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一、设计背景与核心需求

在客运车辆（如公交车、校车、长途大巴）运营中，超载是引发交通安全事故的重要隐患，传统人工清点人数存在效率低、易遗漏的问题，难以实时管控载客量。基于单片机的车载红外人数统计超载报警系统，借助红外传感器的遮挡检测能力与单片机的数据处理能力，可实现上下车人数自动统计、实时载客量显示与超载报警，契合微机原理毕设课设中“双传感器协同+计数逻辑+多端预警”的教学目标。

本系统以51系列单片机（如STC89C52RC）为核心，核心需求明确：采用2组红外对管传感器（车门内外各1组），通过遮挡顺序判断上下车方向，实现人数统计（范围0-50人）；支持自定义超载阈值（如公交车30人、校车20人），通过按键设定；实时显示当前载客量与超载阈值，载客量≥阈值时触发声光报警；具备数据清零功能，车辆返程时重置计数；适配Proteus仿真环境，硬件抗干扰设计，程序逻辑稳定，满足毕设课设对功能性与可靠性的考核。

二、系统总体架构设计

系统采用“检测-控制-计数-显示-报警”五层模块化架构，以STC89C52RC单片机为核心，各模块通过I/O口协同形成功能闭环。

检测层包含2组红外对管传感器（车门外侧传感器接P1.0-P1.1，内侧传感器接P1.2-P1.3），用于检测人员进出方向；控制层是核心，负责解析传感器遮挡信号、判断上下车动作、执行计数逻辑，通过定时器T0（10ms定时）实现传感器信号防抖；计数层通过单片机内部RAM存储当前载客量（初始0）、上下车次数与超载阈值，按方向逻辑更新计数；显示层采用LCD1602（数据口P0，控制口P2.0-P2.2），实时展示“Current: X People”“Limit: X People”；报警层由蜂鸣器（接P2.3）、红色报警LED（接P2.4）组成，超载时同步触发；交互层设3个按键（“阈值+”“阈值-”“清零”接P3.0-P3.2），实现阈值设定与计数重置。

三、核心模块设计与实现

（一）红外检测与人数统计模块

红外检测逻辑：外侧传感器（A）安装于车门外侧，内侧传感器（B）安装于车门内侧，人员上车时先遮挡A、后遮挡B，传感器A先输出低电平（遮挡）、B后输出低电平；人员下车时先遮挡B、后遮挡A，传感器B先输出低电平、A后输出低电平。单片机通过定时器T0定时扫描传感器电平，连续3次采样确认电平稳定后，判定遮挡顺序：A→B为上车，当前载客量+1；B→A为下车，当前载客量-1（最低为0，避免负计数）。

计数防错设计：若传感器A、B同时遮挡（如物品遮挡），或遮挡间隔＜100ms（干扰信号），判定为无效信号，不更新计数；每次计数更新后，通过LCD同步刷新当前载客量，确保数据实时准确。

（二）阈值设定与超载报警模块

阈值设定逻辑：按下“阈值+”键，超载阈值每次加1（范围5-50人）；按下“阈值-”键，阈值每次减1（不低于5人），阈值更新后立即在LCD“Limit”字段显示；按下“清零”键，当前载客量重置为0，同时保留设定的阈值，适用于车辆返程或重新载客场景。所有按键采用10ms软件防抖，避免误触发导致阈值错乱。

超载报警模块：单片机实时对比当前载客量与阈值，若载客量≥阈值，置位“超载标志位”，控制蜂鸣器输出1kHz方波（持续发声）、红色LED闪烁（1秒亮灭一次）；若载客量＜阈值，清空“超载标志位”，停止报警。报警触发后，仅当载客量降至阈值以下或按下“清零”键，报警才解除，确保驾驶员及时关注超载状态。

四、系统调试与验证

系统仿真基于Proteus 8.15搭建，构建单片机最小系统，接入2组红外对管、LCD1602、蜂鸣器、LED与按键，检查接线无误后调试。

功能测试中，模拟5人上车（A→B遮挡），LCD显示“Current: 5 People”；2人下车（B→A遮挡），显示“Current: 3 People”；设定阈值为5人，模拟第5人上车时，蜂鸣器与LED触发报警；按下“清零”键，计数重置为0，报警停止。稳定性测试连续模拟30次上下车操作，包含无效遮挡干扰，系统无计数错误、报警误触发问题，阈值设定准确，显示更新及时。仿真结果表明，系统功能完整、逻辑严谨，符合毕设课设考核标准。

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