高速公路多車道車輛智能計數(shù)系統(tǒng)的設計

1、高速公路多車道車輛智能計數(shù)系統(tǒng)的設計高速公路多車道車輛智能計數(shù)系統(tǒng)的設計2008122712:17:59作者：劉松齡，謝勤嵐來源:電子工程師關鍵字：檢測信號計數(shù)器傳感器引言近年來，高速公路的建設步伐很快，對高速公路進行科學管理勢在必行，如對車輛的流量統(tǒng)計和分析，可以實現(xiàn)高速公路載荷的有效控制與管理。目前，高速公路上對車輛的計數(shù)方法有的是使用環(huán)形感應線圈檢測器，檢測系統(tǒng)檢測送出的信號脈沖電平比較高，很容易放大和濾波，但是信號很容易受到電磁

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道車輛計數(shù)器，計數(shù)器用中規(guī)模IC構成，具有結構簡單等特點，但僅僅適用于單車道且計數(shù)的數(shù)據(jù)不能長期保存，也無法與大型機之間實現(xiàn)通信[1]。為此設計了一種基于單片機的紅外熱釋電傳感的多車道車輛計數(shù)。1系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由信號拾取、信號處理、單片機計數(shù)系統(tǒng)等部分組成。多車道車輛計數(shù)系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，考慮實際情況和為方便討論，這里取4車道。紅外熱釋電傳感器設置高速公路各車道

3、正上方的監(jiān)測點，當車輛經(jīng)過時，它將車中人體輻射的紅外光變換成電信號，由信號處理電路進行放大、濾波、門限比較，輸出脈沖信號，經(jīng)光電隔離耦合可將4路脈沖信號并行輸入到單片機，通過單片機計數(shù)系統(tǒng)進行計數(shù)和顯示，并由鍵盤設定計數(shù)值，當計數(shù)達到設定值或計滿時發(fā)出聲光報警信號，通過人工干預，手動可以解除計數(shù)器報警和完成計數(shù)清零。此外，本系統(tǒng)具有通信功能，能與上位機進行實時數(shù)據(jù)交換。2.電路設計2.1信號處理電路信號處理電路如圖2所示。計數(shù)系統(tǒng)以MC

4、S51系列單片機的8031為核心，8013單片機的外圍擴展了程序存儲器27C256和數(shù)據(jù)存儲器WM0016DRH，此外，用8255擴展了IO口，同時具有時鐘單元、掉電保護、看門狗單元、通信單元以及LED（發(fā)光二極管）顯示器、鍵盤等。1）8031單片機及存儲器8031內含4kbEEPROM程序存儲器，具有功耗低、抗干擾能力強的特點，可安置于監(jiān)測現(xiàn)場，數(shù)據(jù)存儲器WM0016DRH是一種多功能非易失性SRAM，特點如下：高速高抗干擾自保持，不

5、怕掉電，上下電百萬次數(shù)據(jù)無丟失，斷電保護10年有效，既可高速連續(xù)讀寫，也可任意地址單字節(jié)操作，無需拼湊頁面，隨機讀寫不需等待，立即有效，輸入輸出TTLCMOS兼容，上電復位輸出，掉電保護，內置看門狗，電源監(jiān)測，不用外加電路和電池，且引腳與標準SRAM兼容。2）計數(shù)及顯示多車道車流量數(shù)對應的脈沖通過光電隔離耦合并行輸入至8031單片機的P1口，通過軟件控制和鍵盤設定計數(shù)值并用LED加以顯示，可自動循環(huán)顯示或定點顯示兩種方式，且兩者相互間可

6、任意切換[4]。當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輛的車速和車距（脈寬對應車輛傳感器有效監(jiān)視方位內的時間，車速和車距有限定），占空比q小于50%，為了準確拾取車流量信息，通過軟件可實現(xiàn)單片機對每一路并行輸入數(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)進行運算（暫存前一個周期讀取的數(shù)據(jù)），若兩數(shù)據(jù)為01，則自動計1，否則計0。其中0為前一個周期的讀取數(shù)據(jù)，此時脈沖為低電平，1為后一個

7、周期的讀取數(shù)據(jù)，此時脈沖為高電平，從而避免了對脈沖的漏計和重復計數(shù)，再把4路的讀數(shù)每一周期進行一次加運算，累加后的和就是總的車流量。將8031單片機內的定時器計數(shù)器設定為工作方式1，構成16位二進制計數(shù)器[5]，采用動態(tài)掃描方式直接驅動5位十進制計數(shù)器[5]。采用動態(tài)掃描方式直接驅動5位十進制LED顯示，最大計數(shù)值達到65536，可記錄4車輛的車流量并顯示一個月內的日流量，累計4車道一個月內的日流量總和，計數(shù)器內數(shù)據(jù)保護時間可達一個月之

8、久。當計數(shù)器達到設定值時，聲光報警，可存儲數(shù)據(jù)，并手動復位。3）時鐘單元采用DS12C887實時時鐘芯片，具有顯示具體時間信息的功能，若設計調整和設置按鍵，可方便地對時間進行調整和設置，從而為車流量的統(tǒng)計提供準確的時間數(shù)據(jù)。4）串行通信單元由于單片機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲能力和數(shù)據(jù)處理能力有限，以及現(xiàn)場實時性要求較高，故單片機現(xiàn)場只能暫時存儲采集到的數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)進行簡單處理，至于大量的數(shù)據(jù)存儲和后續(xù)復雜的數(shù)據(jù)處理可交給上位機完成，由于大型機具有