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[关键词]超载红外检测单片机报警锁定
一、引言
针对我国国情,设计了一种客车载乘人员检测系统,当超过规定人数时,便锁定汽车执行机构,使之无法启动。主要任务有:⑴能够手动设置人数上限并对其进行显示。⑵能够实时显示出车厢内乘客的实际人数。⑶光报警信号要实现闪烁功能。⑷声音报警电路可由蜂鸣器完成。
二、系统原理
系统的前端检测部分有两个热释电红外传感器安装于车的前后两个门上前门的传感器用于检测上车人员,后门的传感器用于检测下车人员,车门开时系统及时启动,由于热释电红外传感器可检测到人体发射的红外线且与穿衣多少无关,因此比较可靠。当有人上车时,红外传感器检测上车人数,单片机累加计数并通过LED屏显示;当有人下车时单片机减法计数。由于单片机内预设规定人数,当超过此人数时,单片机控制汽车锁定执行机构使其无法启动,并以LED屏显示数字。
三、系统的硬件构成及功能设计
1.控制单元。控制单元主要完成检测信号处理,并根据处理结果通过LED实时显示人数,当人数超出规定时,产生汽车执行机构的锁定控制信号和报警信号。利用51单片机作为控制单元。因为51是一个低功耗、高性能的8位单片机。
2.热红外检测单元。红外传感器采用对红外光线最敏感的光敏原件以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号,经搜索资料确定可使用美国的传感元件———热释电红外传感器KDS9。它能鉴别出运动的生物与其他非生物。下图是其双探测元热释电红外传感器的结构。
使用时,D端接电源正极,G端接电源负极,S端为信号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起,目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号及内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射至传感器的红外辐射,热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上,从而使传感器输出电压信号。制造热释电红外探测元锗二极管材料,它的探测波长最敏感范围为1.5μm左右。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度,该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外,还能将灯光、阳光和其他红外辐射拒之门外。
本系统中,当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时,电路中的传感器将输出电压信号,应对热释红外传感器输出的电压信号进行放大。可以运用集成运算放大器来进行两级放大,以使其获得足够的增益。当传感器探测到人体辐射的红外线信号并经放大后送给窗口比较器时,若信号幅度超过窗口比较器的上下限,则系统将输出高电平信号;无异常情况时则输出低电平信号。比较器的上下限电压即参考电压分别设为3.8V和1.2V。将这个高低电平变化的信号上升沿信号作为单片机P3.0的输入信号,设计中采用中断方式来检测。
3.报警部分。当单片机判断出车上人员数量超出规定时,将通过P1.0口输出1kHz的音频信号驱动扬声器,作报警信号,经查阅资料确定电路可使用音频放大集成芯片LM386。
4.锁定部分。锁定部分通过在点火线路中加一继电器控制开关来实现。当单片机判断出车上人员数量超出规定时,将通过P1.5口输出一高电平,继电器工作,从而使点火线路断开,无法启动。
5.乘员数显示部分。由于客车载人数目都在100人以内,所以用两个7段LED已经足够。本设计采用P2和P0口的输出来驱动两个LED。
四、系统软件设计
人员检测系统是一个智能化的系统,它的软件所完成的功能主要包括:
(1)信息处理:即当单片机I/O口接收到脉冲时,单片机做加/减法计数。(2)显示输出:单片机将总人数输出到LED进行显示。(3)控制输出:即当车载人数超出规定时,产生锁定和报警控制信号。主程序、中断子程序流程图如下所示。
五、结束语
该系统在精度和灵敏度上都能满足实际的需求,解决了通过加大检测力度、行政干预等手段检查客车超载问题带来的不便,方便了交警,保障了行车安全。如果进一步扩充,可以增加语音提示,发出“欢迎光临”、“车已超载”等提示;可以扩展日期和时钟模块,记录每日的载客量和发车时间;还可加入键盘输入模块,随时输入要显示的提示信息;甚至可以扩展和上位机的通信模块,将载客及出发时间保存。但该系统要求乘客在乘车时必须从前门上后门下,当不满足此要求时就会造成整个系统结果与实际不符,因此,在此问题上有待改进。
参考文献:
[1]胡汉才.单片机原理及接口技术(第2版).北京:清华大学出版社,2006.
填表日期:2021年 3 月 8 日
年级专业:17 机制一班
学生姓名:单国
学号:1710818113
指导教师:袁络
毕业设计(论文)题目:机械式波浪能发电装置
研究目标与内容(包括基本内容、方案论证、设计思路等)
本课题来源于教师自主命题,把具有破坏性海浪转化为有用的能源具有非常重要的意义。传统的波浪能发电装置体积大,发电量较大,但价格昂贵,工作环境恶劣,维修成本高。波浪能已经成为一种非常有前景的可再生能源。针对上述问题,本课题需要设计一种新的小功率的摆式波浪能发电装置,通过某种传动机构实现波浪能从往复运动到单向旋转运动的传递来驱动发电机发电的方式,为航标灯和其他海上设施供电。
具体的工作有:(1)波浪能发电装置的总体方案设计,选用摆式机构作为能量捕获
机构。(2) 采用齿轮棘轮等传动零件的机械式波浪能收集装置的结构设计。运用
SolidWorks 和 AutoCAD 软件绘制装置的零件图和装配图,建立三维数字化模型,结合
ANSYS 软件对装置的主要受力零部件进行了有限元强度分析。
毕业论文
(设计) 工 作 安 排 计划
2021 年 1 月 15 日前完成文献检阅、市场调研,了解国内外发展和技术现状,提出初步总体技术方案,讨论并确定技术路线;
2021 年 3 月 10 日前完成开题报告、文献综述的撰写以及外文翻译;
2021 年 4 月 30 日前完成结构装配图,相关零部件图的设计与绘制以及相关的毕业设计论文的撰写;
2021 年 3 月 1 日至 2020 年 4 月 30 日完成毕业实习及毕业实习报告的撰写;
2021 年 5 月 4 日前完成毕业设计(论文)检测。
学生签字:指导教师签字:
2021年 3 月 8 日2021 年 3 月 9 日
学院审核意见
本设备筒体较为危险的开孔分别为DN400mm的冲洗水入口DN500mm和人孔。
1.1气化装置人孔应力分析
锁斗人孔的设计为锻件与筒体内壁齐平结构,筒体壁厚130mm,人孔锻件尺寸为752mm×145mm。Sv(局部薄膜应力+一次弯曲应力+二次应力+峰值应力)为204.59MPa。
1.2气化装置冲洗水入口应力分析
锁斗冲洗水入口的设计为锻件与筒体内壁齐平结构,筒体壁厚130mm,冲洗水入口锻件尺寸602mm×120mm。Sv(局部薄膜应力+一次弯曲应力+二次应力+峰值应力)为198.62MPa。
1.3分析设计结果评定
从分析设计评定结果可以看出,筒体上开孔的最大应力点在筒体上的最大开孔人孔锻件内侧。此处的应力分析结果是控制整个筒体壁厚设计结果的关键因素。如果通过人孔结构的优化和改进达到降低最危险处的应力值,从而降低筒体壁厚的目的,将是一种经济合理的措施。
2设计优化
根据传统气化装置开孔补强公式,笔者想到,如果接管内伸一定的数值,其可以增加开孔补强面积,进而改善筒体开孔处的补强效果,那么这种内伸结构在承受交变载荷的疲劳设备上是否也能起到同样的效果呢?根据这个构想,笔者进行了一系列的不同人孔结构的应力分析:
①在锁斗筒体壁厚为130mm、人孔锻件尺寸为752mm×145mm的情况下,应力分析结果云图,内伸170mm的应力分析结果;
②在筒体壁厚90mm、人孔锻件尺寸为652mm×95mm的情况下,应力分析结果云图,取不同内伸量的应力分析
3筒体壁厚及人孔锻件厚度设计结构优化分析与结论
3.1分析
在操作压力为0~6.6MPa的交变载荷下,锁斗上的最大开孔———人孔处的锻件采用内伸结构可以有效的大幅降低总应力Sv,筒体壁厚和锻件尺寸有了进一步优化的可能性。人孔锻件最大应力值随内伸量的增大而减小,但是总体应力值变化不大。考虑到实际制造和设备使用情况,可以适当选择一个比较合适的人孔锻件内伸量数值。以不同人孔设计结构,其钢材耗用量见,可看出人孔设计结构优化的效果。
3.2结论
(1)人孔内伸结构的内伸量增加很大的情况下,应力水平降低并不明显,而人孔锻件内伸过多会造成材料的浪费和设备制造难度的加大。故在控制合理应力水平的情况下,尽量减少锻件内伸量是较为合理的。
(2)以筒体壁厚90mm、人孔锻件95mm、内伸150mm为例,相同应力水平下,人孔锻件采用内伸结构与人孔锻件不内伸结构相比减少了约31.87%的钢材用量,大大节约了设备的制造成本。
一、色彩
不同的颜色能够反映出不同的性格,也能对人的心理和情绪产生微妙的影响,墙纸的设计也不例外。设计时依然要遵循色彩赋予的魔力,恰当的墙纸颜色,可以恰到好处地调节居住环境的氛围和气场,比如采光不良的房间可以使用暖色的壁纸,离闹市近的房间可以使用冷色壁纸,新婚夫妻的卧室适宜热调壁纸,学生的书房却恰恰相反地适合冷静色调壁纸,喜欢异域风情的可以选择浓烈色彩的壁纸,喜欢中国风的则需要淡雅色彩的壁纸。壁纸的颜色能影响空间的大小、温度的冷暖、光线的明亮和阴暗,甚至于幼儿性格的成长。正确地运用色彩美学,壁纸就可以营造出变化多端的装饰效果和家居风格。
二、图案
现代壁纸的花色之丰富,已经到了数不胜数的地步。例如花卉、星辰、竖纹、波浪等图案的壁纸都是现代家庭装修经常用到的。现在还有不少壁纸的图案设计得极具个性,例如特立独行的人可以选择手绘涂鸦图案的壁纸,拥有复古情怀的可以选择老报纸图案的壁纸,喜欢田园风格的可以选择格子图案的壁纸,酒吧和咖啡厅可以选择砖墙图案或者木纹图案的壁纸,茶社和中餐馆可以选择书法图案或者花鸟画图案的壁纸。甚至还可以定制卡通肖像壁纸、家族照片壁纸等特殊图案的壁纸。壁纸装饰设计完全可以通过定制特殊图案来满足不同年龄、职业、需求的消费者。壁纸的图案设计是能够决定该壁纸成功与否的关键所在,设计师应该深入地研究图案的排列规律,用图案传达壁纸作品的内在含义,领悟了这一点,才可以创造出优秀而独特的作品。
三、搭配
1.1现代包装装潢设计理念分析
从我国的包装装潢的发展来看已经有了较为悠久的历史,从上世纪到本世纪包装装潢可谓是得到了空前发展,这一进步也对我国的商品经济发展起到了重要推动作用。从而使得我国的商品流通更加的合理完美化,对市场的实际需求也得到了满足。知识经济背景下的现代包装装潢设计的理念有了新的变化,主要体现在适应理念、生产理念、安全理念、环境理念等方面。例如:其中的环境理念主要就是环境保护理念的融入,对包装装潢设计过程中要考虑到商品包装材料使用之后对环境所产生的影响,处在现阶段环境污染比较严重的形势下,将环境保护理念得到融入就显得格外重要。
1.2现代包装装潢的主要特征分析
知识经济背景下的现代包装装潢自身也具有着比较鲜明的特征,主要体现在经济性特征和时代美感特征以及准确性的特征。其中的经济性特征主要就是将包装设计的经济成本降到最低,同时也能够满足消费者的实际需求,从包装成本的降低情况来看主要是体现在产品的竞争力不断的增强,对档次不同的商品要能够遵循相应的包装。在时代美感的这一特征上主要就是对包装装潢设计的过程中要能够将时代潮流特色得到展现,要结合现代人的审美要求及精神特征,将健康向上积极的时代美感得到充分的体现。同时也要注重文化性及民族性,要反映出国家的整体审美水平。最后就是准确性特征,这主要就是要对商品的属性进行准确性的把握,设计的要素要能够准确清晰的得到把握。
2.包装装潢设计的影响因素及设计发展分析
2.1包装装潢设计影响因素分析
处在当前的发展阶段,包装装潢设计过程中国也会受到诸多因素的影响,其中体现的最为显著的就是新的生活方式及消费观念因素影响。消费观念是直接接受文化思想及消费教育影响的,时代的不断发展对大众消费需求及文化水平等都发生了很大的变化,特别是作为社会的主要消费群体中青年,其在物质以及精神消费上呈现出多样化的消费需求。所以对商品的包装装潢设计要对消费文化进行准确地把握,这样才能够赢得消费者的好感,满足市场的实际需求,也才能在商品的竞争当中占据市场发展优势。除此之外就是新的生活方式,由于包装装潢的发展对人们的生活产生的很大的变化,在人们的生活水平得到不断提升的过程中,产品的形式也多种多样,产品的不断发展对包装装潢的设计人员在实际设计上也产生了很大影响。
2.2包装装潢设计的发展分析
当前的社会发展形势处在不稳定的状态,所以在包装装潢设计上也要紧密的和社会发展形势相联系。从包装装潢的设计发展来看已经经历了几个重要的阶段,其中包装设计的简约化已经成了现代包装设计的主流设计,其以最节省包装材料和洗练的造型等,准确的传达信息,设计的作品也能够体现出纯粹中的典雅及简单中的丰富这些特征。另外就是包装装潢的人性化设计,这是在上世纪六十年代引起人们重视的设计倾向,这一设计主要给人们减少了诸多麻烦。产品的设计主要是为人来服务的,所以产品和人的接触过程中要保持力的平衡,人性化的包装装潢设计要能够具有文化的特性,生活文化以及艺术文化这是人们对商品体验的精神上的升华。当前的包装设计也逐渐的将人文特色及人文精神的蕴含作为重要的设计内容。再者就是包装设计的绿色设计,当前人们的消费环保意识逐渐地增强,而绿色环保也成了社会发展中的重要主题,绿色消费以及绿色营销等广泛的应用,也使得包装装潢的设计也朝着绿色设计方向迈进。所以在包装装潢的设计过程中要能够将可再生以及可重复利用的包装材料加以充分的利用,不仅能够对环境起到保护的作用,同时也能够在经济上得到有效的节约,为企业在市场中的发展带来竞争优势。还有就是地方性的包装装潢设计发展方向,这是诸多国家较为重视的问题,地方性包装设计是对民族设计文化的个性化体现,包装装潢设计将地方性设计理念进行融入能够增强地方消费文化的亲和力,从而将设计的水准得到进一步的提升。从我国的包装装潢设计的实际情况来看还有着诸多困境有待解决,从绿色设计这一发展趋势上来看,当前还面临着全行业素质提高及重视度不够的问题。所以要想在包装装潢设计方面得到较好的发展还需要从多方面考虑问题,针对性解决应对。
3.结语