基于单片机的道路车流量计设计论文Word文档下载推荐.docx

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婷婷

（理工学院物理与电信工程学院电子信息工程专业11级5班，723000）

指导老师：

梁芳

[摘要]论文提出基于单片机和地磁检测实现道路车流量计设计方案，并给出了由地磁传感器MAG3110的系统实现方案，MAG3110地磁传感器具有检测有无带磁性物体、且传输效率高等特点。

该系统通过比较MAG3110地磁脚产生的变化，获取车流量信息，并启动、停止计数，该系统的控制中心是由STM32微处理器承担以实现地磁脚的求取。

同时，有STM32与PL2303相结合实现的通信。

该系统经实验调试结果表明文中提出的设计方案可行。

[关键词]STM32系列单片机；

MAG3110地磁传感器；

PL2303串口

DesignofavehiclefluxsystembasedonGeomagnetic

Author:

LiTingting

（Grade11,Class05,MajorinElectronics&

Informationengineering,Physics&

TelecommunicationsengineeringDept.,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,Shaanxi）

Tutor:

LiangFang

Abstract:

Theproposedbasedongeomagneticdetectionachieveflowmeterdesignofroadvehiclesystemscheme,andgivesthegeomagneticsensorMAG3110systemrealizationscheme.MAG3110geomagneticsensorswithdetectionwithmagneticobjects,andthetransmissionefficiencyishigh.ThesystemthroughcomparingthechangesinMAG3110geomagneticfeet,obtaintrafficinformation,andstartandstopcounting.ThecontrolcenterofthesystemisbymicroprocessorSTM32bearinordertoachieveforthegeomagneticfeet.Atthesametime,thecommunicationbetweenPL2303andSTM32isrealized.Thesystemthroughtheexperimentaldebuggingresultsshowthattheproposeddesignschemeisfeasible.

Keywords:

STM32microcontrollerseries;

MAG3110geomagneticsensor;

PL2303serialport

1绪论

1.1研究现状

这些年来我们国家的经济飞速发展，而作为城市发展最主要的问题就是交通问题，交通工具已经增长，道路上的车流量也在逐步增多，所以认识路况交通实时信息让司机抉择路线通顺的路段是处理道路拥挤的一个重要方法[1]。

因此研究开发适合我们国家的交通安全与维护的系统是十分重要的。

随着经济的飞速发展，基础设施的投资力度越来越大，表现之一就是道路建设。

但是由于道路建设周期一般较长，其增长远远跟不上车辆的急剧增长，使得交通状况日益恶化，这几乎成为所有城市的通病。

改变这种交通现状的有效解决办法就是在城市交通管理部门建立完善的交通监控系统。

交通监控系统的主要目标是适应动态交通状况的变化。

即通过采集交通数据并将其传输到交通管理中心，在中心进行分析，根据分析结果，中心通过控制车辆出入，从而更好地管制交通；

中心还可以利用这些数据在发生交通事故时迅速采取措施。

同时管理中心可把采集的交通数据传给司机，这有助于减缓交通拥挤，优化行车路线。

运用交通监控系统可以提高现有道路的通行能力，协调处理突发性交通事件，缓和交通阻塞，从而改善交通状况。

经济的飞跃式进步，智能交通已在我国悄然兴起，道路车流量的检测已经成为交通问题中的一个重要部分，而且逐步受到到人们的关注。

车流量检测系统以道路上过往车辆为检测目标，统计车辆经过的个数，其作用是为智能交通控制系统提供足够的信息以便实施最优的管理。

车流量的实时统计是现代智慧城市的一个重要的必测数据，它的正确实时统计，有利于实现智能交通管理。

目前，实现车辆实时统计的方法主要有:

视频法、红外法、车载无线系统辅助法与地磁方法等。

它们各自具有不同的特点与适用条件。

根据实际道路自然条件多变特点，其中基于单片机和地磁法道路车流量计检测由于其高准确率，经济实惠，低成本和高可靠性而被广泛利用。

这些年来，城市道路车流量越来越多，并且已经出现许多检测系统，车流量的设计系统也伴随着传感器，检测系统越来越来，不仅用于停车场，而且还用于道路等许多场合[2]。

如今的车流量检测器则不需要埋在地下，由一种类型向多种组合类型展开。

能够利用超声波检测系统需要配以直观图像时，可以选取视频检测设备。

因为现今的任何一种检测器都不能很齐全的达到交通监控的全部要求，他们各自的优缺点都非常显著。

所以现如今的检测系统是各种外围模块，器件公共完成，相互起作用形成的。

早在60年代末，70年代初国外的科学家就对车辆的自动识别进行了研讨，因为当时的技术发展的影响曾采纳照相，声表面波等技术来完成车辆的自动识别，但都因现场的详细环境复杂一直没有解决系统辨别精度不高抗干扰功能差这一技术难题因而没有得到广泛使用。

进入80年代,随着计算机技术和微波技术的迅猛发展国外许多公司都在致力于采用地磁传感器。

因此地磁法检作为一种新型被动式车辆检测简单，可靠经济。

根据上述，各种交通信息采集系统的配合使用以与光纤通信技术、计算机、信息处理系统和人工智能技术的运用必将使交通管理系统向大围、全方位、智能化和实时控制目标发展。

本文介绍了一种基于单片机的道路车流量计设计的方法。

该方法利用地磁传感器车辆对车辆的电磁感应特性进行数据采集，通过对串口计数获得通行车辆的信息车流量这里指通过车辆的个数再通过显示电路显示出来。

地磁传感器以机动车辆为检测目标检测车辆的通过或存在状况，其作用是为智能交通控制系统提供足够的信息以便进行最优的控制。

主要应用在交通领域。

1.2地磁传感器发展前景

地磁传感器是可以将各种磁场与其变化的量转变成电信号输出的装置。

自然界和人类社会生活的许多地方都存在磁场或与磁场相关的信息。

利用人工设置的永久磁体产生的磁场，可作为许多种信息的载体。

因此，探测、采集、存储、转换、复现和监控各种磁场和磁场中承载的各种信息的任务，自然就落在地磁传感器身上。

在当今的信息社会中，地磁传感器已成为信息技术和信息产业中不可缺少的基础元件。

目前，人们已研制出利用各种物理、化学和生物效应的磁场传感器，并已在科研、生产和社会生活的各个方面得到广泛应用，承担起探究种种信息的任务。

早先的地磁传感器，是伴随测磁仪器的进步而逐步发展的。

在众多的测磁方法中，大都将磁场信息变成电讯号进行测量。

在测磁仪器中“探头”或“取样装置”就是磁场传感器。

随着信息产业、工业自动化、交通运输、电力电子技术、办公自动化、家用电器、医疗仪器等等的飞速发展和电子计算机应用的普与，需用大量的传感器将需进行测量和控制的非电参量，转换成可与计算机兼容的讯号，作为它们的输入讯号，这就给地磁传感器的快速发展提供了机会，形成了相当可观的地磁传感器产业。

综合起来，可以看出，要实现产业化的生产，首先必须有产业化的应用市场，同时，传感器生产者应具有可满足市场需求的产品，而且，产品的性能／价格比必须能和一样的或具有同样功能参数的产品竞争。

在分析国外地磁传感器的产业状况的发现，国外生产地磁传感器的一些著名的企业，大都是知名大企业中的—个组成部份或和大的生产终端产品的企业有着紧密联系的企业。

例如IBM、东芝、索尼、松下、SiemensAkt、Honeywell、Akkegro等等.在这些企业中,起码有两点明显的优势：

一是研制—生产—使用的紧密结合；

另一个就是一旦要迅速扩大生产时、可调动巨大的经济实力给予支持，使产品能占领市场。

1.3地磁传感技术

地球的磁场在几公里之基本上是恒定的，但大型的铁磁性物体会对地球磁场引起庞大的扰动，地磁传感器能够分辨出地球磁场6000分之1的变动，而当车辆通过时对地磁的影响将高达地磁强度的几分之一，所以使用地磁传感器来探测车辆，具备极高的灵敏度，失误比较少等优点，地磁传感器就是利用探测车辆通过时对地球磁场产生的扰动来探测车辆的。

[3]地磁传感器可用于检测车辆的存在和车型识别。

数据采集系统在交通监控系统中起着非常重要的作用，地磁传感器是数据采集系统的关键部分，传感器的性能对数据采集系统的准确性起决定作用。

地磁传感器利用车辆通过道路时对地球磁场的影响来完成车辆检测的传感器与常用的地磁线圈（又称地感线圈）检测器相比，具有安装尺寸小、灵敏度高、施工量小、使用寿命长，对路面的破坏小（有线安装只需要在路面开一条5毫米宽的缝，无线安装只需要在路面打一个直径55毫米深150毫米的洞，当在检测点吊架或侧面安装时不用破坏路面）等优点，在智能交通系统的信息采集中必将起到非常重要的作用。

1.4地磁传感器的优点

地磁传感器是通过行驶的车辆对地球磁场具有扰动，造成地磁变化，从而检测出车辆是否经过，并且传感器是由高导磁材料为核心，饶有许多线圈。

优点如下：

一.在道路上安装和维修非常方便，不用封闭道路，只需要安装在马路表面就可以，对路面几乎没有任何损坏，当在检测点吊架或从侧面安装时不必破坏路面,维修的时候也只需要查看地磁传感器就可以，而且检测点不会很容易受到破坏，不会受道路移动而影响；

二.地磁传感器按照地球磁场在铁磁物体通过传感器时的变化程度来检测,所以它不受天气的响；

三.通过对传感器灵敏度的设置能够辨别铁磁性物体的大小，可以大概判断出来往车辆的个数；

四.由于对非铁磁性的物体没有反应，所以能够有效地降低失误，使检测效率得到大幅度提高；

五.简单实用，经济可靠，对磁通变化反映灵敏。

2方案论证

STC51是STC公司推出的以MCS-51为核的单片机，和AT89C51基本一致，可以通过串口直接烧写程序所以被广泛使用，是入门级一款很经典的MCU，特点就是简单，所以在教学时大量采用。

STM32是基于ARM公司最新一代cortex-M核芯片，意法半导体公司推出的，因为其超高的性价比和简单函数库编程方式而被广泛使用。

STM32几乎集成了所有工控领域的所有功能模块，包括USB、网络、SD卡、AD、DA等等。

STM32的运算速度大约是51单片机的几十倍，而且外围接口功能比51强大，STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3核。

按性能分成两个，STM32单片机程序都是模块化的，接口相对简单些，因为它自身带好多功能，工作速度也快。

而51的自身功能少,需要外围元件多,要求对电子熟悉，所以本设计选择STM32系列单片机。

在本次设计中，由于传统的道路车流量计数方式存在着一些不足，针对这些不足，