高速公路多車道車輛智能計數(shù)系統(tǒng)的設(shè)計
中南民族大學電子信息工程學院 劉松齡,謝勤嵐
引言
近年來,高速公路的建設(shè)步伐很快,對高速公路進行科學管理勢在必行,如對車輛的流量統(tǒng)計和分析,可以實現(xiàn)高速公路載荷的有效控制與管理。
目前,高速公路上對車輛的計數(shù)方法有的是使用環(huán)形感應(yīng)線圈檢測器,檢測系統(tǒng)檢測送出的信號脈沖電平比較高,很容易放大和濾波,但是信號很容易受到電磁干擾,而且這種系統(tǒng)比較龐大,制造成本高,也有采用紅外熱釋電傳感器的單車道車輛計數(shù)器,計數(shù)器用中規(guī)模IC構(gòu)成,具有結(jié)構(gòu)簡單等特點,但僅僅適用于單車道且計數(shù)的數(shù)據(jù)不能長期保存,也無法與大型機之間實現(xiàn)通信[1]。為此設(shè)計了一種基于單片機的紅外熱釋電傳感的多車道車輛計數(shù)。
1 系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)由信號拾取、信號處理、單片機計數(shù)系統(tǒng)等部分組成。多車道車輛計數(shù)系統(tǒng)原理框圖如圖1所示,考慮實際情況和為方便討論,這里取4車道。
紅外熱釋電傳感器設(shè)置高速公路各車道正上方的監(jiān)測點,當車輛經(jīng)過時,它將車中人體輻射的紅外光變換成電信號,由信號處理電路進行放大、濾波、門限比較,輸出脈沖信號,經(jīng)光電隔離耦合可將4路脈沖信號并行輸入到單片機,通過單片機計數(shù)系統(tǒng)進行計數(shù)和顯示,并由鍵盤設(shè)定計數(shù)值,當計數(shù)達到設(shè)定值或計滿時發(fā)出聲光報警信號,通過人工干預(yù),手動可以解除計數(shù)器報警和完成計數(shù)清零。此外,本系統(tǒng)具有通信功能,能與上位機進行實時數(shù)據(jù)交換。
2.電路設(shè)計
2.1 信號處理電路
信號處理電路如圖2所示。
信號處理電路包括信號拾取、放大及雙限比較3部分,根據(jù)車輛計數(shù)的特點,選用被動式P2288型熱釋電用紅外傳感器作為探頭[2],將車輛信息轉(zhuǎn)換成電信號,該傳感器若加菲涅爾透鏡,對活動人體的探測距離可達10m以上,且通過對電路的靈敏度進行調(diào)節(jié),使其對人的靈敏度距離僅為1.5m左右時,對20m遠處快速通過的車輛檢測十分靈敏可靠。
當車輛進入探測器的有效探測距離時,熱釋電紅外傳感器引腳2輸出一個微弱的交變紅外輻射信號直接送到IC1a放大器的同相輸入端,由其放大2500倍后再從引腳1輸出,通過C8耦合到IC1b進行進一步的放大。
由運放IC2a和IC2b構(gòu)成窗口式的雙限比較器,用兩個二極管IN4148組成或門選擇有效電平輸出,當IC1b的引腳7電壓U7幅度Ua和Ub之間時,IC2的輸出為低電位（Up=Uol）;當U7不在門限電位范圍之間時（U7>UB或U7<UA）,輸出為高電位（UP=UOH）。
放大電路輸出的信號中,不僅有被傳感器檢測到的有用信號,而且還包括了許多干擾信號,為了將被檢測信號從眾多的干擾信號中分離出來,比較器UA與UB間接入電位器R11用力調(diào)節(jié)窗口電壓
