高速公路多車(chē)道車(chē)輛智能計(jì)數(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、高速公路多車(chē)道車(chē)輛智能計(jì)數(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)高速公路多車(chē)道車(chē)輛智能計(jì)數(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2008122712:17:59作者：劉松齡，謝勤嵐來(lái)源:電子工程師關(guān)鍵字：檢測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)器傳感器引言近年來(lái)，高速公路的建設(shè)步伐很快，對(duì)高速公路進(jìn)行科學(xué)管理勢(shì)在必行，如對(duì)車(chē)輛的流量統(tǒng)計(jì)和分析，可以實(shí)現(xiàn)高速公路載荷的有效控制與管理。目前，高速公路上對(duì)車(chē)輛的計(jì)數(shù)方法有的是使用環(huán)形感應(yīng)線圈檢測(cè)器，檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)送出的信號(hào)脈沖電平比較高，很容易放大和濾波，但是信號(hào)很容易受到電磁

2、干擾，而且這種系統(tǒng)比較龐大，制造成本高，也有采用紅外熱釋電傳感器的單車(chē)道車(chē)輛計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器用中規(guī)模IC構(gòu)成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但僅僅適用于單車(chē)道且計(jì)數(shù)的數(shù)據(jù)不能長(zhǎng)期保存，也無(wú)法與大型機(jī)之間實(shí)現(xiàn)通信[1]。為此設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的紅外熱釋電傳感的多車(chē)道車(chē)輛計(jì)數(shù)。1系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由信號(hào)拾取、信號(hào)處理、單片機(jī)計(jì)數(shù)系統(tǒng)等部分組成。多車(chē)道車(chē)輛計(jì)數(shù)系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，考慮實(shí)際情況和為方便討論，這里取4車(chē)道。紅外熱釋電傳感器設(shè)置高速公路各車(chē)道

3、正上方的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)，它將車(chē)中人體輻射的紅外光變換成電信號(hào)，由信號(hào)處理電路進(jìn)行放大、濾波、門(mén)限比較，輸出脈沖信號(hào)，經(jīng)光電隔離耦合可將4路脈沖信號(hào)并行輸入到單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)計(jì)數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)數(shù)和顯示，并由鍵盤(pán)設(shè)定計(jì)數(shù)值，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定值或計(jì)滿時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，通過(guò)人工干預(yù)，手動(dòng)可以解除計(jì)數(shù)器報(bào)警和完成計(jì)數(shù)清零。此外，本系統(tǒng)具有通信功能，能與上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。2.電路設(shè)計(jì)2.1信號(hào)處理電路信號(hào)處理電路如圖2所示。計(jì)數(shù)系統(tǒng)以MC

4、S51系列單片機(jī)的8031為核心，8013單片機(jī)的外圍擴(kuò)展了程序存儲(chǔ)器27C256和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器WM0016DRH，此外，用8255擴(kuò)展了IO口，同時(shí)具有時(shí)鐘單元、掉電保護(hù)、看門(mén)狗單元、通信單元以及LED（發(fā)光二極管）顯示器、鍵盤(pán)等。1）8031單片機(jī)及存儲(chǔ)器8031內(nèi)含4kbEEPROM程序存儲(chǔ)器，具有功耗低、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可安置于監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器WM0016DRH是一種多功能非易失性SRAM，特點(diǎn)如下：高速高抗干擾自保持，不

5、怕掉電，上下電百萬(wàn)次數(shù)據(jù)無(wú)丟失，斷電保護(hù)10年有效，既可高速連續(xù)讀寫(xiě)，也可任意地址單字節(jié)操作，無(wú)需拼湊頁(yè)面，隨機(jī)讀寫(xiě)不需等待，立即有效，輸入輸出TTLCMOS兼容，上電復(fù)位輸出，掉電保護(hù)，內(nèi)置看門(mén)狗，電源監(jiān)測(cè)，不用外加電路和電池，且引腳與標(biāo)準(zhǔn)SRAM兼容。2）計(jì)數(shù)及顯示多車(chē)道車(chē)流量數(shù)對(duì)應(yīng)的脈沖通過(guò)光電隔離耦合并行輸入至8031單片機(jī)的P1口，通過(guò)軟件控制和鍵盤(pán)設(shè)定計(jì)數(shù)值并用LED加以顯示，可自動(dòng)循環(huán)顯示或定點(diǎn)顯示兩種方式，且兩者相互間可

6、任意切換[4]。當(dāng)熱釋電傳感器安裝位置固定后，輸入脈沖的脈寬和占空比均取決于高速公路上車(chē)輛的車(chē)速和車(chē)距（脈寬對(duì)應(yīng)車(chē)輛傳感器有效監(jiān)視方位內(nèi)的時(shí)間，車(chē)速和車(chē)距有限定），占空比q小于50%，為了準(zhǔn)確拾取車(chē)流量信息，通過(guò)軟件可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)每一路并行輸入數(shù)據(jù)的讀取周期小于脈寬，且將每路各自相鄰的兩讀取周期讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算（暫存前一個(gè)周期讀取的數(shù)據(jù)），若兩數(shù)據(jù)為01，則自動(dòng)計(jì)1，否則計(jì)0。其中0為前一個(gè)周期的讀取數(shù)據(jù)，此時(shí)脈沖為低電平，1為后一個(gè)

7、周期的讀取數(shù)據(jù)，此時(shí)脈沖為高電平，從而避免了對(duì)脈沖的漏計(jì)和重復(fù)計(jì)數(shù)，再把4路的讀數(shù)每一周期進(jìn)行一次加運(yùn)算，累加后的和就是總的車(chē)流量。將8031單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)器計(jì)數(shù)器設(shè)定為工作方式1，構(gòu)成16位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器[5]，采用動(dòng)態(tài)掃描方式直接驅(qū)動(dòng)5位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器[5]。采用動(dòng)態(tài)掃描方式直接驅(qū)動(dòng)5位十進(jìn)制LED顯示，最大計(jì)數(shù)值達(dá)到65536，可記錄4車(chē)輛的車(chē)流量并顯示一個(gè)月內(nèi)的日流量，累計(jì)4車(chē)道一個(gè)月內(nèi)的日流量總和，計(jì)數(shù)器內(nèi)數(shù)據(jù)保護(hù)時(shí)間可達(dá)一個(gè)月之

8、久。當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到設(shè)定值時(shí)，聲光報(bào)警，可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并手動(dòng)復(fù)位。3）時(shí)鐘單元采用DS12C887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，具有顯示具體時(shí)間信息的功能，若設(shè)計(jì)調(diào)整和設(shè)置按鍵，可方便地對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整和設(shè)置，從而為車(chē)流量的統(tǒng)計(jì)提供準(zhǔn)確的時(shí)間數(shù)據(jù)。4）串行通信單元由于單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力和數(shù)據(jù)處理能力有限，以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)性要求較高，故單片機(jī)現(xiàn)場(chǎng)只能暫時(shí)存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，至于大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和后續(xù)復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理可交給上位機(jī)完成，由于大型機(jī)具有