【正文】 比如 第一排， 假如 第一次 采取信息 中識別的車輛標(biāo)志變量為 a1(是 0 表明 無車，是 1 表明 有車 )，并行 行車 標(biāo)志變量 b1(為 0 表明 無車，為 1 表明 有并行車 )； 同樣道理 ，設(shè)第二次 采取 到的 對應(yīng) 變量為 a2 和 b2，則第一排真實(shí) 行車 情況標(biāo)志變量 a 和 b。在這個(gè) 過程 ，新的干擾問題又會出現(xiàn)，就是車輛 依次經(jīng)過 兩個(gè)測試 點(diǎn)的 過程中，剛要 通過每個(gè)測試排時(shí) 就會 產(chǎn)生 提取信息 的變化，造成 最后判別 的嚴(yán)重錯(cuò)誤， 所以 ，在這一環(huán)節(jié) 中 ， 要 加入防抖 和 抗干擾措施，在一定 時(shí)段 內(nèi)對每一排信號進(jìn)行多高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 22 次 信息采取 ，設(shè)置 信息采取 變 量，將多次 采取 的 標(biāo)準(zhǔn) 變量進(jìn)行綜合 分配 ， 分配后結(jié)果在置信 區(qū)域內(nèi) ，則 判斷采樣信息屬實(shí) 。 (3) 并 排識別的作用是穩(wěn)定的 確定 出 車輛駛?cè)?的方向， 同時(shí)讀取經(jīng)過檢測 區(qū)車流量 信息 。 編號一排接收點(diǎn)， 從 r[0]至 r[7]， 如果 首次 檢測 到 r[i]到 r[j]接連 被擋，將 j和 i 的差值 送存 變量 i,如果 i 的值 大于 3，即 確定有 車輛， 并且 l*w 即可以 判斷車輛寬度， 比對 車寬標(biāo)準(zhǔn)，可以 確定 車型。 能 根據(jù) 測試環(huán)境中 接收點(diǎn)密度 確定 n 的取值，本 檢測模型中選擇 n 為 3。 (1) 在硬件 檢測 中，接收電路中所 使用 的電阻 和 三極管的型號 主要采 用程序檢測是否 科學(xué) ，這將 對 采集靈敏性和采集效果 產(chǎn)生 直接影響。算法中 最主要的問題是怎樣判斷 有車 輛駛?cè)霗z測 區(qū)間、 推斷車輛行駛 方向、并行駛多輛車的 判別 、車的型號 和 及車流量的 檢測 。紅外是 經(jīng)過 發(fā)射端 產(chǎn)生 紅外信號，接收端 主要 接收障礙物反射回來的 反映環(huán)境的信號，來判斷是否有障礙物。其內(nèi)部 集成了高頻的濾波 器件 ， 主要用來 濾除紅外線合成信號 中 的載波信號 (38KH)，并 且同時(shí)將 接收到的信號送出。當(dāng)有車量經(jīng)過時(shí)，車量擋住了發(fā)射端發(fā)出的信號到接收端，這樣，檢測到的電平信號就是低電平，單片機(jī)會根據(jù)檢測到的“ 0”的次數(shù)通過單片機(jī)計(jì)數(shù)功能統(tǒng)計(jì)車流量。如果有車量經(jīng)過時(shí)，單片機(jī)輸出的電平信號為“ 1”，如圖 (a)所示，沒有車量經(jīng)過裝置時(shí)，紅外傳感器的發(fā)射端發(fā)射出的信號到達(dá)了接收端，單片機(jī)檢測到的電平信號就為“ 1”，單片機(jī)通過計(jì) 數(shù)功能計(jì)算出現(xiàn)“ 1”的次數(shù)來統(tǒng)計(jì)車流量。 紅外線通訊 時(shí) 將發(fā)射紅外線的發(fā)光二極管和 接受 紅外線二極管組合在一起實(shí)現(xiàn)。檢測元件按工作 方式 可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。紅外線傳感器 由 檢測元件、光學(xué) 元件 和轉(zhuǎn)換 模塊組成 。紅外線傳感器 在進(jìn)行 測量時(shí)不與被測 目標(biāo) 直接接觸， 因此不會產(chǎn)生 摩擦，同時(shí) 有靈敏度 好 ，響應(yīng) 較 快等 特點(diǎn) 。 復(fù)雜環(huán)境中的 可見 光 不會 影響紅外線， 因此 可在晝夜 間 進(jìn)行 檢測 。例如使用 紅外線傳感器 從 遠(yuǎn)距離測量人體表面 的 溫度的熱像圖， 還能夠 發(fā)現(xiàn)溫度異常部位，及時(shí)對 有疾病的患者 進(jìn)行診斷治療； 采用 人造 地球 衛(wèi)星上的紅外線傳感器 能夠 對地球云層進(jìn)行 實(shí)時(shí)監(jiān)控 ， 能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍的天氣預(yù)測 ；正在運(yùn)行的飛機(jī)上正在運(yùn)行的發(fā)動機(jī)的過熱情況等 可以 采用紅外線傳感器 檢測 。 紅外線傳感器 主要應(yīng)用于 無接觸 式 溫度 測量，無損探傷和氣體 的 成分分析 。熱敏電阻 受到 紅外線輻射 時(shí)，溫度 會 升高，電阻 也會發(fā)生微小的 變化， 在經(jīng)過 轉(zhuǎn)換 模塊 變成電信號輸出。檢測元件按工作原理 有 熱敏檢測元件和光電檢測元件 兩種 。 紅外線傳感器 有 轉(zhuǎn)換電路、檢測元件和光學(xué)系統(tǒng) 組成 。任何 物體 ，只要它本身 能夠產(chǎn)生 一定的溫度（高于絕對零度）， 都會 輻射紅外線。 高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 18 圖 串口通信系統(tǒng)下載電路圖 紅外線傳感器 紅外線傳感器是使用 紅外線的物理 特性 來進(jìn)行測量的傳感器。本系統(tǒng)軟件編寫的程序可直接通過 PC 機(jī)的串行口，再經(jīng)過 MAX232 電平轉(zhuǎn)換下載到單片機(jī)中，從而去執(zhí)行相應(yīng)的功能。 在通用的電平轉(zhuǎn)換芯片中 MAX232 系列的芯片以集成度高，單＋ 5V 電源工作，只需外接 5 個(gè)小電容即可完成 RS232C 與 TTL 電平之間的轉(zhuǎn)換而成為單片機(jī)系統(tǒng)中的常用芯片。但單片機(jī)串行口采用正邏輯 TTL 電平，即數(shù)字 “1”時(shí)為＋ 5V 數(shù)字 “0”時(shí)為 5V，所以單片機(jī)與計(jì)算機(jī)不能直接相連進(jìn)行通信必須將 RS232C 與 TTL 電平進(jìn)行 通過芯片 轉(zhuǎn)換。除了單片機(jī)要與 PC 機(jī)制定通信協(xié)議，確定發(fā)送速率外還需要解決的問題就是信號電平問題。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與 RS232C 制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通信接口中廣泛采用。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在 0~20210b/s 范圍內(nèi)的通信。由于串行通訊方式 有 使用成本低、線路少 的特點(diǎn) ，特別是在遠(yuǎn)程 通訊 時(shí)，避免了多條線路 特征 的不一致而被廣泛 使用 。當(dāng)上電時(shí)， C1 相當(dāng)于短路，有時(shí)碰到干擾時(shí)會造成錯(cuò)誤復(fù)位，可在復(fù)位端加個(gè)去耦電容，可以復(fù)位電路更加可靠。本設(shè)計(jì)采用手動按鍵電平復(fù)位方式，電路搭建圖如圖 所示。 除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序行出錯(cuò) (如程序“跑飛 ”)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于 “死鎖”狀態(tài)時(shí)，也需要按復(fù)位鍵即 RST 腳為高電平，使 AT89C51 擺脫“跑飛 ”“死鎖”狀態(tài)而重新啟動程序。 圖 時(shí)鐘電路圖 復(fù)位電路設(shè)計(jì) AT89C51 單片機(jī)在啟動運(yùn)行時(shí)或者出現(xiàn)死機(jī)時(shí)需要復(fù)位，使 CPU 以及其他功能部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)， PC 初始化為 0000H。時(shí)鐘頻率 fosc 采用12MHZ， C C2 的電容值取 30pF，電容的大小起頻率微測的作用。 AT89C51 單片機(jī)芯片內(nèi)部設(shè)有一個(gè)由反向放 大器構(gòu)成的振蕩器， XTAL1 和XTAL2 分別為振蕩電路的的輸入端和輸出端，時(shí)鐘可有內(nèi)部或外部生成，在XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路就會產(chǎn)生自激振蕩。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 16 方式，另一種是外部時(shí)鐘方式。 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) AT89C51 單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都以時(shí)鐘信號為基準(zhǔn)，有條不紊、一拍一拍地工作。 只要單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 上的 復(fù)位信號要持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)時(shí)鐘周期）以上， 就可以 使 AT89C51 單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)的內(nèi)部電路正是在時(shí)鐘信號的控制下，嚴(yán)格地按照時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作。單片機(jī)最小系統(tǒng)由時(shí)鐘電路和復(fù)位電路組成。 在 TTL 器件電路廣泛采用LM7805 三端穩(wěn)壓器作為供電電源的控制器。三端穩(wěn)壓器是一種系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的 主流 線性穩(wěn)壓電源集成電路 。此直流電壓 在 經(jīng)過 LM7805 的穩(wěn)壓和電容 的濾波 作用， 便 可在 穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生 一個(gè) 穩(wěn)定度好、精度高的直流輸出電壓。供電電源電路原理圖如圖 所示。 電源供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電路能夠正常工作，電源是必不可少的。 1 A 121 A 241 A 361 A 482 A 1112 A 2132 A 3152 A 4171 Y 1181 Y 2161 Y 3141 Y 4122 Y 192 Y 272 Y 352 Y 431G12G19U17 4 H C 2 4 4c2c3c4c1c5c6c7c8D1D2D3D4D5D6D7D81 A 121 A 241 A 361 A 482 A 1112 A 2132 A 3152 A 4171 Y 1181 Y 2161 Y 3141 Y 4122 Y 192 Y 272 Y 352 Y 431G12G19U27 4 H C 2 4 4V 1 O EV 1 O E V 2 O EV 2 O Ec9c 1 0c 1 1c 1 2c 1 3c 1 4c 1 5c 1 6D1D2D3D4D5D6D7D8 74HC244 74HC244 圖 74HC244 高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 14 系統(tǒng)總體電路圖 信號判斷處理部分 也就是系統(tǒng)的重要部分，它采用的是非曲直片 AT89C51芯片作為 單片機(jī) P1 口來 控制選通兩片 74HC244 芯片中的一個(gè)，即分別選通兩個(gè)接收排中的一排，將接收到的數(shù)據(jù)用的 P2 口接收，通過仿真，可檢測算法在運(yùn)行中的正確性。74HC244 芯片 將放大后的信號進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化， 當(dāng)信號 達(dá)到微處理器能處理的標(biāo)準(zhǔn)信號 ，主處理芯片 AT89C51 就開始工作 。其中 (a)部分是將接收管所 生成 的微弱信號變化進(jìn)行放大， 并 在 對應(yīng) 的引腳部位體現(xiàn)出來 。 采集部分 信號調(diào)理部分 判 斷處理部分 上位機(jī) 信號 信號 指令 指令 處理結(jié)果 高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 13 . 信號 處理 部分 此部分 主要作用是將 采樣 的信號進(jìn)行放大、 調(diào)整 ， 使 微處理器能夠處理，然后 根據(jù)處理 單元 的需要選通矩陣中的測量排。正對 著 每個(gè)發(fā)射管的接收管組成接收電路， 一樣 是 兩個(gè) 測量層次，和 對應(yīng)的 每排八個(gè)單元的測量密度。本文將以實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，說明設(shè)計(jì)思路。 圖 信號采集部分 信號采集部分主要采用 矩陣?yán)砟睿?應(yīng)用 紅外線發(fā)射和接收管 形成檢測區(qū)域矩陣電路， 如果有 車輛 通過 檢測區(qū)， 就 會遮擋部分發(fā)射 與 接收管， 由此 引起電路中電平的 相應(yīng) 變化。為 了解 各路段車輛通行 情 況 ， 估測 車流高峰 以及 堵車高峰， 制定出科學(xué)管理 和措施提供 重要 依據(jù)。 高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 12 3 系統(tǒng) 硬件 總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體功能模塊 系統(tǒng)的總功能模塊設(shè)計(jì)如圖 所示，整個(gè) 裝置可劃分為三部分，分別為采集部分，信號調(diào)理部分和識別處理部分。運(yùn)行 Keil 軟件需要 WIN9 NT、WIN202 WINXP 等 操作系統(tǒng) 。 系統(tǒng)軟件編譯器 keil 介紹 keilKeil C51 是美國 Keil Software 公司 推出 的 51 系列 兼容 各種 單片機(jī) C 語言軟件開發(fā) 環(huán)境 ，與 匯編 語言 相比， C 語言在 可讀性 、 結(jié)構(gòu) 性、功能上、 可維護(hù)性 上 具有很大的 優(yōu)勢， 因此很容易學(xué)習(xí) 。（ 7） C 語言生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。（ 5） C 語言具有強(qiáng)大的圖形功能，支持多種顯示器和驅(qū)動器；而且計(jì)算功能、邏輯判斷功能也比較強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)決策目的。（ 3） C 語言是結(jié)構(gòu) 化語言，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句。 （ 1） C 語言簡潔、緊湊，使用方便、靈活。 C 語言是一種結(jié)構(gòu)化語言，可產(chǎn)生壓縮代碼。匯編語言程序是由系統(tǒng)軟件的語言處理系統(tǒng)軟件，匯編語言把匯編程序翻譯成機(jī)器能夠識別語言的過程稱為匯編。 匯編語言是一種面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)的語言，在匯編語句中，用地址符或標(biāo)號替代地址碼，用助記符代替操作碼，這樣符號代替機(jī)器語言就可以轉(zhuǎn)換為匯編語言，于是匯編語言亦稱為符號語言。 單片機(jī)編程語言 現(xiàn)在主要運(yùn)用的單片機(jī)編程語言為匯編語言和 C 語言。編寫軟件之前得首先選擇一種合適的語言以及配套的高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 10 編輯器和編譯軟件。設(shè)計(jì)目標(biāo)和硬件總體結(jié)構(gòu)確定的情況下， 可以把 軟件可以分為主程序，顯示子程序，各種 延時(shí) 子程序 ，按鍵掃描程序四 個(gè)主要部分組成。 基于以上分析，本次設(shè)計(jì)決定選取 Proteus 軟件進(jìn)行仿真和用 altium 繪制電路原理圖和 PCB 版圖。（ 4）具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。（ 3）支持軟件測試功能。（ 2）可以主流單片機(jī)的仿真。它運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析各種模擬器件和集成電路，該軟件具有如下特點(diǎn)：（ 1）可以單片機(jī)仿真與 SPICE 電路設(shè)計(jì)仿真結(jié)合。（ 6）檢查后輸出 PCB 板圖。（ 4）產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表。（ 2）設(shè)計(jì)電路原理圖。 圖 1602液晶 高速路口車速及車流量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 9 硬件電路繪圖軟件 方案一： altium 是桌面環(huán)境下第一個(gè)以設(shè)計(jì)管理和協(xié)作技術(shù)為核心的全方位印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力，復(fù)雜工藝的可生產(chǎn)性和設(shè)計(jì)過程管理于一體，可完整實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì) 到生成物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全過程，以及中間的所有分析，仿真和驗(yàn)證。 基于以上分析速度與流量及其它數(shù)據(jù)顯示部分采用 1602 液晶顯示。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780 液晶芯片的， 控制原理 也基本 完全相同，因此基于 HD44780 寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。它由若干個(gè) 5X