【正文】 程從凱：智能小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 附錄 B 外文文獻(xiàn) Application of Infrared Sensor in Vehicle Counting System Chapter 1 Introduction Background topics In recent years, with the rapid development of the national economy as well as the rapid increase in the number of motor vehicles, the world39。 2，信號(hào)處 理模塊 [5][9]根據(jù)熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)特性，前置放大電路信號(hào)處理要從多種噪聲干擾中提取有用的微弱信號(hào)，因此前置放大電路應(yīng)該具有低噪聲、高增益、低頻特性好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。另一種是紅外反射式光電傳感器，發(fā)射端發(fā)射的紅外信號(hào)經(jīng)被測(cè)物體阻斷反射，被接收端的光敏元件接收，形成光電效應(yīng)，就會(huì)有對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷Δ Q 會(huì)被空氣中的離子所結(jié)合而消 失，即當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，Δ T＝ 0，則傳感器無輸出。在傳感器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)溫度有Δ T 的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上產(chǎn)生電荷Δ Q，即在兩電極之間產(chǎn)生一個(gè)微弱的電壓Δ V。熱釋電效應(yīng)同壓電效應(yīng)類似，是指由于溫度的變化而引起晶體表面電荷的現(xiàn)象。 探頭。將計(jì)數(shù)的結(jié)果儲(chǔ)存到存儲(chǔ)芯片中，同時(shí)顯示在液晶屏上。 當(dāng)前端探頭采集到原始的信號(hào)后，這個(gè)信號(hào)是十分微弱而且不規(guī)整的，無法直接供中央處理器進(jìn)行計(jì)數(shù)，故原始信號(hào)必須經(jīng)過前置放大電路的處理，形成整齊的脈沖信號(hào)，所以在探頭后設(shè)置了前端放大電路作為信號(hào)處理模塊。我們知道，當(dāng)物體的表面溫度高于絕對(duì)零度時(shí)會(huì)輻射紅外線，而當(dāng)車輛經(jīng)過時(shí)，其車體表面溫度高于背景（路面）溫度，即會(huì)引起熱釋電紅外傳感器上的電荷值的變化，從而產(chǎn)生信號(hào)。 1602LCD 有這樣的特性： +5V 電壓，對(duì)比度可調(diào)，內(nèi)含復(fù)位電路，提供各種控制命令，如清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能，有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 DDRAM，內(nèi)建有 160 個(gè) 57 點(diǎn)陣的字符發(fā)生器 CGROM， 8 個(gè)可由用戶自定義的 5 7 的字符發(fā)生器 CGRAM。它由若干個(gè) 5 7 或者 5 11 等點(diǎn)陣字符組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。 顯示器的選擇 顯示器選擇 1602LCD 顯示屏。浙西單片機(jī)采用兼容的 MCS51 的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，只是對(duì)其功能和內(nèi)部資源等方面進(jìn)行了不同程度的擴(kuò)展?，F(xiàn)在集成電路的飛速發(fā)展，各大芯片廠商提供了很多與其兼容的單片機(jī)。 MCS51 系列單片機(jī)是最早、最基本的單片機(jī)，功能也最簡單。 處理器的選擇 處理器選擇 Atmel 公司的 AT89C51 單片機(jī)。由于鏡片受到紅外探頭視場(chǎng)角度的制約，垂直和水平感應(yīng)角度有限，鏡片面積也有限。不同區(qū)的同心圓之間相互交錯(cuò)，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。垂直感應(yīng)區(qū)越多垂直感應(yīng)角度越大；鏡片越長感應(yīng)段越多水平感應(yīng)角度就越大。紅外光線越是靠進(jìn)同心環(huán)光線越集中而且越強(qiáng)。鏡片（ 厚）表面刻錄了一圈圈由小到大，程從凱：智能小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 向外由淺至深的同心圓，從剖面看似鋸齒 。配用得當(dāng)充分發(fā)揮被測(cè)物感應(yīng)的作用，使其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度和限定探測(cè)范圍，因此在傳感器的前面加裝一個(gè)菲涅爾透鏡。而且基于被動(dòng)式紅外傳感器的特點(diǎn)，可靠性較高，設(shè)計(jì)成本卻比較低。本文趨向于被動(dòng)式紅外傳感器解決車輛計(jì)數(shù)系統(tǒng)中信號(hào)采集的問題。本質(zhì)上這是利用光控制電，而具體到本文所討論的車輛計(jì)數(shù)系統(tǒng) ，其紅外光的發(fā)射與接收受到環(huán)境的干擾是相當(dāng)大的，譬如需要考慮紅外線傳輸過程中可能受到的其他光源的干擾，又譬如需考慮當(dāng)紅外線被阻斷或反射時(shí)，如何準(zhǔn)確判斷是否是車輛引起的，要解決這些問題接必須加大系統(tǒng)的復(fù)雜程度和設(shè)計(jì)成本，而當(dāng)系統(tǒng)的復(fù)雜度越高，則可靠性變得越低。而根據(jù)紅外線的來源又可以分為主動(dòng)式紅外傳感器和被動(dòng)式紅外傳感器，主動(dòng)式紅外傳感器應(yīng)用的最多的原理是利用紅外線的反射來傳遞信息，往往有一個(gè)紅外發(fā)射端和一個(gè)紅外接收端，利用被測(cè)物體對(duì)紅外線的阻斷和反射，來進(jìn)行有效的信息采集；被動(dòng)式紅外傳感器則是利遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 用物質(zhì)自身的紅外信號(hào)來進(jìn)行信息采集，我們知道任何溫度超過絕對(duì)零度的物體都會(huì)輻射紅外線，所以在現(xiàn)實(shí)生活中可以見到的物體自身都 為一個(gè)紅外輻射源，那么利用物質(zhì)自身輻射的紅外線的強(qiáng)弱變化就可以進(jìn)行有效的信息采集。 第 2 章 分析 探測(cè)器問題分析 紅外傳感器在檢測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)被大量充分地應(yīng)用，同樣如前文所說，在車輛技術(shù)系統(tǒng)中也有著及其重要的應(yīng)用。 本文的工作 本文基于較成熟的車輛檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了分析對(duì)比，并經(jīng)過深入閱讀前人有關(guān) ITS 的研究，選取波頻汽車檢測(cè)器中的紅外傳感技術(shù)進(jìn)行分析論證，對(duì) 熱釋電式紅外傳感器和反射式紅外傳感器進(jìn)行對(duì)比，并設(shè)計(jì)了一個(gè)基于熱釋電紅傳感器的車輛計(jì)數(shù)系統(tǒng)，其中包括完整的硬件電路設(shè)計(jì)，包含探測(cè)端、處理器、顯示端，和完整的軟件設(shè)計(jì)及相關(guān)代碼。 基于計(jì)算機(jī)圖像分析技術(shù)的車輛檢測(cè)裝置 視頻攝像機(jī)最早的應(yīng)用主要在于道路的監(jiān)視，然而目前隨著微處理器的價(jià)格不斷降低，性能不斷提高，人們開始采用計(jì)算機(jī)圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)對(duì)連續(xù)的交通流圖像進(jìn)行處理，從而達(dá)到檢測(cè)交通流的目的。不足之處是其檢測(cè)范圍呈錐形，受車型、車高變化的影響，檢測(cè)精度較差。當(dāng)有車輛通過時(shí)，由于車輛本身的高度使探頭接收到反射波的時(shí)間縮短，就表明有車輛通過或存在。超聲波檢測(cè)器的工作原理是：由超聲波發(fā)生器（探頭）發(fā) 射一束超程從凱：智能小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 聲波，再接受從車輛或地面的反射波，根據(jù)反射波返回時(shí)間的差別來判斷有無車輛通過。 2，超聲波檢測(cè)器是一種在高速公路上應(yīng)用較多的檢測(cè)器，它是利用反射回波原理制成的。這種檢測(cè)器具有快速準(zhǔn)確、輪廓清晰的檢測(cè)能力。反射式檢測(cè)器探頭由一個(gè)紅外發(fā)光管和一個(gè)紅外接收管組成。 波頻車輛檢測(cè)裝置 1，紅外檢測(cè)器是具有良好應(yīng)用前景的懸掛式或道路側(cè)式交通檢測(cè)器。這種檢測(cè)器具有安裝容易，不易損壞等優(yōu)點(diǎn)。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(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)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。對(duì)于交通流的數(shù)據(jù)提取也十分有限，一般僅能檢測(cè)車輛速度、行駛方向、車輛分類等。環(huán)形線圈檢測(cè)器具有成本低，安裝方便，靈敏度高，受氣候影響小等優(yōu)點(diǎn)。 感應(yīng)線圈車輛檢測(cè)裝置 1，環(huán)形線圈檢測(cè)器是目前國內(nèi)外使用最廣泛的車輛檢測(cè)器。而傳感技遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 術(shù)則是測(cè)量當(dāng)中最為核心的技術(shù)，各種各樣的傳感器就好比我們?nèi)说难鄱诒且粯?，從外界收集信息，采集有用的?號(hào)，通過對(duì)傳感器采集到的信號(hào)進(jìn)行分析、處理，人們就可以得到自己想要的數(shù)據(jù)，從而完成對(duì)外界事物的測(cè)量。這些數(shù)據(jù)包括車速、車型、單位時(shí)間車輛通過數(shù)等，這就要求在分析處理數(shù)據(jù)之前建立完備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其中對(duì)道路交通流量和道路交通 狀況進(jìn)行調(diào)查分析作為智能交通系統(tǒng)重要的部分，有這十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。這樣，人、 車、路就密切地結(jié)合，和諧統(tǒng)一，將極大地提高交通運(yùn)輸?shù)男б妫Ｕ辖煌ò踩?，改善交通質(zhì)量，進(jìn)而降低能源消耗。而以往的人為管理對(duì)于現(xiàn)今車輛多，交通流量大這一現(xiàn)狀已經(jīng)無法做到行之有效的管理了，這 就迫切需要能夠?qū)煌ㄇ闆r進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)視、檢測(cè)以建立高效的智能交通管理系統(tǒng)。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 參考文獻(xiàn) [1] 譚浩強(qiáng) .C 程序設(shè)計(jì) .第三版 .北京：清華大學(xué)出版社， 2022. 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