基于单片机的车流量测量系统设计论文Word文档格式.doc
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指导教师
2014年6月
27
松鼠学院毕业设计论文
摘要
近年来，随着我国经济建设的高速发展，机动车辆拥有量也在急剧增长，交通流量日益增大，了解路况交通实时信息让司机选择道路通畅的路段是解决道路拥堵问题的一个重要手段。
因此，研究开发适合我国交通现状和具有稳定性好的检测设备变得尤为重要。
本文介绍了一种基于感应线圈的道路车辆测量方法。
该方法利用感应线圈车辆检测器对车辆的电磁感应特性进行数据采集，通过对振荡的频率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。
信号产生电路采用LC电容三点式振荡电路，此电路主要用来产生正弦信号.
文中给出了以AT89C51单片机为核心的车流量检测系统的硬件和软件框图，并进行了简单的实验，结果表明该检测系统稳定可靠，检测精度符合要求。
基于LC振荡电路与51系列单片机组成的环形线圈检测器，不仅经济，还能够保证系统的检测精度和抗干扰性，为进一步应用于实际打下了坚实的基础。
关键字:
AT89C51单片机、感应式环形线圈、LC振荡电路、数码显示
Abstract
Inrecentyears,thequantityofvehiclesandthetrafficflowincreaserapidlywiththedevelopmentofChinaeconomy.Soitisimportantofthedriverstoknowthereal-timeinformationofthetrafficsystem.Therefore,itisalsoveryimportanttoresearchastableequipmentwhichcandetectthetrafficsituation.
Thepaperintroducesadeviceofvehiclebasedonaninductionloop-coil.Thedevicecollectsthedataofelectromagneticinductioncharacteristicswiththeinductiveloop-coil.Thisdevicecanobtaintheinformationofvehiclesbymeasuringthefrequencyoftheoscillatorcircuit,anddisplaysitthoughtthedisplaycircuit.
ThesignalcircuitofthedeviceadoptsLCoscillatorcircuit,andthisoscillatorcircuitismainlyusedtoproducesinusoidalsignal.ThepaperproducesthehardwareelectriccircuitandthesoftwarediagramofthesystemofmeasuringvehiclefluxwhichtakestheSTC89C52asthecore,andtakesomesimpleexperiments,finallyindicatedthatthesystemofmeasuringvehiclefluxisabletostablyandreliablyworkandtheexaminationprecisionmeettherequirements.
Theinductiveloop-coilvehicledetectorwhichisbasedonLCoscillatorcircuitandMCU,iseconomic,accurateandstable.Itlaidasolidfoundationforfurtherpracticalapplication.
Keyword：
STC89C52singlechipmicrocomputer、inductionloop-coil、LCoscillatorcircuit、Digitaldisplay
目录
第1章序言 2
1.1课题背景 2
1.2课题研究的目的和意义 2
1.3课题研究的发展趋势 2
1.4本文主要研究内容 3
第2章系统主要研究内容 3
2.1车辆检测原理 4
2.2系统硬件原理框图 6
2.3系统软件原理框图 7
第3章硬件设计-检测电路部分 7
3.1检测线圈设计 7
3.2LC振荡电路设计 7
3.3整形电路设计 7
3.4波形变换电路设计 7
第4章硬件设计-单片机电路部分 7
4.1测频电路设计 7
4.2显示电路设计 7
第5章软件设计 7
5.1 7
5.2 7
5.3 7
5.4 7
5.5 7
第6章试验结果分析 7
第7章总结和展望 7
7.1全文总结 7
7.2展望 7
第8章总结和体会 7
致谢 7
参考文献：
8
附录:
基于单片机的车流量测量系统设计
——线圈检测电路设计
第1章序言
1.1课题背景
随着经济的发展，智能交通已在我国悄然兴起，车辆检测器作为交通信息采集的一个重要组成部分，越来越受到业内人士的关注。
车辆检测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，目前国际上常用的车辆检测器主要有环形线圈车辆检测器，视频车辆检测器和微波车辆检测器，其中环形线圈车辆检测器由于其高准确率，低成本，和高可靠性而被大量使用。
针对现阶段国内车辆检测器的生产厂家较少，产品性能较低，而国外进口产品价格高，外围接口少，没有车型分类功能的情况，我们研究开发了智能环形线圈车辆检测器。
经大量试验及应用比较我们开发的智能环形线圈车辆检测器与进口产品相比具有性价比高，灵敏度高，外围接口多，具备车型分类功能等优势。
1.2课题研究的目的和意义
车辆检测器的种类很多，根据其检测原理的不同，可分为超声波检测器、激光检测器、雷达检测器、视频检测器、环形线圈检测器等。
各式车辆检测器中，以环形线圈车辆检测器使用最广、历史最久，也被认为是价格低廉，准确度高，且积累了较多的经验，虽然环形线圈检测器有其安装不方便的缺憾，但是，由于它具有检测参数精度高、适用性强、可靠性高、漏检率低、使用寿命长、性能价格比合适等诸多优点，这种检测器仍然是目前用于高速公路控制系统最为广泛、效果也较好的一种车辆交通信息检测设备。
1.3课题研究的发展趋势
近年来，随着高速公路和城市交通监控系统的发展需要，车辆检测器已得到了广泛的应用，同时车辆检测技术也随着传感器技术，通信技术，计算机和人工智能等技术的发展而得到了迅速提高。
现今的交通流检测设备己经逐步由原来的埋设型转向了非埋设型，由单一类型向多种组合类型发展。
就安装条件来说，有龙门架、天桥的地段可以使用超声波、微波等设备；
在己经有视频监控光纤传输的路段，可增加检测专用摄像头实施视频检测；
在其余路段可以使用微波侧挂设备。
就需求来说，超速抓拍可以使用线圈和微波系统；
公交车专用道以及某些车型车辆禁行路段的违章检测可以使用超声波检测设备；
对车型分辨要求较高（如需分辨客货车等），以及在拥堵情况下对流量检测精度要求较高的交通流检测可以使用超声波检测设备；
需要配以直观图像时，可以选择视频检测设备。
由于现今的任何一种检测器都不能完全达到交通监控的全部要求，他们各自的优缺点都十分明显。
所以当今的趋势是一个功能完备的监测系统必须是由多种检测设备配合使用，相互取长补短。
如北京四环路的交通流检测，就采用了视频、微波、超声波等多种检测器组成了完整的检测系统。
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究，由于受到当时技术发展的影响，曾采用彩色条形码、磁感应、摄像、照相、声表面波等技术来实现车辆的自动识别，但都因现场的具体应用环境复杂，始终没有解决系统识别精度不高，抗干扰性能差这一技术难题，因此没有得到广泛使用。
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微波反射调制技术来实现车辆自动识别的研究由于此项技术具有较高的抗干扰性能和较高的识别精度因而得到了广泛的使用。
综上所述，各种交通信息采集系统的配合运用，以及光纤通信技术、计算机信息处理系统和人工智能技术的应用，必将使交通控制系统向大范围、全方位、智能化和实时控制方向发展。
1.4本文主要研究内容
本文研究内容是利用环形线圈作为道路交通检测的传感器，设计一种用于车流量计数等参数检测的环形线圈道路交通检测系统。
文中采用单线圈检测技术，在硬件设计上我们利用电容三点式LC振荡电路产生正弦波形信号，采用过零比较器对输入正弦波整形，可得到上升沿和下降沿都比较理想的矩形波信号，最后选用STC89C52单片机作为主控制芯片，将数据显示出来。
最后根据系统功能需求，完成各个部分的软硬件设计。
第2章系统主要研究内容
环形线圈检测器是在同一车道的道路上埋设一组感应线圈。
检测器则是由检测单元同环形线圈组成一个调谐电路，此电路的电感主要决定于环形线圈，与检测器的振荡回路一起形成LC谐振回路，当谐振回路中有电流通过环形线圈时，在其周围形成一个电磁场，当车辆行至线圈上方时，车体底盘产生自成回路的感应电涡流，涡流损耗环形线圈产生的电磁能，使环形线圈的电感量减少，振荡频率发生变化。
只要检测到此频率的变化，就可以检测到车辆的通过信息，并完成车流量统计。
2.1车辆检测原理
当车辆经过环形线圈上方时，涡流效应会使环形线圈的电感量发生变化，即车辆接近环形线圈时，电
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