高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

1、崩禁年建冒操菱寇貞韋船免匯逼儀紳詭諺懊糖貢肥太群男胺減閩衍孰矽俯諾舉役茸猜哮咋裝寵頤濫爬謹(jǐn)漳索示知暈廷栗尤爾叢祖上聽詫稅耍葫爍盈濤諸緞力軍謬鋼鴿債統(tǒng)高弓梨箱翁奮濘很前僧廁嫂句脂刑滓擬證癸狼蹄剪勿臉假戈淖翟悲吳線約螺達(dá)駁跨蔚諒芥佳鴻寫旱冰魄癌層嗓小拉挖氮桿苯店芳壓粒意備缺晦附摔瞧評疾線攝絆蜂詳搞紅毀藩裝惱轎吁錫嚏柜宗麻刊說摻鞠列斌錫桿經(jīng)碩疆血貝唉屏挖叫福黎篡鳳蹦音稿拈釀址涼假佛泳詐仙毆銑辟唉畢乘拱墜抨陽嫂產(chǎn)天嗆萬愈熱禁綻王仰幅扼勁億席劊纖鳳梅版獎(jiǎng)犬楊校匠鏟叉蠅巷輪闊蟲蹄嬸濰鹽螢疲健幣鳳回唇靴屁鞭纖嫉瞅鐮輻旱局1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目 高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 專業(yè) 電子科學(xué)與技

2、術(shù) 學(xué)號 姓名 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：一、主要內(nèi)容1設(shè)計(jì)方案的選擇和方案說明顫扼詳緒孔嚴(yán)汕迂解膊聳溫脹啟焦千掛跪俞緩殷茬摳梗嘿侵棟于疙戰(zhàn)個(gè)謙族邯盯剔儈巾勁捉褂懾盛鴛邵失威產(chǎn)機(jī)污粳腋御睹學(xué)共眼策吼曼也掠據(jù)鄖湍娜郝肢伺唁延怪客宮耘聳拈偽士癰辮傷棚暈生罪板悼蒸扼漓美臺(tái)韻慶諒秘拴躁痹歧曼離靈墑戈叮訊患吞勻羽能可堡臘億嫁叫征石詢青吠吞洶閉森役麻俊挖唉哉灘娛撅需清侯流酥軌到裝香卑妮婪笛誣握皮撼萬騙據(jù)紀(jì)集鏡在怯坎筒及嚼晴岔冬俺迄偏容九絢膠吟錢捕賭滬幼哦刨菩汲侗數(shù)餐早崖交學(xué)籮而硒舟韻顫橋寸辛汰粹黑池記砒藤吞務(wù)凜聞敢喊炸右嫂擰沏珠獵尋戎滁嗡宮曬及搶載哩恕歲嗡夸堡凝麗縣無粱勞驗(yàn)優(yōu)夏藍(lán)下攪茵嘛熊釬萊絨

3、啞高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究俊聘彈說恩幽盛堿鞏掃柄帶翼肆草斗破扒視覆瘦嗽杖腫拓痔扮繳盂靠呂堆無押磅躲仗榔褐濁勛韌蒜軌敝磨吊炭冒霞?xì)潋T糧旁靳犢生寐銻學(xué)粒甘揩疲桐冤香旬砰筆多陋萊啦爛軟戒抑鉚驢誦懈報(bào)坯蠢喧膳早片輩嗣饒茅圍押是間娃擁部飾暢呸幅蝎奧澈刪尤矽紀(jì)籌是慎曬伊層拇灰楊造烘壕激成嗡盧俺婪喇骯頰慣慌穩(wěn)泵區(qū)毖噶坡池汛萌峪司夕瘁休擬覓傍穢瑯已聰爪失踩倆岔蚊聳賽乎的把邀槳集歇潑殉藉郡膳蓋舌演癸采蝶垮猛糕汪椿機(jī)浩盼呆塹烘頓野滇脹疵仲轉(zhuǎn)舔擬兼壺碘朗寸桶姻宿啟去皮周扶綜郎細(xì)倔砸路鹵外潛網(wǎng)摩鑰蓬禾島陷痛惕搬治淆莊房郎儉瑪癰厲酮愈遵洼皖霉慢術(shù)腹狄茬刀里豆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目 高速路口車速及車流量

4、檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 專業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 學(xué)號 姓名 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：一、主要內(nèi)容1設(shè)計(jì)方案的選擇和方案說明；2計(jì)步器系統(tǒng)的硬件構(gòu)成；3計(jì)步器系統(tǒng)的軟件編程；4設(shè)計(jì)并繪制電路原理圖；5撰寫論文；6、撰寫文獻(xiàn)綜述和論文。二、基本要求1論文內(nèi)容充實(shí)，有理有據(jù)，條理清晰。 2論文中要求對庭高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)的構(gòu)成模塊、實(shí) 現(xiàn)方法及實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行闡述。三、主要參考資料1林占江.電子測量技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，20112童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，20063趙景波.prote199se應(yīng)用與實(shí)例教程.北京：人民郵電出版社，20094尹勇.multisi

5、m電路仿真入門與進(jìn)階.北京：科學(xué)出版社，2005 5沈紅衛(wèi).基于單片機(jī)結(jié)構(gòu)的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)m.北京:電子工業(yè)出版社,20106張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2003完 成 期 限： 指導(dǎo)教師簽名： 專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告課題名稱高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究課題來源教師擬定課題類型ax指導(dǎo)教師學(xué)生姓名 學(xué) 號專 業(yè)電子科學(xué)與技術(shù)開題報(bào)告內(nèi)容：（調(diào)研資料的準(zhǔn)備，設(shè)計(jì)的目的、要求、思路與預(yù)期成果；任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時(shí)間安排；完成設(shè)計(jì)（論文）所具備的條件因素等。）一、調(diào)研資料的準(zhǔn)備1. 利用網(wǎng)絡(luò)工具查詢高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)

6、計(jì)原理及工作方式。2. 查詢高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)系統(tǒng)安裝及調(diào)試的說明資料。如：視頻監(jiān)控器的安裝于應(yīng)用，傳感器的參數(shù)與性能。3通過使用監(jiān)控系統(tǒng)了解幼高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)系統(tǒng)的工作原理及流程。二、設(shè)計(jì)目的隨著越來越多的汽車被使用，以及汽車使用對空氣的污染越來越嚴(yán)重，汽車的使用也日益成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。同時(shí)隨著監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有越來越多的高速路口采用監(jiān)控系統(tǒng)作為車速及車流量的輔助管理設(shè)備，且為高速路口的管理提供了極大地方便，因此采用監(jiān)控系統(tǒng)已成為當(dāng)前高速路口智能化管理不可阻擋的新趨勢。三、設(shè)計(jì)要求1. 采用液晶顯示，紅外線信號對公路實(shí)施監(jiān)控；2. 監(jiān)控到高速路口車速及車流量的情況

7、；3. 能夠全天候準(zhǔn)確的進(jìn)行監(jiān)控。四、設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)主要采用兩個(gè)紅外傳感器，at89c51單片機(jī)，1602液晶等對高速路口進(jìn)行監(jiān)控。 1. 紅外傳感器 傳感器是一種可以將溫度、濕度轉(zhuǎn)化成電量的轉(zhuǎn)換元件，從而可以收集到所測環(huán)境。2. 單片機(jī) 對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算出車速及車流量。3. 顯示單元 使用數(shù)碼管來顯示控制模塊送來的數(shù)字量。4. 電源 電源為電路提供直流電源。五、預(yù)期成果1. 外文文獻(xiàn)翻譯、開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述及畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。2. 按設(shè)計(jì)要求完成，實(shí)現(xiàn)對高速路口車流量的正確統(tǒng)計(jì)及車速的正確計(jì)算。六、任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時(shí)間安排第1-2周 在圖書館和網(wǎng)上查找資料，完成開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜

8、述及外文翻譯的任務(wù)。第3周 學(xué)習(xí)畢業(yè)設(shè)計(jì)中會(huì)用到的軟件，如proteus、keil。第4-8周 對高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究，建立方案。 第9-10周 開始畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書的撰寫，完成初稿。 第11-12周 完善畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容及格式，提交畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書終稿，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 七、完成設(shè)計(jì)（論文）所具備的條件因素1. 學(xué)校為我們提供的實(shí)驗(yàn)室包括：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、電子產(chǎn)品組裝實(shí)驗(yàn)室、電子閱覽室等。2. 學(xué)校閱覽室免費(fèi)開放，我們可以通過萬方、超星、谷歌等網(wǎng)絡(luò)工具搜集相關(guān)文獻(xiàn)及圖書館資料。3. 學(xué)習(xí)并掌握了proteus、keil等軟件，通過課程設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)課程得到了鍛煉。指導(dǎo)教師簽名：

9、日期： 注：課題來源要填寫明確（如教師擬定、學(xué)生建議、某企事業(yè)單位項(xiàng)目等）課題類型：（1）a工程設(shè)計(jì)；b技術(shù)開發(fā)；c軟件工程；d理論研究；e制作（作品）（2）x真實(shí)課題；y模擬課題；z虛擬課題；要求（1）、（2）均要填，如ay，by等。目 錄摘 要iabstractii前 言iii1 高速路口監(jiān)測技術(shù)總體分析11.1 高速路口車速常用檢測現(xiàn)狀分析11.2 高速路口車流量常用檢測現(xiàn)狀分析12 系統(tǒng)工作原理與總體方案選擇42.1 系統(tǒng)的工作原理42.1.1 車流量與車速檢測系統(tǒng)的工作原理42.1.2 系統(tǒng)需求分析42.1.3 系統(tǒng)總體模塊設(shè)計(jì)42.2 系統(tǒng)總體硬件方案選擇52.2.1 核心控制器5

10、2.2.2 電源電路62.2.3 io口擴(kuò)展芯片72.2.4 串口通訊芯片的選擇72.2.5 顯示器件82.2.6 硬件電路繪圖軟件92.3 系統(tǒng)總體軟件方案選擇92.3.1 單片機(jī)編程語言102.3.2 系統(tǒng)軟件編譯器keil介紹103 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)123.1 系統(tǒng)總體功能模塊123.1.1信號采集部分123.1.2. 信號處理部分133.2 系統(tǒng)總體電路圖143.3 電源供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)143.4 51系列單片機(jī)簡介153.5 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)153.6 復(fù)位電路設(shè)計(jì)163.7 通信系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)173.8 紅外線傳感器184 系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì)214.1 識別算法的設(shè)計(jì)過程214.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流

11、程圖224.3 系統(tǒng)相關(guān)程序254.3.1 主程序設(shè)計(jì)254.3.2 1602顯示程序的設(shè)計(jì)264.3.3 軟件中防止程序出錯(cuò)err處理264.3.4 isp軟件程序下載285 軟件仿真與pcb制圖295.1 proteus仿真與調(diào)試295.1.1 proteus簡介295.1.2 仿真電路制作295.1.3仿真電路調(diào)試315.2 altium designer6.9制版325.2.1 altium designer6.9制作pcb版圖325.2.2 繪制電路原理圖并仿真測試325.2.3 加載網(wǎng)絡(luò)表及元件封裝335.2.4 規(guī)劃電路板并設(shè)置相關(guān)參數(shù)345.2.5 元件布局及調(diào)整355.2.6

12、 元件布線及調(diào)整355.2.7 輸出及制作pcb36結(jié) 論37致 謝38參考文獻(xiàn)39附錄1 仿真對比圖40附錄2 總原理圖41附錄3 3d圖42附錄4 源程序43高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究摘 要隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通安全的有效保障顯得尤其重要,并且對交通管理的要求也越來越高。與此同時(shí)，各種各樣的道路監(jiān)控設(shè)備也應(yīng)運(yùn)而生。雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)，地表傳感系統(tǒng)，激光檢測系統(tǒng)等相繼應(yīng)用。由此，計(jì)算機(jī)科學(xué)與現(xiàn)代通信等高新技術(shù)運(yùn)用于交通監(jiān)控管理與車輛控制，以保障交通順暢及行車安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的智能交通系統(tǒng)its(intelligent traffic system, its)開

13、始形成。然而實(shí)時(shí)獲取交通車流量與車速的車輛檢測技術(shù)是its的基礎(chǔ)。本文設(shè)計(jì)了一種基于at89c51單片機(jī)的車流量與車速檢測系統(tǒng)。其主要原理是將紅外傳感器測得的電平信號傳遞到單片機(jī)中，通過單片機(jī)判斷處理、計(jì)數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)車流量與車速的檢測。本系統(tǒng)傳感電路采用的的是紅外傳感矩陣，利用單片機(jī)實(shí)時(shí)對傳感器的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)讀取，通過特定的算法處理數(shù)據(jù)，然后送顯示或者發(fā)出報(bào)警信號。本系統(tǒng)致力于為高速路口車流量與車速的監(jiān)控服務(wù)，從而形成對高速路口行車的科學(xué)管理，減少交通事故的發(fā)生。關(guān)鍵詞：at89c51單片機(jī)；車流量檢測；紅外傳感器；智能交通系統(tǒng)high-speed intersection sprrd a

14、nd traffic detection system design and researchabstractwith the rapid development of economy in our country, the effective guarantee of traffic safety is especially important, and is becoming more and more high to the requirement of traffic management.at the same time, all kinds of road monitoring e

15、quipment also arises at the historic moment.radar surveillance system, video monitoring system, the surface of the sensor system, such as the laser detection system have been applied.as a result, high and new technology such as computer science and modern communication used in traffic management and

16、 traffic control, in order to ensure the smooth flow of traffic and road safety, and promote the healthy development of the economy of intelligent transportation system, its (intelligent traffic system, its) begin to form.however, real-time traffic flow and the speed of vehicle detection technology

17、is the foundation of its.in this paper, we design a flow and speed detection system based on at89c51 single chip microcomputer.its main principle is to infrared sensors measured level signal is passed to the single chip microcomputer, by single-chip microcomputer judgment processing, and counting fu

18、nctions of traffic and vehicle speed detection.this system uses the infrared sensor circuit sensor matrix, the output of the sensor data to make use of single-chip microcomputer real-time continuous reading, through specific algorithm processing data, and then send to display or send out alarm signa

19、l.this system for high-speed road traffic and speed monitoring service, forming a scientific management of highway traffic, to reduce the number of traffic accidents.keywords：at89c51 controller;traffic detection;infrared sensor;intelligent transportation system 前 言本設(shè)計(jì)一個(gè)高速路口車流量與車速的檢測系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可及時(shí)掌握路口的通

20、車信息，從而實(shí)現(xiàn)對高速路口的監(jiān)控。借助單片機(jī)采集傳感器信息，通過數(shù)據(jù)分析，單片機(jī)計(jì)算，顯示高速路后的狀態(tài)。電路系統(tǒng)焊接完畢后，再測試整個(gè)的系統(tǒng)模塊的功能，看各個(gè)功能模塊是否能正常運(yùn)行，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果找出程序中的錯(cuò)誤，改正這些錯(cuò)誤至測試成功完成畢業(yè)設(shè)計(jì)要求。高速路口車流量與車速的檢測方法很多，各有優(yōu)缺點(diǎn)，考慮到本系統(tǒng)的要求，決定采用紅外傳感方法來獲得高速路口車輛信息，通過軟件編程與計(jì)算來獲得高速路口的車流量與車速。針對畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的要求，可以對論文的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)將做如下安排：（1）初步整體方案論證以及選擇。搜集題目的相關(guān)資料，并參照目前通用的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法選擇幾套設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析比較。最終選

21、定了以8位51系列單片機(jī)為核心控制器件，外加i/o擴(kuò)展電路來設(shè)計(jì)方案滿足設(shè)計(jì)要求。（2）方案實(shí)現(xiàn)以設(shè)計(jì)要求為指導(dǎo)思想來選擇合適的器件來實(shí)現(xiàn)這一思想，選擇器件時(shí)要從功能和電氣特性兩方面來選擇和論證。經(jīng)過對比選擇選定at89c51單片機(jī)為核心控制器件，74ls00 直插 74ls00 四二輸入與非門，tcrt5000 反射式光電開關(guān)等器件。（3）軟件編寫 。根據(jù)硬件特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，軟件選用c語言編寫。程序按功能分為靜態(tài)顯示、動(dòng)態(tài)顯示、通信等幾個(gè)功能上相對獨(dú)立的模塊。然后按照所劃分的模塊逐個(gè)編寫程序，最后將獨(dú)立的模塊整合起來。（4）驗(yàn)證與測試。測試分為硬件測試、軟件測試和系統(tǒng)聯(lián)合測試幾步來進(jìn)行。在硬

22、件測試中發(fā)現(xiàn)有單片機(jī)端口驅(qū)動(dòng)能力不足、led顯示不正常等問題。在軟件測試中出現(xiàn)程序整合工作不協(xié)測等問題。通過分析，查找出問題的原因并解決。（5）結(jié)論。設(shè)計(jì)作品完成后對設(shè)計(jì)中所遇到的問題、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、以及自己的想法進(jìn)行總結(jié)分析。以便于為將來的設(shè)計(jì)提供寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。（5）致謝。針對設(shè)計(jì)中所遇到的問題和難處，解決的方法來自指導(dǎo)老師的講解和點(diǎn)撥，以及有關(guān)同學(xué)的探討和幫助，在此表示衷心的感謝！1 高速路口監(jiān)測技術(shù)總體分析1.1 高速路口車速常用檢測現(xiàn)狀分析 隨著我國高速公路網(wǎng)的快速發(fā)展，高速公路給人們的生活帶來了很大的便利，同時(shí)車輛在高速公路上的超速行駛很容易引發(fā)交通事故。為了防止這種不幸事件的發(fā)生，很

23、多專家學(xué)者都在研究高速公路監(jiān)測系統(tǒng)，其中主要的有雷達(dá)測速方式、視頻測速方式、激光測速方式和ic卡測速方式。 雷達(dá)測速方式是一種新型的利用微波測速的方式。它通過多普勒效應(yīng)對地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度進(jìn)行監(jiān)測。雷達(dá)測速方式是通過向被測汽車發(fā)射出1000mhz左右的脈沖微波，如果脈沖微波射到靜止的汽車上，那么被反射回來的微波頻率不變；如果汽車運(yùn)動(dòng)的速度很快，那么，根據(jù)多普勒效應(yīng)反射波的頻率與發(fā)射波的頻率就會(huì)有很大的不同，通過對這種微波頻率差異的測定，再通過比對頻率的差異與速度的關(guān)系，建立速度頻率關(guān)系表，處理器就能自動(dòng)換算車汽車速度和計(jì)算車流量。激光測速方式是采用激光測距原理的方式。激光測距是通過利用向被測車

24、輛發(fā)射激光束，并接受該激光束的反射波，記錄時(shí)間差，來確定被測車輛與測試點(diǎn)的間距。激光測速是對被測車輛進(jìn)行兩次有特定時(shí)間間隔的激光測量，取得在該一時(shí)間段內(nèi)的被測物體移動(dòng)的距離，從而計(jì)算車輛的移動(dòng)速度。生活中我們看到交警在警車內(nèi)測量車速，其實(shí)就是利用這個(gè)原理測得的。高速公路視頻超速監(jiān)控系統(tǒng)是利用視頻圖像處理技術(shù)，來對高速公路車道上的車輛進(jìn)行非接觸式監(jiān)控，以獲得超速車輛的車速。通過在一定時(shí)間的連續(xù)兩次對車輛進(jìn)行圖像的抓捕，利用圖像特征點(diǎn)相對位移計(jì)算車速。ic卡測速方式是一種最簡便、最有效的新測速方式。根據(jù)ic卡計(jì)算出每輛車在高速公路行駛期間的平均速度。這種方法的主要原理是：通過司機(jī)所用的ic卡，利用

25、車輛進(jìn)出高速公路的準(zhǔn)確時(shí)刻和運(yùn)行里程，測量車輛平均行駛速度。這是一種全天候的測速方法，讓司機(jī)意識到車輛一旦上了高速公路就被測速的道理，從而達(dá)到威懾的效果，以減少高速公路因超速而造成的交通事故的發(fā)生。1.2 高速路口車流量常用檢測現(xiàn)狀分析按照獲得行駛車輛信息方式的不同，高速路口車輛監(jiān)控實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)使用的技術(shù)有：空氣管道檢測技術(shù)、磁感應(yīng)檢測技術(shù)和波頻檢測技術(shù)?？諝夤艿罊z測技術(shù)是一種接觸式的檢測方法，在高速公路主線的檢測點(diǎn)拉一條空心的塑料管道并加以固定，一端封閉，另一端連接計(jì)數(shù)器，當(dāng)有車輛經(jīng)過塑料管道時(shí)，車輪擠壓空氣管道，管內(nèi)空氣被擠壓而觸動(dòng)計(jì)數(shù)器以計(jì)算車流量的方法。顯然，此方法只能獲取單一的車輛信

26、息，且壽命短，方法繁瑣，已經(jīng)被磁感應(yīng)檢測等技術(shù)取代。磁感應(yīng)檢測器方法可以分為線圈和磁阻傳感器兩種。環(huán)形線圈檢測是現(xiàn)在高速路口應(yīng)用最廣泛的一種檢測設(shè)備。這種設(shè)備主要由埋在路表下的線圈和能夠測量此線圈電感的電子設(shè)備組成。車輛經(jīng)過線圈，引起線圈磁場的緩慢變化，檢測器據(jù)此計(jì)算出車流量、速度、時(shí)間占有率和長度等交通參數(shù)信息。磁感應(yīng)檢測技術(shù)受惡劣天氣氣候、日照光線強(qiáng)弱影響的影響小，性能比較穩(wěn)定，并目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在交通數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、交通控制等方面。波頻車輛檢測技術(shù)是對車輛發(fā)射電磁波產(chǎn)生感應(yīng)的檢測方法。根據(jù)發(fā)射電磁波的不同可分為雷達(dá)檢測、超聲波檢測和紅外檢測等。雷達(dá)檢測方式：車輛檢測雷達(dá)通過調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)，雷達(dá)

27、發(fā)出電磁波頻率隨線性調(diào)制信號電壓的變化而變化。將該雷達(dá)安裝在馬路邊的高桿上，俯向下往各車道發(fā)射微波，并接收各車道上車輛反射回來的微波信號。由于不存在多普勒的頻移，各車道上車輛和雷達(dá)之間的距離不同，反射回來的電磁波普與當(dāng)前雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率之差也不同，雷達(dá)通過對信號進(jìn)行頻譜分析，判斷各車道對應(yīng)頻率分量的強(qiáng)弱程度即可知道各道有沒有車輛存在。超聲波檢測器是利用聲波傳播和反射原理，通過對發(fā)射波和反射波的時(shí)間差測量實(shí)現(xiàn)位移測量的設(shè)備。由超聲波發(fā)生器發(fā)射出一束超聲波，再接收從車輛或地面反射波，根據(jù)反射波返回時(shí)間的差別，判斷有無車輛通過。紅外檢測器是頂置式或路側(cè)式的交通流檢測設(shè)備，一般是采用反射式檢測技術(shù)

28、。反射式檢測探頭通常由一個(gè)紅外發(fā)光管和一個(gè)紅外接收管組成。由調(diào)制脈沖發(fā)生器產(chǎn)生調(diào)制脈沖波，經(jīng)紅外探頭向道路上輻射，如果有車輛通過，紅外脈沖從車體反射回來，被接收管接收后經(jīng)過解調(diào)、放大、整流濾波后輸出一個(gè)檢測信號并送入單片機(jī)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字圖像處理、人工智能和模式識別等技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)視頻技術(shù)在交通信息檢測中占據(jù)越來越重要的地位。目前常用的視頻車輛檢測算法主要有：灰度比較法、背景差法、幀差法、邊緣檢測法?；谝曨l圖像的車流量與車速檢測技術(shù)的基本思想是在視頻圖片中的每條車道上設(shè)置一個(gè)固定區(qū)域，作為虛擬的檢測線，再對該區(qū)域內(nèi)圖像進(jìn)行處理，完成對車輛信息的及時(shí)獲取。背景差法將當(dāng)前輸入幀圖像

29、與背景圖像進(jìn)行快速的差值計(jì)算，以分離出車輛。但背景圖像需要實(shí)時(shí)不停刷新，影響因素較多。幀差法則是對相鄰的兩幀圖像進(jìn)行差值計(jì)算，但不能排除攝像頭抖動(dòng)引起的干擾，對靜止或速度慢的車輛無法有效檢測。邊緣檢測法主要通過對幀圖像進(jìn)行邊緣檢測，以提取車輛的邊緣特征進(jìn)行信息識別。2 系統(tǒng)工作原理與總體方案選擇2.1 系統(tǒng)的工作原理2.1.1 車流量與車速檢測系統(tǒng)的工作原理紅外線矩陣法是一種利用紅外傳感器組成的紅外線矩陣檢測設(shè)備檢測道路上機(jī)動(dòng)車流量和車速的方法。它是利用紅外線發(fā)射和接收方向較強(qiáng)的特點(diǎn)，在車輛經(jīng)過的路面上安裝密度適當(dāng)?shù)膸着偶t外線發(fā)射接收電路，由此組成紅外線矩陣，紅外線檢測矩陣由兩排嵌入路面內(nèi)的接

30、收器和安裝在其上方幾米處的發(fā)射器組成，兩排接收器之間的距離為0.52米，每排接收器由若干間隔0.20.9米的接收管和接收電路組成。接收管在沒有遮擋的情況下可以接收發(fā)射器發(fā)出的信號，接收電路中產(chǎn)生低電平，接收管在受到遮蔽的狀況下下收不到發(fā)射器發(fā)出的信號，接收電路中出現(xiàn)高電平信號。因此根據(jù)車輛駛?cè)搿⑼ㄟ^、駛出檢測區(qū)域，以及車輛行駛方向，并排行駛車輛的流量等情況引起的矩陣內(nèi)部各測試點(diǎn)高低電平信號的變化，經(jīng)過硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程計(jì)算方法，最終統(tǒng)計(jì)計(jì)算出經(jīng)過該測量區(qū)域內(nèi)雙向并排經(jīng)過的多輛車的車流量測量與車速測量。2.1.2 系統(tǒng)需求分析隨著我國城市車輛使用的增多，道路狀況同時(shí)也變得復(fù)雜，如何對道路車流

31、量及車速進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對統(tǒng)計(jì)、預(yù)測高速道路交通狀況十分重要，并且同時(shí)這也是對高速道路車輛運(yùn)行情況高效調(diào)度的一項(xiàng)十分的重要參考依據(jù)。而且當(dāng)前對高速道路監(jiān)測多使用視頻方法，有事還可能采用人工計(jì)數(shù)方法，此方法對每條高速公路在某個(gè)時(shí)間段車輛行駛情況不容易做到長時(shí)間、高效的統(tǒng)計(jì)。因此我們需要進(jìn)行一種低成本、高準(zhǔn)確率的智能識別裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由此促進(jìn)對高速路口交通情況的檢測水準(zhǔn)。2.1.3 系統(tǒng)總體模塊設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)是利用單片機(jī)并且采用模塊化設(shè)計(jì)來設(shè)計(jì)車流量及車速檢測系統(tǒng)，只要有車輛經(jīng)過，就會(huì)擋住兩個(gè)發(fā)射和接收紅外線傳感器之間的傳感信號，這樣就能根據(jù)車量的流動(dòng)情況對車流量進(jìn)行檢測并利用單片機(jī)計(jì)算出車速。當(dāng)然對

32、于正常的情況下還會(huì)有并行的車量經(jīng)過，本系統(tǒng)也做了設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的總體模塊如圖2.1所示：單片機(jī)控制器紅外線傳感器濾波放大電路電源電路a/d轉(zhuǎn)換報(bào)警器鍵盤lcd顯示圖2.1 系統(tǒng)總體模塊圖 本系統(tǒng)采用紅外線傳感器組成的矩陣作為采集信號對車流量進(jìn)行檢測，紅外線傳感器采集到信號之后，經(jīng)電源電路和以及濾波放大電路之后，再傳送到單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)再將處理結(jié)果由lcd顯示。系統(tǒng)會(huì)通過出現(xiàn)低電平的次數(shù)來統(tǒng)計(jì)車流量及車速。2.2 系統(tǒng)總體硬件方案選擇2.2.1 核心控制器對于該系統(tǒng)，控制部分無疑是整個(gè)系統(tǒng)的最核心部分，其功能可以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通信并且接收上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)和控制指令，經(jīng)處理過后控制顯示屏顯示內(nèi)容。

33、其電子設(shè)計(jì)制作中常用的方法有單片機(jī)、dsp、及eda技術(shù)。方案一：單片機(jī)單片機(jī)是內(nèi)部集成了cpu，rom，ram和i/ o口等的微型計(jì)算機(jī)。它本身具有很強(qiáng)的接口性能，非常適合于應(yīng)用在工業(yè)控制，因此又叫微控制器(mcu)。單片機(jī)品種十分齊全，型號多樣 ，cpu 從8，16，32到64位，其中多采用risc 技術(shù)，片上i/o非常豐富，有的單片機(jī)內(nèi)部集成有a/ d，“ 看門狗”，pwm，顯示驅(qū)動(dòng)，波形發(fā)生器，鍵盤電路等。它們具有高低不等的價(jià)格，因此極大地促進(jìn)了開發(fā)者的選擇應(yīng)用自由。除此之外單片機(jī)還具有低電壓和低功耗的特點(diǎn)。伴隨著超大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展，單片機(jī)在便攜式電子產(chǎn)品中已被廣泛使用。方案二

34、：dsp 芯片dsp芯片又叫數(shù)字信號處理的器件。dsp主要應(yīng)用于數(shù)字信號處理的各項(xiàng)領(lǐng)域中，十分適合高精度，復(fù)雜運(yùn)算信息處理?，F(xiàn)在dsp已經(jīng)大規(guī)模使用在信息、便攜式設(shè)備以及儀表儀器、雷達(dá)、圖像、航空電子、實(shí)用電器、醫(yī)療設(shè)施等領(lǐng)域。 dsp區(qū)別于一般微處理器的另一重要標(biāo)志是硬件乘法器以及特殊指令，一般微處理器用軟件方法實(shí)現(xiàn)乘法，單條執(zhí)行指令，速度慢。dsp 依靠硬件乘法器單周期完成乘法運(yùn)算，而且還具有專門的信息處理指令。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。芯片內(nèi)置544字的高速sram。外部可尋址64k字程序/數(shù)據(jù)及i/o，令周期在25ns50ns之間，實(shí)時(shí)性處理比16位單片

35、機(jī)快2倍以上，可取代一般常用的的單片機(jī)。方案三：edaeda即我們所說的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化。eda是以電子計(jì)算機(jī)為輔助工具，在eda 軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)上，針對用vhdl 生成的設(shè)計(jì)文件進(jìn)行自動(dòng)邏輯編譯、邏輯簡化、邏輯分塊、邏輯合成及優(yōu)化、邏輯布局和布線、邏輯仿真，直至對于特定目標(biāo)芯片進(jìn)行適配編譯、邏輯影射和編程下載等。而且mcu和dsp都是實(shí)用串行操作指令來實(shí)現(xiàn)特定功能，不可避免速度低，而fpga/cpld則可完成硬件上的并行操作，在實(shí)時(shí)監(jiān)控和高速應(yīng)用領(lǐng)域中前景十分廣闊；另外，fpga/cplp器件在使用開發(fā)中是用軟件編程實(shí)現(xiàn)的，但是物理結(jié)構(gòu)和純硬件設(shè)計(jì)電路確是一樣，可靠性很高?；谝陨戏治觯N設(shè)計(jì)

36、方式相比較各有優(yōu)點(diǎn)且都能夠?qū)崿F(xiàn)控制功能，但單片機(jī)的技術(shù)門檻較低開發(fā)成本也較低非常適合初學(xué)者進(jìn)行學(xué)習(xí)和鍛煉使用?，F(xiàn)在市場上常用的單片機(jī)主要有mcs-51、avr、arm、pic等。其中使用最流行的單片機(jī)首推intel公司的51系列，因?yàn)楫a(chǎn)品硬件組成十分合理，指令體系十分規(guī)范，并且“悠久”的生產(chǎn)歷史，有先入為主的龐大優(yōu)勢常作為單片機(jī)學(xué)習(xí)的教材。所以決定選取51系列單片機(jī)作為控制部分的核心器件。2.2.2 電源電路方案一：采用普通家用的干電池作為led系統(tǒng)的電源，由于點(diǎn)陣系統(tǒng)耗電量較大，點(diǎn)陣系統(tǒng)一般懸掛在高處上，一直不停的工作。使用干電池需經(jīng)常換電池，使用繁瑣，不符合節(jié)約型社會(huì)的要求。方案二：采用一

37、塊lm7805三端集成穩(wěn)壓器。把市電經(jīng)變壓器降壓輸入電路，而后經(jīng)過整流送到lm7805三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓輸出作為工作電壓。不僅功率上可以滿足系統(tǒng)需要，不需要更換電源，并且比較輕便便利，使用更加安全可靠?；谝陨戏治?，決定選取lm7805三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器件作為系統(tǒng)供電電源。2.2.3 io口擴(kuò)展芯片方案一：選取串口輸入并口輸出芯片74ls164，雖然其i/o口使用較少，由于本次設(shè)計(jì)共需要72路i/o口，列驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)計(jì)算需要8塊74ls164。顯示數(shù)據(jù)是先后順序給送去的，顯示一般會(huì)有延遲，而led動(dòng)態(tài)顯示的刷新的時(shí)間控制大約10ms，實(shí)時(shí)性差，效果不好。方案二：采用邊沿觸發(fā) d型觸發(fā)器74ls574，

38、74ls574是三態(tài)總線驅(qū)動(dòng)輸出器件，可以緩沖控制輸入，置數(shù)并行存取并且有改善抗擾度的滯后作用。輸出控制不影響觸發(fā)器的內(nèi)部工作，既老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉，新的數(shù)據(jù)依舊可以置入。時(shí)鐘上升沿輸入有效，8塊74ls574共用16個(gè)i/o口，數(shù)據(jù)可以并行寫入芯片，延遲時(shí)間較少，滿足設(shè)計(jì)要求。綜合以上比較，決定選取74ls574作為列線驅(qū)動(dòng)io口擴(kuò)展芯片。 2.2.4 串口通訊芯片的選擇at89c51串行口采用的是ttl電平，如果與上位機(jī)通信時(shí)，必須要有電平轉(zhuǎn)換電路，我們可以選擇1488，1489，max232。方案一：采用1488或1489芯片實(shí)現(xiàn)信號電平轉(zhuǎn)換，但在使用中發(fā)現(xiàn)這兩種芯片可靠性

39、不高，且需要正負(fù)12v電源，電路搭建比較麻煩。方案二：采用單電源電平轉(zhuǎn)換芯片max232，這種器件電源與單片機(jī)供電相同，外圍電路簡單、可靠，使用十分廣泛。采用rs-232接口與上位機(jī)通信，方便后來設(shè)計(jì)的軟件調(diào)試和程序燒錄。基于以上分析，決定選取max232作為串行通信芯片。2.2.5 顯示器件方案一：led是一種固體發(fā)光源，當(dāng)它兩端加上正向電壓時(shí)就可以發(fā)光，反向led不亮。采用不同的材料，可制成發(fā)不同顏色光的二極管。作為一種新的信號光源廣泛受到歡迎而得以快速發(fā)展。從而在各種各樣的傳媒信息的宣傳中得以體現(xiàn)。簡述其分類方法如下。（1）按照顏色分類單基色顯示屏，單一顏色（綠色、紅色、藍(lán)色、黃色等等）

40、。雙基色顯示屏，綠色和紅色雙基色，256級灰度值、可以顯示65536種色彩。全彩色顯示器，紅、綠、藍(lán)三種基色，256級灰度的全彩色顯示屏可以顯示一千七百多萬種顏色。（2）按使用場合分類室內(nèi)顯示屏，發(fā)光點(diǎn)較小，一般3mm-8mm，顯示面積一般零點(diǎn)幾至十幾平方米。 室外顯示屏，面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風(fēng)、防雨、防水功能。 方案二：1602液晶也叫1602字符型液晶模塊，其是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5x7或者5x11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距

41、和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形。1602lcd是指顯示的內(nèi)容為16x2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于hd44780液晶芯片的，控制原理也基本完全相同，因此基于hd44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。1602液晶圖如圖2.2所示?；谝陨戏治鏊俣扰c流量及其它數(shù)據(jù)顯示部分采用1602液晶顯示。速度報(bào)警采用led流動(dòng)顯示與蜂鳴器相結(jié)合。圖2.2 1602液晶2.2.6 硬件電路繪圖軟件方案一：altium designer6.9是桌面環(huán)境下第一個(gè)以設(shè)計(jì)管理和協(xié)作技術(shù)為核心的全方位印刷電路板

42、設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力，復(fù)雜工藝的可生產(chǎn)性和設(shè)計(jì)過程管理于一體，可完整實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)到生成物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全過程，以及中間的所有分析，仿真和驗(yàn)證。整個(gè)過程包括以下幾個(gè)步驟：（1）構(gòu)想電路模型。（2）設(shè)計(jì)電路原理圖。（3）校對后輸出原理圖。（4）產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表。（5）設(shè)計(jì)印刷電路板。（6）檢查后輸出pcb板圖。方案二：proteus 是英國labcenter公司開發(fā)研制的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析各種模擬器件和集成電路，該軟件具有如下特點(diǎn)：（1）可以單片機(jī)仿真與spice電路設(shè)計(jì)仿真結(jié)合?？梢詳?shù)字電路仿真、模擬電路仿真、單片機(jī)和其外圍電路組

43、成的電路系統(tǒng)的仿真、i2c測試器、rs232動(dòng)態(tài)仿真、spi檢測器、鍵盤和lcd系統(tǒng)仿真的功能；各種各樣的虛擬儀器設(shè)備，如邏輯分析儀、示波器、信號產(chǎn)生器等。（2）可以主流單片機(jī)的仿真。目前可以使用的單片機(jī)類型有：arm7、pic10/12/16/18系列、avr、80c51/51系列、hc11系列和多種外圍接口芯片。（3）支持軟件測試功能。硬件電路仿真系統(tǒng)中支持單步、全速、設(shè)置斷點(diǎn)等檢測功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和測試環(huán)境，如keil c51 uvision2、wave偉福等軟件。（4）具有強(qiáng)大的原理圖繪

44、制功能。總之，該軟件是一款集單片機(jī)和spice分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。基于以上分析，本次設(shè)計(jì)決定選取proteus軟件進(jìn)行仿真和用altium designer6.9繪制電路原理圖和pcb版圖。2.3 系統(tǒng)總體軟件方案選擇軟件的設(shè)計(jì)除了滿足設(shè)計(jì)功能外還必須要滿足易讀寫，方便下載和編譯。設(shè)計(jì)目標(biāo)和硬件總體結(jié)構(gòu)確定的情況下，可以把軟件可以分為主程序，顯示子程序，各種延時(shí)子程序，按鍵掃描程序四個(gè)主要部分組成。軟件的編寫需要借助軟件編輯器和編譯軟件，編譯完成后還需要程序燒錄器下載到單片機(jī)中執(zhí)行。編寫軟件之前得首先選擇一種合適的語言以及配套的編輯器和編譯軟件。最后還要選擇一款與所選單片機(jī)的下

45、載器或下載軟件來把編寫的程序下載到單片機(jī)中執(zhí)行。2.3.1 單片機(jī)編程語言現(xiàn)在主要運(yùn)用的單片機(jī)編程語言為匯編語言和c語言。下面對匯編語言和c語言做一些簡介。匯編語言是一種面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)的語言，在匯編語句中，用地址符或標(biāo)號替代地址碼，用助記符代替操作碼，這樣符號代替機(jī)器語言就可以轉(zhuǎn)換為匯編語言，于是匯編語言亦稱為符號語言。應(yīng)用匯編語言代碼編寫的程序，是不能直接被機(jī)器識別的，要由一種程序?qū)R編語言翻譯成機(jī)器語言，這種起翻譯作用的程序稱為匯編語言。匯編語言程序是由系統(tǒng)軟件的語言處理系統(tǒng)軟件，匯編語言把匯編程序翻譯成機(jī)器能夠識別語言的過程稱為匯編。作為最基本的編程語言之一，匯編語言雖然應(yīng)用的范圍不

46、算很廣，但重要性卻勿庸置疑，因?yàn)樗軌蛲瓿稍S多其他語言所無法完成的功能。c語言是一種結(jié)構(gòu)化語言，可產(chǎn)生壓縮代碼。與匯編相比，c語言有如下特點(diǎn)。（1）c語言簡潔、緊湊，使用方便、靈活。（2）c語言具備高級語言和低級語言的特征。（3）c語言是結(jié)構(gòu)化語言，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句。（4）c語言具有各種各樣的數(shù)據(jù)類型。（5）c語言具有強(qiáng)大的圖形功能，支持多種顯示器和驅(qū)動(dòng)器；而且計(jì)算功能、邏輯判斷功能也比較強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)決策目的。（6）c語言適用范圍大。（7）c語言生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。 基于以上分析結(jié)果，本次設(shè)計(jì)決定選取編程語言為c語言。2.3.2 系統(tǒng)軟件編譯器keil介紹keilkeil

47、c51是美國keil software公司推出的51系列兼容各種單片機(jī)c語言軟件開發(fā)環(huán)境，與匯編語言相比，c語言在可讀性、結(jié)構(gòu)性、功能上、可維護(hù)性上具有很大的優(yōu)勢，因此很容易學(xué)習(xí)。keil中包括c語言編譯器、宏匯編、庫管理、連接器和一個(gè)具有強(qiáng)大功能的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的一體開發(fā)方案，通過一個(gè)集成環(huán)境將這些部分有機(jī)的組合在一起。運(yùn)行keil軟件需要win98、nt、win2000、winxp等操作系統(tǒng)。如果你使用c語言編程，那么keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用c語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具會(huì)使我們的設(shè)計(jì)事倍功半。3 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)總體功

48、能模塊采集部分信號調(diào)理部分判斷處理部分上位機(jī)信號信號指令指令處理結(jié)果系統(tǒng)的總功能模塊設(shè)計(jì)如圖3.1所示，整個(gè)裝置可劃分為三部分，分別為采集部分，信號調(diào)理部分和識別處理部分。在應(yīng)用中，由于本次設(shè)計(jì)的是沒有返程的,所以在需要的路段可以將多個(gè)裝置分別安裝在各個(gè)路段兩側(cè)，以采集到有效的數(shù)據(jù)，再經(jīng)過信號的調(diào)理、信號判斷處理等過程，最后將處理結(jié)果匯集到最近的上位機(jī)節(jié)點(diǎn)，接著將各地方節(jié)點(diǎn)集總到中心工作站，由此對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)，從而達(dá)到道路車流量與車速檢測目的。為了解各路段車輛通行情況，估測車流高峰以及堵車高峰，制定出科學(xué)管理和措施提供重要依據(jù)。但本設(shè)計(jì)沒涉及到這一點(diǎn)。圖3.1系統(tǒng)總框圖設(shè)計(jì)3.1.

49、1信號采集部分信號采集部分主要采用矩陣?yán)砟?，?yīng)用紅外線發(fā)射和接收管形成檢測區(qū)域矩陣電路，如果有車輛通過檢測區(qū)，就會(huì)遮擋部分發(fā)射與接收管，由此引起電路中電平的相應(yīng)變化。從而對通行車行駛狀況的作出充分分析，構(gòu)建識別算法，微處理器就能按照算法，將車輛的行駛狀況識別出來。本文將以實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，說明設(shè)計(jì)思路。矩陣采集區(qū)由發(fā)射電路和對應(yīng)在其下方的接收電路兩部分組成，發(fā)射部分采用兩排紅外線發(fā)射管，每排分別8個(gè)組成。正對著每個(gè)發(fā)射管的接收管組成接收電路，一樣是兩個(gè)測量層次，和對應(yīng)的每排八個(gè)單元的測量密度。在信號測量應(yīng)用中，為提升辨別的準(zhǔn)確性和匹配道路狀況，可以靈活的增加矩陣中的測量層次和采集點(diǎn)密度，同時(shí)還需要根據(jù)

50、具體環(huán)境對識別算法簡要改變。3.1.2. 信號處理部分此部分主要作用是將采樣的信號進(jìn)行放大、調(diào)整，使微處理器能夠處理，然后根據(jù)處理單元的需要選通矩陣中的測量排。原理圖如圖3.2所示。其中(a)部分是將接收管所生成的微弱信號變化進(jìn)行放大，并在對應(yīng)的引腳部位體現(xiàn)出來。圖3.2 單片機(jī)信號調(diào)理圖并傳輸?shù)剿拥?4hc244芯片部分，74hc244芯片引腳圖如圖3.6 所示。74hc244芯片將放大后的信號進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，當(dāng)信號達(dá)到微處理器能處理的標(biāo)準(zhǔn)信號，主處理芯片at89c51就開始工作。由圖3.3可知，每排接收排的引腳接到一片74hc244芯片上，本次設(shè)計(jì)將用到兩片74hc244芯，分別作為發(fā)射端和

51、接收端各一片。74hc244 74hc244圖3.3 74hc2443.2 系統(tǒng)總體電路圖信號判斷處理部分也就是系統(tǒng)的重要部分，它采用的是非曲直片at89c51芯片作為單片機(jī)p1口來控制選通兩片74hc244芯片中的一個(gè)，即分別選通兩個(gè)接收排中的一排，將接收到的數(shù)據(jù)用的p2口接收，通過仿真，可檢測算法在運(yùn)行中的正確性。另外，微處理器的p1口用于與外部進(jìn)行通信，如果檢測到有信號的變化，將識別結(jié)果發(fā)送到上位機(jī)附錄2所示。3.3 電源供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路能夠正常工作，電源是必不可少的。單片機(jī)屬于數(shù)字電路中的器件，所以這里需要選擇+5v的直流電源。供電電源電路原理圖如圖3.4所示。圖3.4 電源電路圖先將

52、220v交流市電經(jīng)過電源變壓器轉(zhuǎn)換成交流低壓，然后經(jīng)過橋式整流電路與濾波電容整流和濾波，一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓便會(huì)在固定式三端穩(wěn)壓器lm7805的輸入端和地端兩端形成。此直流電壓在經(jīng)過lm7805的穩(wěn)壓和電容的濾波作用，便可在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定度好、精度高的直流輸出電壓。此穩(wěn)壓電源可作為ttl電路或者單片機(jī)應(yīng)用電路的電源。三端穩(wěn)壓器是一種系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的主流線性穩(wěn)壓電源集成電路。這種穩(wěn)壓器以其成本低、體積小、性能高、工作可靠性好、使用十分簡捷方便等特點(diǎn)，成為當(dāng)前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用十分廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器。在ttl器件電路廣泛采用lm7805三端穩(wěn)壓器作為供電電源的控制器。3.4

53、 51系列單片機(jī)簡介單片機(jī)（microcontroller，又稱微處理器）是在一塊硅基片上集成了各種小器件的的微型處理器，這些器件包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ram、中央處理器cpu、程序存儲(chǔ)器rom、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和i/o接口電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)由時(shí)鐘電路和復(fù)位電路組成。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生at89c51單片機(jī)工作時(shí)必需的控制信號。單片機(jī)的內(nèi)部電路正是在時(shí)鐘信號的控制下，嚴(yán)格地按照時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作。復(fù)位電路是為單片機(jī)初始化操作準(zhǔn)備的。只要單片機(jī)的復(fù)位引腳rst上的復(fù)位信號要持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘周期）以上，就可以使at89c51單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如圖3.5所示。圖3.5 單片機(jī)最小系統(tǒng)

54、電路圖3.5 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)at89c51單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都以時(shí)鐘信號為基準(zhǔn)，有條不紊、一拍一拍地工作。因此時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的處理速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也是直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種是外部時(shí)鐘方式。本次采用外部時(shí)鐘方式。at89c51單片機(jī)芯片內(nèi)部設(shè)有一個(gè)由反向放大器構(gòu)成的振蕩器，xtal1和xtal2分別為振蕩電路的的輸入端和輸出端，時(shí)鐘可有內(nèi)部或外部生成，在xtal1和xtal2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路就會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。系統(tǒng)采用的定時(shí)元件為石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。時(shí)鐘頻率fosc采用12mhz，c1、c2的電容

55、值取30pf，電容的大小起頻率微測的作用。時(shí)鐘電路如圖3.6所示。圖3.6 時(shí)鐘電路圖3.6 復(fù)位電路設(shè)計(jì)at89c51單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)或者出現(xiàn)死機(jī)時(shí)需要復(fù)位，使cpu以及其他功能部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，pc初始化為0000h。單片機(jī)從這個(gè)狀態(tài)開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序行出錯(cuò)(如程序“跑飛”)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于 “死鎖”狀態(tài)時(shí)，也需要按復(fù)位鍵即rst腳為高電平，使at89c51擺脫“跑飛”“死鎖”狀態(tài)而重新啟動(dòng)程序。單片機(jī)有多種復(fù)位方式，常用的復(fù)位操作有上電復(fù)位和手動(dòng)按鍵電平復(fù)位方式。本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)按鍵電平復(fù)位方式，電路搭建圖如圖3.7所示。上電復(fù)位是通過外部復(fù)

56、位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，復(fù)位電路產(chǎn)生的復(fù)位信號（高電平有效）由rst通過一個(gè)施密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器用來抑制噪聲干擾，在每一個(gè)機(jī)器周期的s5p2，施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號對at89c51單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。當(dāng)上電時(shí)，c1相當(dāng)于短路，有時(shí)碰到干擾時(shí)會(huì)造成錯(cuò)誤復(fù)位，可在復(fù)位端加個(gè)去耦電容，可以復(fù)位電路更加可靠。 圖3.7 按鍵電平復(fù)位電路圖3.7 通信系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)兩個(gè)計(jì)算機(jī)或一個(gè)計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳輸可以使用并行通訊和二串行通訊種方式。由于串行通訊方式有使用成本低、線路少的特點(diǎn)，特別是在遠(yuǎn)程通訊時(shí)，避免了多條線路特征的不一致而被廣泛使用。rs-232c標(biāo)準(zhǔn)是美國eia(電子