環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器的改進(jìn)設(shè)計(jì)[1]

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２０ｃｒ７年第４期工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置

環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器的改進(jìn)設(shè)計(jì)[1]

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環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器的改進(jìn)設(shè)計(jì)

孔德強(qiáng)，曲仕茹

（西北工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，陜西西安７１００７２）

摘要：車輛檢測(cè)器擔(dān)負(fù)著為智能交通系統(tǒng)（Ｉ碼）采集數(shù)據(jù)的任務(wù)，具有重要的研究意義。環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器具有性能穩(wěn)定，性價(jià)比高，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)應(yīng)用最為廣泛。但目前的環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器存在誤檢率較高，且不能對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。針對(duì)上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于ＤｓＰ的環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明設(shè)計(jì)不僅穩(wěn)定有效，而且降低了誤檢率。

關(guān)鍵詞：環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器；ＤＳＰ；交通數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

中圖分類號(hào)：啦�。玻保�

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：１０００—０６８２（２００７）０４—００５９—０３

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引言

隨著城市汽車擁有量的快速增長(zhǎng)，城市交通擁堵

時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，以便日后交通分析之用。

１環(huán)形線圈檢測(cè)原理

環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器傳感器是一個(gè)埋在路面下，通有一定工作電流的環(huán)形線圈（一般為２

ｍ×ｌ

問(wèn)題已經(jīng)成為制約城市發(fā)展的瓶頸。智能交通系統(tǒng)（ＩＴＳ）是在不重修道路的情況下緩解這一問(wèn)題的有效手段。車輛檢測(cè)器是ｒＩ＇Ｓ的重要組成部分，目前國(guó)際上常用的有環(huán)形線圈檢測(cè)器、超聲波檢測(cè)器、視頻檢測(cè)器等…。超聲波檢測(cè)器的`使用壽命長(zhǎng)，可移動(dòng)，架設(shè)方便，但是容易受風(fēng)速影響，誤檢率高；視頻檢測(cè)器的成本高，實(shí)時(shí)性差；而環(huán)形線圈檢測(cè)器適應(yīng)性強(qiáng)，性

價(jià)比高，是目前應(yīng)用最廣泛的車輛檢測(cè)器。

ｍ）。當(dāng)車輛通過(guò)環(huán)形線圈或停在環(huán)形線圈上時(shí)，車輛自身鐵質(zhì)切割磁力線，引起線圈回路電感量的變

’

化‘１，２１。

１

由于．廠＝—』—；

２訂￣／ＬＣ

（１）

式中擴(kuò)為振蕩回路的頻率，￡為環(huán)形線圈的總電感，Ｃ為等效總電容。

所以，檢測(cè)器通過(guò)檢測(cè)振蕩電路的頻率變化就可以檢測(cè)出是否有車輛通過(guò)。

該文基于電磁感應(yīng)的原理，設(shè)計(jì)了一種基于ＤｓＰ的環(huán)形線圈車輛檢測(cè)器，與同類產(chǎn)品比較，該檢測(cè)器的精度有一定提高，且能將車輛的檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)

２車輛檢測(cè)器的設(shè)計(jì)

收稿日期：２００ｒ７—０２—０５

作者簡(jiǎn)介：孔德強(qiáng)（１９８２一），男，陜西西安人，碩士研究生，主要從事交通車輛檢測(cè)器、嵌入式系統(tǒng)研究。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖１所示。系統(tǒng)由環(huán)形線圈和ＬＣ振蕩模塊構(gòu)成振蕩回路，檢測(cè)波形經(jīng)整形后送入

萬(wàn)方數(shù)據(jù)

）１（：點(diǎn)特出突下以濰茅鬈；替鋈醚霸券

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工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置２加７年第４期

圖ｌ系統(tǒng)框圖

ｃＰＬＤ分頻，然后進(jìn)入ＤｓＰ計(jì)數(shù)來(lái)判斷是否有車輛的通過(guò)。最后將結(jié)果通過(guò)ＲＳ２３２送給上位機(jī)，并用ＣＦ卡存儲(chǔ)起來(lái)以便日后使用。

２．１振蕩回路與波形整形”

設(shè)計(jì)用電容三點(diǎn)式ＬＣ振蕩器電路產(chǎn)生振蕩波形ｐＪ，再用一個(gè)三極管Ｃ９０１３把正弦波整形為０～５Ｖ的方波信號(hào)，然后送人ｃＰＬＤ進(jìn)行處理。整形后

的波形如圖２所示。

圖２整形后的振蕩波形圖

２．２頻率的檢測(cè)

頻率／的定義為周期信號(hào)在單位時(shí)間ｒ內(nèi)變化

的次數(shù)Ⅳ嵋Ｊ，即

ｆ＝Ｎ／Ｔ

（、２、）

那么測(cè)量頻率廠即可求得在單位時(shí)間ｒ內(nèi)波形

變化的次數(shù)Ｊ７、，。環(huán)形線圈的檢測(cè)頻率一般為２０～Ｉ圭垡塑ｌ

Ｒｓ２３２千

Ｔ

２００

ｋＨｚ之間，用頻率較高的信號(hào)和被測(cè)信號(hào)直接

ｃＡＮ．Ｒｓ２３２做與邏輯運(yùn)算，然后送人ＤｓＰ進(jìn)行計(jì)數(shù)就可以得到頻率。但這樣計(jì)數(shù)器若是計(jì)錯(cuò)１、２個(gè)即可能對(duì)結(jié)果—＿Ｔ丙

Ｉ智能轉(zhuǎn)換模塊

造成很大的影響。為了提高測(cè)量的精度，設(shè)計(jì)用

ＣＰＬＤ先對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行２５６分頻（設(shè)周期為ｚｋ），再和１０ＭＨｚ的晶振做與運(yùn)算，最后送ＤｓＰ進(jìn)行計(jì)數(shù)，這樣大大提高了檢測(cè)精度。

Ｌａｔｔｉｃｅ公司的ＣＰＬＤｉｓｐＬｓｌ２０３２ＶＥ可支持３．３Ｖ和５Ｖ供電，特別的是，當(dāng)芯片的供電電壓為３．３

Ｖ時(shí)，輸入引腳可以被安全的拉高至５Ｖ，因此可以把經(jīng)Ｃ９０１３整形后的波形直接送給ｃＰＬＤ而不需要

電平的轉(zhuǎn)換。

設(shè)計(jì)采用如下方法計(jì)數(shù)：ＤｓＰ的計(jì)數(shù)器Ｔ，對(duì)被測(cè)波形進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器Ｔ２用作定時(shí)器。Ｔ，和Ｔ２同時(shí)開始工作，當(dāng)定時(shí)器Ｔ：計(jì)數(shù)到咒鉑時(shí)，讀取計(jì)

萬(wàn)

方數(shù)據(jù)數(shù)器Ｔ，的值，若Ｔ，的值與參考值變化較大，則說(shuō)明有車輛通過(guò)。若變化微小，則認(rèn)為其他小物體或干擾而不是有車輛通過(guò)。

２．３數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)

數(shù)據(jù)通過(guò)ＲＳ２３２傳給上位的交通信號(hào)機(jī)用以對(duì)路口進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。設(shè)計(jì)用ＭＡ）（３２３２實(shí)現(xiàn)３．３

Ｖ

ｍ電平的轉(zhuǎn)換。為了能對(duì)大量的歷史交通數(shù)

據(jù)拿到線下作更進(jìn)一步的分析，設(shè)計(jì)中添加了海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡（ｃｏｍｐａｃｔｎａｓｈ卡，簡(jiǎn)稱ｃＦ卡）。ｃＦ卡是一種近年來(lái)新型的存儲(chǔ)設(shè)備，它具有容量大（高至２Ｇ）、體積小、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，而且只要通過(guò)讀卡器就能方便的從ＰＣ機(jī)讀寫，所以用來(lái)記錄海量交通信息非常合適。寫入ＣＦ卡的流程見(jiàn)圖３。

ｃＦ卡插入卡槽

ｃＦ卡片選選通

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選擇一個(gè)等待寫入的扇區(qū)Ｉ

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