基于地感线圈车辆检测

页眉内容系统纲要智能交通系统利用尖端的电子信息技术，构成人员、车辆和公路三位一体的新式公路交通系统。它将先进的计算机办理技术、信息技术、数据通讯传输技术、自动控制技术、人工智能及电子技术等有效地综合运用于交通运输管理系统中，成立一种在大范围内、全方向发挥作用的准时、正确、高效的交通运输管理系统。本文侧重研究了智能交通系统中的道路交通检测系统，设计了鉴于环形线圈的车辆检测器。采纳双环形线圈检测技术，对车辆经过线圈时检测电路所产生的振荡频次进行数据剖析，从而达成车流量监测。本文介绍了一种鉴于单片机的环形线圈车辆检测器系统，并剖析了系统的构造和功能。该系统的硬件主体以AT89C51为控制核心。实现了路面动向交通数据的采集，收集到的数据及时反应了车辆的经过或存在状况。该系统构造简单，操作简单，能较精准地检测出车辆的存在，可应用于交通检测和道路监控领域。最后给出了该检测器详尽的软硬件设计方案。要点词要点词：智能交通系统；环形线圈；交通流检测；AT89C51系统概括跟着世界城市化的进展和汽车的普及，不管是在发展中国家仍是在发达家，交通拥堵加剧、交通事故屡次、交通环境恶化等问题日趋严重。一般来说，解决交通拥堵的直接手法是建设更多的道路交通设备，提升路网的通行能力，但不管是哪个国家，其城市内部可供修筑道路的空间有限，并且建设资本的筹备也是面对的一个难题。同时，因为交通系统是一个复杂的大系统，因此，独自从减少车辆或许增添道路设备方面考虑是没法根本解决问题的[1]。别的，能源和环境问题也日趋为人们所认识，能源的大批耗费，环境的严重污染，令人类的财产和健康遇到极大的损失。在这类背景下，从系统的观点出发，把车辆和道路综合起来考虑，着眼于充分利用现有的道路交通设备，着重提升道路车辆的运转效率，从而运用各样高新技术系统解决交通问题的思想就应运而生。跟着车辆的增加和交通的飞快发展，在道路交通管理与控制中对交通讯息的需求愈来愈多。及时正确地检测道路车辆的交通流信息并展望将来道路交通状况，从而将展望信息供应给交通控制中心，这样，便可以有效地引诱交通防止交通堵塞，减少出行时间和交通事故的发生。并且，交通数据检测在交通控制系统中也是十分重要的，精准和靠谱的检测数据是在交通控制中进行合理的信号配时优化的基础：而及时正确地对交通流展望，即有效地利用及时的交通数据展望将来的交通状况，是实现有效的交通控制和交通引诱的要点所在。感觉线圈的交通检测剖析精心整理页眉内容1.1.车辆检测器的埋地方法车辆检测器的埋地方法如图下列图所示，前一个紧挨泊车线，后一个埋设在距泊车线5--10cm处，一般考虑埋设在估计可正常泊车数目所占地点的l-2倍处，检测驶入该车道的车量数；二者之差，既是该车道还存在的车辆数，也是等候通行的车辆数电感线圈安装表示图地感线圈埋设第一要用切路机在路面上切出槽来，在四个角长进行45°倒角办理，防备尖角损坏线圈电缆，切槽宽度—般为0．4--0．8cm，深度3--5cm，同时还要为线圈引线切一条通到路边的槽将双绞好的输出引线经过引出线槽引出[5]。地感线圈埋设是在车道路面铺设达成后或铺设路面的同时进行的，在线圈埋好此后，为了增强保护，用沥青或软性树脂将切槽封上。线圈安装时，应当尽量防止焊接点，万不得已则一定优秀接触并做好绝缘；为防止电磁扰乱，馈线使用障蔽电缆，障蔽电缆的障蔽线在信号变换器端优秀接地；使用双绞线，防备两个相邻线圈的馈线或与电源220v之间的互相扰乱。2.2感觉线圈检测器的电磁感觉工作原理上图电路中：Rb1=Ru=62kll；Ro=lkQ；R。=2．2kn；Ce=Cb=10uf；c1=Cz=0.1pF；L为电感线圈，此时晶体管VT1为共射放大组态．工作在放大状态。系统正常状态下即无车经过时。传感振荡电路的输出信号U0(t)为频次保持不变的正弦波。当有车经过时，U0(t)的频次变大，即f=fc，其频次差为?f=f’?fc，范围在几百赫兹到几千赫兹。由公式（1）知，f与电路中电感L、电容c1，c2有关(c1，c2为固定值)，所以f为L的单值函数，当L发生变化时，该振荡电路的振荡频次也发生反方向变化。把地线圈作为L，直接连结到电路中．通过检测电路振荡频次的变化来反应L的变化，从而实现对金属物体的探测。设正常状态下即无车经过时的输出信号频次为．而有车经过时的振荡频次为

f0，则易获知．

f’大f0，因为不易经过固定公式直接计算，而只好经过实验法大体估量，并且实质应用中无需知道具体数值，只需估计fc=f’-f0的范围即可。2.3阈值的选用在鉴别车辆时，需要利用阈值来判断车辆的抵达，经过设定特别的阈值，将遇到车辆扰乱后的磁场与无车辆扰乱状况下的磁场切割开来。主要表此刻当所获取磁场波形数据颠簸超出必定阈值时，就确立为有车辆抵达，不然将颠簸鉴别为扰乱。精心整理页眉内容假如阈值选用的太大，当有小型车迅速经过检测器时，颠簸幅度太小，而没法达到阈值，就会检测不到车辆。假如阈值选用太小的话，因为检测器收到四周磁场的扰乱，会有小的颠簸，阈值太小，扰乱大于颠簸后，算法将扰乱鉴别为车辆，也会影响检测器的精度。并且当车辆过去后，有时有基准值漂移的问题，可能会与原始基准值有所偏差，所以在选用基准值的时候，也好考虑基准值漂移的问题。所以，阈值的选用直接影响有关检测算法的正确率。线圈检测的方法介绍线圈检测的方法介绍双线圈检测是在路面下一前一后铺设两个线圈，且两个线圈的搁置有必定的距离，其表示图以下列图所示：环形线圈检测器表示图假定前线圈的的长度为Sa，后线圈的长度为Sb，两个线圈之间的的距离为Sb，(在表示图上对应的值为Sa=Sb=2m,Sm=3m)，当车辆抵达前线圈的时间为Ta，车辆抵达后线圈的时间为Tb，检测器的计数周期为T，Ni位低i车道检测器的计数值，则i车道在该周期内的交通流量为：因为线圈经过检测电路连结到CUP上，当车辆经过前线圈时，就会改变谐振电路的频次，以此便可以检测出车辆的存在；要检测车辆的速度，只需测出汽车从开始经过前线圈到抵达后线圈的前后时间T=T?T，便可以测出经过的速度：假如再测出车辆走开后线圈的时间Tc，车辆从进入线圈到完整离开的时间为T2=Tc-Ta。，假定车的长度为L，那么依据公式：从而便可以获取车辆型号的大小。精心整理页眉内容感觉线圈交通流检测系统硬件设计1.2.系统硬件构造系统硬件构造在本系统中，采纳AtmeI的8位单片机AT89C2051作为环形线圈检测器的硬件控制核心，其片内含有2K字节的Flash程序储存器，128字节的片内RAM，2路准时器／计数器。丰富的片内构造，能够同时知足车辆检测和数据传输的需要，保证了系统的靠谱性，其整体构造图以下列图所示：1.3.锁相环工作原理锁相环主要由相位比较器、压控振荡器、低通滤波器3部分构成，它的基本构成以下列图：锁相环原理图当输入信号与压控振荡器的输入信号频次不一样时，相位比较器比较着两个信号的振荡相位，输出它们的相位差，经低通滤波器加到压控振荡器上，使压控振荡器的频次跟着变化，其输入信号的频次靠近，最后等于输入信号的频标值，当二者的输出便不再变化。压控振荡器的输出Uo接至相位比较器的此中一个输入端，施加于相位比较器另一个输入端的外面输入信号Ui与来自压控振荡器的输出信号Uo对比较，比较结果产生的偏差输出电压Ud正比于Ui和Uo两个信号的相位差，经过低通滤波器滤除高频重量后，获取一个均匀值电压Ud。这个均匀值电压Ud朝着减小VCO输出频次和输入频次之差的方向变化，直至VCO输出频次和输入信号频次获取一致。这时两个信号的频次同样，两相位差保持恒定（即同步）称作相位锁定。1.4.信号输入电路的设计本系统的信号输入电流时产生正弦波的振荡器电路，容三点式振荡器是因为电容的三个端子和器件的三个电极相连结而得名，也称为考毕兹振荡器，以下列图所示：振荡电路图模块1.5.复位电路设计对本课题所设计的鉴于双线圈的检测系统所采纳的结束检测的方式基真同样，即在启动检测，并确认车辆抵达以后，经过判断线圈(鉴于双线圈的检测系统则判断第二个线圈)频次与基频(鉴于双线圈的检测系统则为第二个线圈的基频)的差值能否小于必定阈值来判断车辆能否驶走开线圈，如精心整理页眉内容果知足，则结束这一轮检测，并自动复位。复位电路图以下列图所示：复位电路图模块1.6.整形电路设计采纳电压比较器把震荡电路产生的正弦波整形于靠近方波信号，而后送入89C51进行办理，其电路图以下所示：整形电路图模块1.7.显示电路设计下列图是五位共阴极LED动向显示接口电路。图中，P0空输出段选码，P2口输出位选码，位选码占用输出口的线数决定于显示器位数。图中的反向驱动器的作用：89C51的P2口正逻辑输出的位控与共阴极LED要求的低电平点亮正好相反，即当P1口位控制线输出高电平，点亮一位LED。显示电路图模块1.8.总硬件电路感觉线圈交通流检测系统软件设计1.1.设计时需要注意的几点设计时需要注意的几点(1)振荡电路是由电感和电容构成的，在每次检测完成后，因为振荡频次的变化，在电容上可能有剩余的电荷存在，经过若干次检测后，累积的电荷将击穿电容，使设备不可以正常工作。所以在设计电路时应当考虑振荡电路的保护电路。精心整理页眉内容(2)上述设计思想不过就一个检测器连结一个地感线的情况。而在实质应用中，一般检测器要连结2～4个地感线圈，能够同时检测多个车道。这些线圈分别埋在相邻车道下。所以，振荡电路起振后，线圈之间可能会引入扰乱，此外，电感或电容元件老化也会惹起工作偏差。(3)依据试验结果，各样扰乱和有车经过时都会惹起振荡电路中心频次的偏移。为了保证系统不会因为扰乱而发生误操作，据扰乱和有车时所惹起中心频次偏移的程度不一样，早先设定一个阀值，作为判断有车无车的界线，中间心频次f偏移大于该阀值时，为有车经过，反之以为无车经过。1.2.程序流程图程序流程图程序流程图1.1.展望精心整理页眉内容关于道路交通检测系统的研究仍在持续，固然经过大批的实考证明该设计方案是可行的，但需要更为进一步地提升，因为自己的能力有限，本文所做的工作还需要更为一步地提升，在此基础上，还可做以下改良：1、因为同一检测模块需对两路4个线圈进行检测，怎样更好的防止不一样线圈间藕合效应是需要要点考虑的问题，当前的方法是给四路振荡器设置不一样的振荡频次，若能使系统对通道逐一扫描将能够更好的解决这个问题，为不一样外界环境下选择最适合的检测频次供应更大的灵巧性。2