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[關鍵詞]超載紅外檢測單片機報警鎖定
一、引言
針對我國國情,設計了一種客車載乘人員檢測系統,當超過規定人數時,便鎖定汽車執行機構,使之無法啟動。主要任務有:⑴能夠手動設置人數上限并對其進行顯示。⑵能夠實時顯示出車廂內乘客的實際人數。⑶光報警信號要實現閃爍功能。⑷聲音報警電路可由蜂鳴器完成。
二、系統原理
系統的前端檢測部分有兩個熱釋電紅外傳感器安裝于車的前后兩個門上前門的傳感器用于檢測上車人員,后門的傳感器用于檢測下車人員,車門開時系統及時啟動,由于熱釋電紅外傳感器可檢測到人體發射的紅外線且與穿衣多少無關,因此比較可靠。當有人上車時,紅外傳感器檢測上車人數,單片機累加計數并通過LED屏顯示;當有人下車時單片機減法計數。由于單片機內預設規定人數,當超過此人數時,單片機控制汽車鎖定執行機構使其無法啟動,并以LED屏顯示數字。
三、系統的硬件構成及功能設計
1.控制單元。控制單元主要完成檢測信號處理,并根據處理結果通過LED實時顯示人數,當人數超出規定時,產生汽車執行機構的鎖定控制信號和報警信號。利用51單片機作為控制單元。因為51是一個低功耗、高性能的8位單片機。
2.熱紅外檢測單元。紅外傳感器采用對紅外光線最敏感的光敏原件以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線,并將其轉變為電壓信號,經搜索資料確定可使用美國的傳感元件———熱釋電紅外傳感器KDS9。它能鑒別出運動的生物與其他非生物。下圖是其雙探測元熱釋電紅外傳感器的結構。
使用時,D端接電源正極,G端接電源負極,S端為信號輸出。該傳感器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起,目的是消除因環境和自身變化引起的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號及內部相互抵消的原理來使傳感器得到補償。對于輻射至傳感器的紅外輻射,熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元上,從而使傳感器輸出電壓信號。制造熱釋電紅外探測元鍺二極管材料,它的探測波長最敏感范圍為1.5μm左右。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度,該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長范圍的紅外輻射通過外,還能將燈光、陽光和其他紅外輻射拒之門外。
本系統中,當人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元上時,電路中的傳感器將輸出電壓信號,應對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進行放大。可以運用集成運算放大器來進行兩級放大,以使其獲得足夠的增益。當傳感器探測到人體輻射的紅外線信號并經放大后送給窗口比較器時,若信號幅度超過窗口比較器的上下限,則系統將輸出高電平信號;無異常情況時則輸出低電平信號。比較器的上下限電壓即參考電壓分別設為3.8V和1.2V。將這個高低電平變化的信號上升沿信號作為單片機P3.0的輸入信號,設計中采用中斷方式來檢測。
3.報警部分。當單片機判斷出車上人員數量超出規定時,將通過P1.0口輸出1kHz的音頻信號驅動揚聲器,作報警信號,經查閱資料確定電路可使用音頻放大集成芯片LM386。
4.鎖定部分。鎖定部分通過在點火線路中加一繼電器控制開關來實現。當單片機判斷出車上人員數量超出規定時,將通過P1.5口輸出一高電平,繼電器工作,從而使點火線路斷開,無法啟動。
5.乘員數顯示部分。由于客車載人數目都在100人以內,所以用兩個7段LED已經足夠。本設計采用P2和P0口的輸出來驅動兩個LED。
四、系統軟件設計
人員檢測系統是一個智能化的系統,它的軟件所完成的功能主要包括:
(1)信息處理:即當單片機I/O口接收到脈沖時,單片機做加/減法計數。(2)顯示輸出:單片機將總人數輸出到LED進行顯示。(3)控制輸出:即當車載人數超出規定時,產生鎖定和報警控制信號。主程序、中斷子程序流程圖如下所示。
五、結束語
該系統在精度和靈敏度上都能滿足實際的需求,解決了通過加大檢測力度、行政干預等手段檢查客車超載問題帶來的不便,方便了交警,保障了行車安全。如果進一步擴充,可以增加語音提示,發出“歡迎光臨”、“車已超載”等提示;可以擴展日期和時鐘模塊,記錄每日的載客量和發車時間;還可加入鍵盤輸入模塊,隨時輸入要顯示的提示信息;甚至可以擴展和上位機的通信模塊,將載客及出發時間保存。但該系統要求乘客在乘車時必須從前門上后門下,當不滿足此要求時就會造成整個系統結果與實際不符,因此,在此問題上有待改進。
參考文獻:
[1]胡漢才.單片機原理及接口技術(第2版).北京:清華大學出版社,2006.
填表日期:2021年 3 月 8 日
年級專業:17 機制一班
學生姓名:單國
學號:1710818113
指導教師:袁絡
畢業設計(論文)題目:機械式波浪能發電裝置
研究目標與內容(包括基本內容、方案論證、設計思路等)
本課題來源于教師自主命題,把具有破壞性海浪轉化為有用的能源具有非常重要的意義。傳統的波浪能發電裝置體積大,發電量較大,但價格昂貴,工作環境惡劣,維修成本高。波浪能已經成為一種非常有前景的可再生能源。針對上述問題,本課題需要設計一種新的小功率的擺式波浪能發電裝置,通過某種傳動機構實現波浪能從往復運動到單向旋轉運動的傳遞來驅動發電機發電的方式,為航標燈和其他海上設施供電。
具體的工作有:(1)波浪能發電裝置的總體方案設計,選用擺式機構作為能量捕獲
機構。(2) 采用齒輪棘輪等傳動零件的機械式波浪能收集裝置的結構設計。運用
SolidWorks 和 AutoCAD 軟件繪制裝置的零件圖和裝配圖,建立三維數字化模型,結合
ANSYS 軟件對裝置的主要受力零部件進行了有限元強度分析。
畢業論文
(設計) 工 作 安 排 計劃
2021 年 1 月 15 日前完成文獻檢閱、市場調研,了解國內外發展和技術現狀,提出初步總體技術方案,討論并確定技術路線;
2021 年 3 月 10 日前完成開題報告、文獻綜述的撰寫以及外文翻譯;
2021 年 4 月 30 日前完成結構裝配圖,相關零部件圖的設計與繪制以及相關的畢業設計論文的撰寫;
2021 年 3 月 1 日至 2020 年 4 月 30 日完成畢業實習及畢業實習報告的撰寫;
2021 年 5 月 4 日前完成畢業設計(論文)檢測。
學生簽字:指導教師簽字:
2021年 3 月 8 日2021 年 3 月 9 日
學院審核意見
本設備筒體較為危險的開孔分別為DN400mm的沖洗水入口DN500mm和人孔。
1.1氣化裝置人孔應力分析
鎖斗人孔的設計為鍛件與筒體內壁齊平結構,筒體壁厚130mm,人孔鍛件尺寸為752mm×145mm。Sv(局部薄膜應力+一次彎曲應力+二次應力+峰值應力)為204.59MPa。
1.2氣化裝置沖洗水入口應力分析
鎖斗沖洗水入口的設計為鍛件與筒體內壁齊平結構,筒體壁厚130mm,沖洗水入口鍛件尺寸602mm×120mm。Sv(局部薄膜應力+一次彎曲應力+二次應力+峰值應力)為198.62MPa。
1.3分析設計結果評定
從分析設計評定結果可以看出,筒體上開孔的最大應力點在筒體上的最大開孔人孔鍛件內側。此處的應力分析結果是控制整個筒體壁厚設計結果的關鍵因素。如果通過人孔結構的優化和改進達到降低最危險處的應力值,從而降低筒體壁厚的目的,將是一種經濟合理的措施。
2設計優化
根據傳統氣化裝置開孔補強公式,筆者想到,如果接管內伸一定的數值,其可以增加開孔補強面積,進而改善筒體開孔處的補強效果,那么這種內伸結構在承受交變載荷的疲勞設備上是否也能起到同樣的效果呢?根據這個構想,筆者進行了一系列的不同人孔結構的應力分析:
①在鎖斗筒體壁厚為130mm、人孔鍛件尺寸為752mm×145mm的情況下,應力分析結果云圖,內伸170mm的應力分析結果;
②在筒體壁厚90mm、人孔鍛件尺寸為652mm×95mm的情況下,應力分析結果云圖,取不同內伸量的應力分析
3筒體壁厚及人孔鍛件厚度設計結構優化分析與結論
3.1分析
在操作壓力為0~6.6MPa的交變載荷下,鎖斗上的最大開孔———人孔處的鍛件采用內伸結構可以有效的大幅降低總應力Sv,筒體壁厚和鍛件尺寸有了進一步優化的可能性。人孔鍛件最大應力值隨內伸量的增大而減小,但是總體應力值變化不大。考慮到實際制造和設備使用情況,可以適當選擇一個比較合適的人孔鍛件內伸量數值。以不同人孔設計結構,其鋼材耗用量見,可看出人孔設計結構優化的效果。
3.2結論
(1)人孔內伸結構的內伸量增加很大的情況下,應力水平降低并不明顯,而人孔鍛件內伸過多會造成材料的浪費和設備制造難度的加大。故在控制合理應力水平的情況下,盡量減少鍛件內伸量是較為合理的。
(2)以筒體壁厚90mm、人孔鍛件95mm、內伸150mm為例,相同應力水平下,人孔鍛件采用內伸結構與人孔鍛件不內伸結構相比減少了約31.87%的鋼材用量,大大節約了設備的制造成本。
一、色彩
不同的顏色能夠反映出不同的性格,也能對人的心理和情緒產生微妙的影響,墻紙的設計也不例外。設計時依然要遵循色彩賦予的魔力,恰當的墻紙顏色,可以恰到好處地調節居住環境的氛圍和氣場,比如采光不良的房間可以使用暖色的壁紙,離鬧市近的房間可以使用冷色壁紙,新婚夫妻的臥室適宜熱調壁紙,學生的書房卻恰恰相反地適合冷靜色調壁紙,喜歡異域風情的可以選擇濃烈色彩的壁紙,喜歡中國風的則需要淡雅色彩的壁紙。壁紙的顏色能影響空間的大小、溫度的冷暖、光線的明亮和陰暗,甚至于幼兒性格的成長。正確地運用色彩美學,壁紙就可以營造出變化多端的裝飾效果和家居風格。
二、圖案
現代壁紙的花色之豐富,已經到了數不勝數的地步。例如花卉、星辰、豎紋、波浪等圖案的壁紙都是現代家庭裝修經常用到的。現在還有不少壁紙的圖案設計得極具個性,例如特立獨行的人可以選擇手繪涂鴉圖案的壁紙,擁有復古情懷的可以選擇老報紙圖案的壁紙,喜歡田園風格的可以選擇格子圖案的壁紙,酒吧和咖啡廳可以選擇磚墻圖案或者木紋圖案的壁紙,茶社和中餐館可以選擇書法圖案或者花鳥畫圖案的壁紙。甚至還可以定制卡通肖像壁紙、家族照片壁紙等特殊圖案的壁紙。壁紙裝飾設計完全可以通過定制特殊圖案來滿足不同年齡、職業、需求的消費者。壁紙的圖案設計是能夠決定該壁紙成功與否的關鍵所在,設計師應該深入地研究圖案的排列規律,用圖案傳達壁紙作品的內在含義,領悟了這一點,才可以創造出優秀而獨特的作品。
三、搭配
1.1現代包裝裝潢設計理念分析
從我國的包裝裝潢的發展來看已經有了較為悠久的歷史,從上世紀到本世紀包裝裝潢可謂是得到了空前發展,這一進步也對我國的商品經濟發展起到了重要推動作用。從而使得我國的商品流通更加的合理完美化,對市場的實際需求也得到了滿足。知識經濟背景下的現代包裝裝潢設計的理念有了新的變化,主要體現在適應理念、生產理念、安全理念、環境理念等方面。例如:其中的環境理念主要就是環境保護理念的融入,對包裝裝潢設計過程中要考慮到商品包裝材料使用之后對環境所產生的影響,處在現階段環境污染比較嚴重的形勢下,將環境保護理念得到融入就顯得格外重要。
1.2現代包裝裝潢的主要特征分析
知識經濟背景下的現代包裝裝潢自身也具有著比較鮮明的特征,主要體現在經濟性特征和時代美感特征以及準確性的特征。其中的經濟性特征主要就是將包裝設計的經濟成本降到最低,同時也能夠滿足消費者的實際需求,從包裝成本的降低情況來看主要是體現在產品的競爭力不斷的增強,對檔次不同的商品要能夠遵循相應的包裝。在時代美感的這一特征上主要就是對包裝裝潢設計的過程中要能夠將時代潮流特色得到展現,要結合現代人的審美要求及精神特征,將健康向上積極的時代美感得到充分的體現。同時也要注重文化性及民族性,要反映出國家的整體審美水平。最后就是準確性特征,這主要就是要對商品的屬性進行準確性的把握,設計的要素要能夠準確清晰的得到把握。
2.包裝裝潢設計的影響因素及設計發展分析
2.1包裝裝潢設計影響因素分析
處在當前的發展階段,包裝裝潢設計過程中國也會受到諸多因素的影響,其中體現的最為顯著的就是新的生活方式及消費觀念因素影響。消費觀念是直接接受文化思想及消費教育影響的,時代的不斷發展對大眾消費需求及文化水平等都發生了很大的變化,特別是作為社會的主要消費群體中青年,其在物質以及精神消費上呈現出多樣化的消費需求。所以對商品的包裝裝潢設計要對消費文化進行準確地把握,這樣才能夠贏得消費者的好感,滿足市場的實際需求,也才能在商品的競爭當中占據市場發展優勢。除此之外就是新的生活方式,由于包裝裝潢的發展對人們的生活產生的很大的變化,在人們的生活水平得到不斷提升的過程中,產品的形式也多種多樣,產品的不斷發展對包裝裝潢的設計人員在實際設計上也產生了很大影響。
2.2包裝裝潢設計的發展分析
當前的社會發展形勢處在不穩定的狀態,所以在包裝裝潢設計上也要緊密的和社會發展形勢相聯系。從包裝裝潢的設計發展來看已經經歷了幾個重要的階段,其中包裝設計的簡約化已經成了現代包裝設計的主流設計,其以最節省包裝材料和洗練的造型等,準確的傳達信息,設計的作品也能夠體現出純粹中的典雅及簡單中的豐富這些特征。另外就是包裝裝潢的人性化設計,這是在上世紀六十年代引起人們重視的設計傾向,這一設計主要給人們減少了諸多麻煩。產品的設計主要是為人來服務的,所以產品和人的接觸過程中要保持力的平衡,人性化的包裝裝潢設計要能夠具有文化的特性,生活文化以及藝術文化這是人們對商品體驗的精神上的升華。當前的包裝設計也逐漸的將人文特色及人文精神的蘊含作為重要的設計內容。再者就是包裝設計的綠色設計,當前人們的消費環保意識逐漸地增強,而綠色環保也成了社會發展中的重要主題,綠色消費以及綠色營銷等廣泛的應用,也使得包裝裝潢的設計也朝著綠色設計方向邁進。所以在包裝裝潢的設計過程中要能夠將可再生以及可重復利用的包裝材料加以充分的利用,不僅能夠對環境起到保護的作用,同時也能夠在經濟上得到有效的節約,為企業在市場中的發展帶來競爭優勢。還有就是地方性的包裝裝潢設計發展方向,這是諸多國家較為重視的問題,地方性包裝設計是對民族設計文化的個性化體現,包裝裝潢設計將地方性設計理念進行融入能夠增強地方消費文化的親和力,從而將設計的水準得到進一步的提升。從我國的包裝裝潢設計的實際情況來看還有著諸多困境有待解決,從綠色設計這一發展趨勢上來看,當前還面臨著全行業素質提高及重視度不夠的問題。所以要想在包裝裝潢設計方面得到較好的發展還需要從多方面考慮問題,針對性解決應對。
3.結語