【正文】 9C52 單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代程從凱：智能小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇。 數(shù)據(jù)處理模塊 采用 STC89C52 單片機(jī)作為處理芯片。其壓差在 輸出，負(fù)載電流為 800mA 時(shí)為 。 2）除電源 Vcc 和接地端 ，其余引腳都可以直接和普通的 5V 單片機(jī) IO 口直接相連，無需電平轉(zhuǎn)換。 11)與 51 系列單片機(jī) P0 口連接時(shí)候，需要加上 10K 的上拉電阻，與其余口連接不需要。 8)內(nèi)置專門穩(wěn)壓電路，使用各種電源包括 DC/DC 開關(guān)電源均有很好的通信效果。 程從凱：智能小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 4)內(nèi)置硬件 CRC 檢錯(cuò)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信地址控制。其接收電路如圖 45： 100R1410KR15VCC3OUT1GND2*HS0038C4GNDVCC 圖 45 紅外接收電路 Figure 45 The infrared receiving circuit 通信模塊 當(dāng)信號(hào)采集模塊輸出標(biāo)準(zhǔn)的檢測信號(hào)需要傳遞到主單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理， 并且考慮到傳輸?shù)木嚯x在 8 米左右，因此在本設(shè)計(jì)中采用無線模塊 nRF24L01。它能與 TTL、 COMS 電路兼容。 由 HS0038 接受的調(diào)制信號(hào)頻率為 38kHz，結(jié)合 公式： 2ln)2( 11 21 CRRTf ??? 可得：當(dāng) C 選 410 pF、 PRRR ?? 21 =10 k 時(shí)，適當(dāng)調(diào)節(jié) PR 可滿足需求。4 8Vr1Vr217265 Q C C R1 R2 VCCGND 圖 43 555定時(shí)器接成多諧振蕩器 Figure 43 The 555 timer connected as a multivibrator 程從凱：智能小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 電容上的電壓 CV 將在 ?TV 與 ?TV 之間往復(fù)震蕩， CV 和 OV 的波形如圖 44 所示： 圖 44 電路電壓波形圖 Figure 44 The circuit voltage waveforms 如上圖 44 所示中 Vc 的波形求的電容 C 的充電時(shí)間 T1 和放電時(shí)間 T2 各為： CRRCRRVV VVCRRT TCC TCC )()(ln)( 2121211 ???????? ?? CRCRVVCRT TT 2222 ????? ?? 故電路的震蕩周期為 : CRRCRRTTT )2()2( 212121 ?????? 振蕩頻率為：2ln)2( 11 21 CRRTf ??? 通過改變 R 和 C 的參數(shù)即可改變振蕩頻率。為此，可將 DT 與 1R 結(jié)成了一個(gè)反相器，它的輸出 ODV 與 OV在高、低電平狀態(tài)上完全相同。為了提高 1RV 和 2RV 的穩(wěn)定性，通常在 COV 端接 左右的濾波電容。 若用 555 構(gòu)成多諧振蕩器，則必須先將其接成施密特觸發(fā)器，然后在施 密特觸發(fā)器的基礎(chǔ)上改接成多諧振蕩器?！岸嘀C”指矩形波中除了基波成分外，還含有豐富的高次諧波成分。Q =1 的狀態(tài)， OV 處于高電平，同時(shí) DT 截止。 由圖 43 可知， 當(dāng) 1IV 1RV 、 2IV 2C 時(shí)，比較器 1C 的輸出 1CV =0、比較器 2C 的輸出2CV =1,SR 鎖存器被置 0， DT 導(dǎo)通，同時(shí) OV 為低電平。只要在 39。 1C 和 2C 的參考電壓（電壓比較的基準(zhǔn)） 1RV 和 2RV 由 CCV 經(jīng)三個(gè)5K 電阻分壓給出。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 555 定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖如圖 42 所示。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。 5 腳： VC 為控制電壓端。 2 腳：低觸發(fā)端。這一工作模式下的 555 芯片程從凱：智能小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 常被用于頻閃燈、脈沖發(fā)生器、邏輯電路時(shí)鐘、音調(diào)發(fā)生器、 脈沖 位置調(diào)制（ PPM）等電路中。具有成本低，性能可靠 ，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器 及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。通過限流電阻，直接驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管向紅外接收端發(fā)射 調(diào)制好的紅外光束。當(dāng)有車輛擋住紅外光時(shí)，接收管沒有接收到紅外信號(hào)， HS0038 輸出高電平，經(jīng)反相器后將檢測信息送入單片機(jī)。 在該模塊中共采用兩組四對(duì)紅外對(duì)管分別檢測 小區(qū)進(jìn)入車輛及駛出車輛。主動(dòng)紅外發(fā)射機(jī)通常采用紅外發(fā)光二極管作光源，可用晶體管和集成電路直接驅(qū)動(dòng)。 圖 31系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 Figure 31 The system structure diagram 在上圖中可以看到本系統(tǒng)主要由信號(hào)采集、通信模塊、單片機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊及顯示模塊等四部分組成。 7)室外使用主動(dòng)紅外入侵探測器的最大射束距離應(yīng)是制造廠商規(guī)定的探測距離的 6 倍以上。 4)主動(dòng)紅外入侵探測器中所用紅外發(fā)光二極管波長分別在 和 附近。長期以來被動(dòng)紅外紅外探測在室外只有極少數(shù)廠家才能做到。人體的紅外能量與環(huán)境有差別，當(dāng)人通過探測區(qū)域時(shí)，探測器收集到的這個(gè)不同的紅外能量的位置變遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 化，進(jìn)而通過分析發(fā)出報(bào)警。正常情況下，接收機(jī)收到的是一個(gè)穩(wěn)定的光信號(hào)，當(dāng)有人或物體入侵該警戒線時(shí)，紅外光束被遮擋，接收機(jī)收到的紅外信號(hào)發(fā)生變化，提取這一變化，經(jīng)放大和 適當(dāng)處理，控制器發(fā)出的報(bào)警信號(hào)。 主動(dòng)紅外與被動(dòng)紅外探測器的區(qū)別及應(yīng)用 主動(dòng)紅外入侵探測器是由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成，發(fā)射機(jī)是由電源、發(fā)光源和光學(xué)系統(tǒng)組成，接收機(jī)是由光學(xué)系統(tǒng)、光電傳感器、放大器 、信號(hào)處理器等部分組成。被動(dòng)式紅外傳感器抗干擾能力差，通常均在物鏡前加裝一個(gè) 較長的桶形遮光罩，以防止環(huán)境光干擾，但它無法抵御來自被測物體同方向的，光強(qiáng)相近的干擾光。 2)量子型：利用半導(dǎo)體遷徙現(xiàn)象吸收能量差之光電效果及利用因 PN 接合之光電動(dòng)勢效果的量子型。例如采用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離測量人體表面溫度的熱像圖，可 以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位，及時(shí)對(duì)疾病進(jìn)行診斷治療；利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對(duì)地球云層進(jìn)行監(jiān)視，可實(shí)現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報(bào)；采用紅外線傳感器可檢測飛機(jī)上正在運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)的過熱情況等。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。紅外線的特點(diǎn)是不干擾其他電器設(shè)備工作，也不會(huì)影響周邊環(huán)境，電路調(diào)試簡單，并且可以實(shí)現(xiàn)非接觸性測量。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 2 紅外線檢測原理 紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。 視頻車輛檢 測器 視頻車輛檢測器是通過視頻攝像機(jī)作傳感器，在視頻范圍內(nèi)設(shè)置虛擬線圈，即檢測區(qū)，車輛進(jìn)入檢測區(qū)時(shí)使背 景 灰度值 發(fā)生變化，從而得知車輛的存在，并以此檢測車輛。把磁棒埋在路面下，當(dāng)車輛駛過這個(gè)線圈時(shí)，通過線圈的磁通量發(fā)生變化，在線圈中產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢，這個(gè)電動(dòng)勢經(jīng)過放大器放大后去推動(dòng)繼電器，發(fā)出一個(gè)車輛通過的信息。 2)埋置線圈的切縫軟化了路面，容易使路面受損，尤其是在車輛啟動(dòng)或者制動(dòng)時(shí)損壞可能會(huì)更加嚴(yán)重。 程從凱：智能小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 環(huán)形線圈檢測器 環(huán)形線圈檢測器是傳統(tǒng)的交通檢測器，是目前世界上用量最廣泛的一種檢測設(shè)備。 在進(jìn)行了相關(guān)的調(diào)查了解后，我有了一些對(duì)于車輛統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)的想法，查找了相關(guān)資料后發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)在的條件下這些想法是完全可以實(shí)現(xiàn)的。只要有車輛進(jìn)出小區(qū)便會(huì)自動(dòng)計(jì)數(shù)，并且當(dāng)車輛達(dá)到小區(qū)所能容納車輛的上限時(shí)便會(huì)自動(dòng)報(bào)警，是一種能夠?yàn)樾^(qū)物業(yè)管理人員極大地減少工作量、節(jié)約成本的有效方式。 信息化是全球的趨勢和潮流，是國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然選擇。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國民生活水平的不斷提高，兼具速度與舒適的車輛逐漸成為人們的代步工具。如何讓管理人員了解小區(qū)內(nèi)的車輛狀況，對(duì)突發(fā)事件采取合適的措施，提高工作效率等就成了個(gè)小區(qū)物業(yè)期待解決的一個(gè)課題。 智能小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)就是一款針對(duì)小區(qū)物業(yè)車輛管理的一套系統(tǒng)，它大大提高了小區(qū)物業(yè)車輛管理人員的工作效率，徹底改變了效率低下、漏洞百出的人工統(tǒng)計(jì)方式，也極大地減少了所需要的費(fèi)用。因此迫切需要一種即經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，又能解決這一問題的新的方法。相應(yīng)地，所應(yīng)用的檢測器主要有：電感環(huán)檢測器（環(huán)型感應(yīng)線圈）、超聲波檢測器、紅外檢測器、視頻檢測器等。 這種方法也有以下缺點(diǎn)： 1)線圈在安裝或維護(hù)時(shí)必須直接埋入車道，交通會(huì)暫時(shí)受到阻礙，且工作量較大。 地磁檢測器 地磁檢測器是把一個(gè)具有高導(dǎo)磁率鐵芯和線圈裝在一個(gè)保護(hù)套內(nèi)，里面填滿了非導(dǎo)電的防水材料，形成一根磁棒。 但是它卻具有對(duì)慢速車輛不能檢測，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤檢，且材料容易老化，靈敏度會(huì)逐年衰減等缺點(diǎn)。 同時(shí)，視頻車輛檢測器也容易受惡劣天氣、燈光、陰影等環(huán)境因素的影響等缺點(diǎn)。 紅外線特點(diǎn) 人的眼睛能看到的可見光，若按波長排列，依次（從長到短）為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，如圖 21 所示： 表 21 各光線對(duì)應(yīng)波長 Table 21 The corresponding wavelength of light 由表 21 可見，紅光的波長范圍為 ～ ，比紅光波長還長的光叫紅外線。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 其優(yōu)點(diǎn)是可常溫動(dòng)作下操作，波長依存性 (波長不同感度 有很大之變化者 )并不存在，造價(jià)便宜，但是也存在著感度低、響應(yīng)慢等缺點(diǎn)。它只適用于各種自發(fā)光物體。主動(dòng)紅外發(fā)射機(jī)和主動(dòng)紅外接收機(jī)相對(duì)安裝，通過光學(xué)透鏡，主動(dòng)紅外接收機(jī)接收到的發(fā)射機(jī)發(fā)來的紅外光脈沖，當(dāng)該光線被阻擋時(shí)，即發(fā)出物體被撿知的信號(hào)。由發(fā)射機(jī)發(fā)射出的紅外線經(jīng)過防范區(qū)到達(dá)接收機(jī)，構(gòu)成了一條警戒線。 被動(dòng)紅外探測器主要是根據(jù)外界紅外能量的變化來判斷是否有人在移動(dòng)。但室外情況則不同。 3)在室外使用時(shí)一 定要選用雙光束或 3 光束主動(dòng)紅外入侵探測器，以減少小鳥、落葉等引起系統(tǒng)的誤報(bào)警。 6)遇有折墻，且距離又較近時(shí)，可選用反射器件，以減少探測器使用數(shù)量。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)比較市場上現(xiàn)有的一些產(chǎn)品，利用紅外對(duì)管檢測車輛信息，彌補(bǔ)了市場上的空缺。 進(jìn)入小區(qū)車輛檢測紅外對(duì)管 駛出小區(qū)車輛檢測紅外對(duì)管 從單片機(jī) 通信模塊nRF24L01 主單片機(jī) 按鍵 數(shù)碼管顯示 報(bào)警 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 信號(hào)采集模塊 該模塊由主動(dòng)紅外發(fā)射機(jī)和主動(dòng)紅外接收機(jī)組成，當(dāng)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的紅外光束被完全遮斷或按給定 百分比遮斷時(shí)能產(chǎn)生報(bào)警狀態(tài)的裝置，叫主動(dòng)紅外入侵探測器。紅外線一體化接收頭是集紅外接收、放大、濾波和比較器輸出等的模塊，性能穩(wěn)定、可靠。紅外發(fā)射電路一直發(fā)射調(diào)制好的紅外線，接收機(jī)一直處于紅外線的接收狀態(tài)， HS0038 的輸出引腳輸出“ 0”電平。 555 的 3 腳輸出的調(diào)制方波。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 ~16V 工作， 7555 可在 3~18V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、 CMOS 或者模擬電路電平兼容。 2)無穩(wěn)態(tài)模式：在此模式下， 555 以振蕩器的方式工作。 555 定時(shí)器的引腳如下圖所示： 圖 41 555芯片引腳圖 Figure 41 The 555 chip pin diagram 它的各個(gè)引腳功能如下： 1 腳：外接電源負(fù)端 VSS 或接地，一 般情況下接地。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論 TR、 TH 處于何電平，時(shí)基電路輸出為“ 0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。 7 腳：放電端。 555 定時(shí)器是由兩個(gè)電壓比較器，一個(gè) SR 鎖存器和集電極開路的放電三極管 DT 三部分組成。4Vcc8Vr1Vr217265VcoVi1Vi2VodQ 圖 42 555 定時(shí)器的內(nèi)部邏輯圖 Figure 42 The internal logic diagram of 555 timer 1IV 時(shí)比較器 1C 的輸入端（也稱為閾值端，用 TH 標(biāo)注）， 2IV 時(shí)比較器 2C 的輸入端（也稱觸發(fā)端，用 TR’標(biāo)注）。DR 是置零輸入端。圖中的數(shù)碼 1~8 為器件引腳編號(hào)。 當(dāng) 1IV 1RV 、 2IV 2C 時(shí)， 1CV =0、 2CV =0，鎖存器處于 Q = 39。所謂多諧振蕩器是一種能產(chǎn)生矩形 波的自激振蕩器，也稱矩形波發(fā)生器。在工作時(shí)，電路的狀態(tài)在這兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間自動(dòng)地交替變換，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號(hào)，常用作脈沖信號(hào)源及時(shí)序電路中的 時(shí)鐘信號(hào) 。因此，輸出電壓 OV 由