
（五）显示电路 7
（六）温度检测电路 8
（七）报警电路 8
四、软件设计 9
（一）主程序设计 9
（二）显示子程序设计 10
（三）人数检测子程序 11
五、 系统调试 12
（一）系统调试 12
（二）系统仿真 13
总结 14
参考文献 15
致谢 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
附录三 元器件清单 19
附录四 实物图 20
附录五 源程序 21
一、引言
（一）研究背景
随着我国经济的飞速发展、人口的不断增加，城市的公共交通系统也在日益的增加。如今，公交车已然成为主要的公共交通出行的工具，乘坐公交车的 人数占全国人口总人数的很大一部分。正因为越来越多的选择公共交通出行，其中暗藏的安全问题已经不容忽视。现有公交车虽然有专门的安全锤但是并没有一整套比较完整的灭火系统。如果发生火灾的时候，撤退不及时就极有可能照成不可挽回的损失。
公交车上的乘客都是来去匆匆，上下班的高峰期的时候人流量更是非常的大，公交车也是经常性的出现超载的现象。如果火灾发生在这个时候的话极有可能造成的人员伤亡和财产的损失，极端情况下更会引发踩踏事件的发生。
近年来，全国各地频频出现的公交车自然、爆炸以及恶意的人为纵火案件，比如2014年七月五号杭州七路公家车因为人为纵火的原因，照成车内突然烧起的大火使得乘客没有时间及时的逃生，事故一共造成了30几人受伤。给人民带来了极大的财产损失和心里上的恐慌。同一天的广州一辆301路公交车突然发生爆炸起火，公交车瞬间烧的只剩下一副铁架。
（二）研究目的
针对目前的市场上公交车严重的安全问题和落后的灭火机制出现的现状，以提高公交车的安全性能为主要目的，研究出一套比较完善的公交车智能安全系统。主要的研究内容如下：
检测当前公交车人数；
高温无烟时启动降温系统 ；
根据温度检测与烟雾检测配合使用对火灾报警。
二、系统方案论证
综合系统的几个重要的测量参数，需要烟雾传感器、温度传感器以及红外对管灯电路进行数据采集，并发送给单片机进行数据处理。通过红外对管实时检测当前公交车的人数，使用温度检测电路检测当前的温度，温度分为第一第二警戒值；超过第一警戒值的时候开启降温，超过第二警戒值并且检测到有烟雾或者可燃性气体的时候开启灭火系统蜂鸣器报警。系统硬件框图如图21所示。
图21系统框图
系统方案论证
控制模块
作为设计的控制中枢，对于控制器的控制速率、精准度以及稳定性的要求是重中之重。
方案一 52单片机。52单片机功能强大，性能也比较稳定。C语言的简单易编程的特点有利于硬件的开发，温度检测与烟雾传感器之间的相互协作构成公交车安全的屏障。
方案二 采取STC12C5A60S2作为系统的处理器。STC12C5A60S2所有的元器件都会集成封装在一起的，具有强大的运算能力，不但体积比较小而且处理数据的速度也特别的快。
这两种方案进行考虑的话，首先52单片机抗干扰能力以及运算的速率都符合本设计的要求，STC12C5A60S2是52单片机的升级版本，在串口方面可以拥有更多的使用空间。但是本设计运用52单片机更加的经济实惠性价比更加好，所以选择方案一更加合适。
温度检测模块
温度测量也是温度检测模块重要的系统参数，对于温度采集的灵敏度要求比较高，是报警电路能够及时报警的前提保证。
方案一 采取DS18B20温度检测传感器检测当前的温度，其芯片使用方便，可以直接输出数字信号便于处理。温度测量范围符合要求。
方案二 使用热敏电阻检测当前的温度，利用热敏电阻随温度的变化，改变电阻的阻值，从而改变电路的电压值。来达到检测温度的目的。
对于这两个方案而言，使用热敏电阻进行检测温度的灵敏度低，不能实时的反应出当前温度的准确数值，导致系统的降温与灭火系统不能及时的反应。达不到设计要求。所以选择方案一作为温度检测模块。
人数检测模块
方案一 采取红外热式传感器，当有人靠近的时候传感器将数据传输给单片机，利用单片机进行计数。
方案二 采取LM339电压比较器，根据比较器的原理输出相应的电压，根据红外接收管与发射管的变化产生的不同的电压控制系统灯光的亮灭。
本设计需要对出入公交车的人数进行准确的计数，使用红外热释传感器只能检测当前有人靠近传感器，并不能准确的检测当前车内出入人数的准确情况。所以选择方案二更为合适。
烟雾检测模块
烟雾检测与温度是系统检测是否有火灾发生的两个主要的判定标准，所以温度与烟雾检测的精确度对于系统的灵敏度的提升有着长远的意义。
方案一 采用MQ2烟雾传感器，该烟雾传感器灵敏度高、抗干扰性强以及驱动电路简单等特点。
[key words] : single chip microcomputer, temperature detection, smoke detection, statistical extinguishing system. 目录
一、引言 1
（一）研究背景 1
（二）研究目的 1
二、系统方案论证 2
（一） 系统方案论证 2
1. 控制模块 2
2. 温度检测模块 2
3. 人数检测模块 3
4. 烟雾检测模块 3
5. 显示模块 3
6. 电源模块 3
（二）最终方案 4
三 、硬件电路 5
（一）单片机及其最小系统 5
（二）人数检测电路 6
（三）烟雾检测电路 7
（四）电源电路 7
（五）显示电路 7
（六）温度检测电路 8
（七）报警电路 8
四、软件设计 9
（一）主程序设计 9
（二）显示子程序设计 10
（三）人数检测子程序 11
五、 系统调试 12
（一）系统调试 12
（二）系统仿真 13
总结 14
参考文献 15
致谢 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
附录三 元器件清单 19
附录四 实物图 20
附录五 源程序 21
一、引言
（一）研究背景
随着我国经济的飞速发展、人口的不断增加，城市的公共交通系统也在日益的增加。如今，公交车已然成为主要的公共交通出行的工具，乘坐公交车的 人数占全国人口总人数的很大一部分。正因为越来越多的选择公共交通出行，其中暗藏的安全问题已经不容忽视。现有公交车虽然有专门的安全锤但是并没有一整套比较完整的灭火系统。如果发生火灾的时候，撤退不及时就极有可能照成不可挽回的损失。
公交车上的乘客都是来去匆匆，上下班的高峰期的时候人流量更是非常的大，公交车也是经常性的出现超载的现象。如果火灾发生在这个时候的话极有可能造成的人员伤亡和财产的损失，极端情况下更会引发踩踏事件的发生。
近年来，全国各地频频出现的公交车自然、爆炸以及恶意的人为纵火案件，比如2014年七月五号杭州七路公家车因为人为纵火的原因，照成车内突然烧起的大火使得乘客没有时间及时的逃生，事故一共造成了30几人受伤。给人民带来了极大的财产损失和心里上的恐慌。同一天的广州一辆301路公交车突然发生爆炸起火，公交车瞬间烧的只剩下一副铁架。
（二）研究目的
针对目前的市场上公交车严重的安全问题和落后的灭火机制出现的现状，以提高公交车的安全性能为主要目的，研究出一套比较完善的公交车智能安全系统。主要的研究内容如下：
检测当前公交车人数；
高温无烟时启动降温系统 ；
根据温度检测与烟雾检测配合使用对火灾报警。
二、系统方案论证
综合系统的几个重要的测量参数，需要烟雾传感器、温度传感器以及红外对管灯电路进行数据采集，并发送给单片机进行数据处理。通过红外对管实时检测当前公交车的人数，使用温度检测电路检测当前的温度，温度分为第一第二警戒值；超过第一警戒值的时候开启降温，超过第二警戒值并且检测到有烟雾或者可燃性气体的时候开启灭火系统蜂鸣器报警。系统硬件框图如图21所示。
图21系统框图
系统方案论证
控制模块
作为设计的控制中枢，对于控制器的控制速率、精准度以及稳定性的要求是重中之重。
方案一 52单片机。52单片机功能强大，性能也比较稳定。C语言的简单易编程的特点有利于硬件的开发，温度检测与烟雾传感器之间的相互协作构成公交车安全的屏障。
方案二 采取STC12C5A60S2作为系统的处理器。STC12C5A60S2所有的元器件都会集成封装在一起的，具有强大的运算能力，不但体积比较小而且处理数据的速度也特别的快。
这两种方案进行考虑的话，首先52单片机抗干扰能力以及运算的速率都符合本设计的要求，STC12C5A60S2是52单片机的升级版本，在串口方面可以拥有更多的使用空间。但是本设计运用52单片机更加的经济实惠性价比更加好，所以选择方案一更加合适。
温度检测模块
温度测量也是温度检测模块重要的系统参数，对于温度采集的灵敏度要求比较高，是报警电路能够及时报警的前提保证。
方案一 采取DS18B20温度检测传感器检测当前的温度，其芯片使用方便，可以直接输出数字信号便于处理。温度测量范围符合要求。
方案二 使用热敏电阻检测当前的温度，利用热敏电阻随温度的变化，改变电阻的阻值，从而改变电路的电压值。来达到检测温度的目的。
对于这两个方案而言，使用热敏电阻进行检测温度的灵敏度低，不能实时的反应出当前温度的准确数值，导致系统的降温与灭火系统不能及时的反应。达不到设计要求。所以选择方案一作为温度检测模块。
人数检测模块
方案一 采取红外热式传感器，当有人靠近的时候传感器将数据传输给单片机，利用单片机进行计数。
方案二 采取LM339电压比较器，根据比较器的原理输出相应的电压，根据红外接收管与发射管的变化产生的不同的电压控制系统灯光的亮灭。
本设计需要对出入公交车的人数进行准确的计数，使用红外热释传感器只能检测当前有人靠近传感器，并不能准确的检测当前车内出入人数的准确情况。所以选择方案二更为合适。
烟雾检测模块
烟雾检测与温度是系统检测是否有火灾发生的两个主要的判定标准，所以温度与烟雾检测的精确度对于系统的灵敏度的提升有着长远的意义。
方案一 采用MQ2烟雾传感器，该烟雾传感器灵敏度高、抗干扰性强以及驱动电路简单等特点。
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