1、目錄 TOC o 1-5 h z 中文摘要1英文摘要21 引言3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.1國(guó)內(nèi)外車(chē)輛檢測(cè)器的現(xiàn)狀3 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 1.2研究車(chē)輛檢測(cè)器的意義3 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1.3本設(shè)計(jì)解決的主要問(wèn)題4 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 2車(chē)輛檢測(cè)器的原理及硬件組成5 HYPERLINK l bookmark42 o Current Docu

2、ment 2.1系統(tǒng)工作原理5 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 2.2 PIC16F877 單片機(jī)6 HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 2.3電容三點(diǎn)式振蕩電路8 HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 2.4光耦隔離電路10 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 2.5電壓比較器LM33911 HYPERLINK l bookmark88 o Current Document 2.6 MAX487 通信

3、13 HYPERLINK l bookmark103 o Current Document 2.7系統(tǒng)濾波設(shè)計(jì)15 HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 2.8系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)16 HYPERLINK l bookmark127 o Current Document 3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)19 HYPERLINK l bookmark133 o Current Document 3.2看門(mén)狗設(shè)計(jì)21 HYPERLINK l bookmark142 o Current Document 3.3定時(shí)器與計(jì)數(shù)器的設(shè)置21 HYPERLINK l bookmark1

4、51 o Current Document 3.4系統(tǒng)中斷設(shè)置22 HYPERLINK l bookmark154 o Current Document 3.5系統(tǒng)通訊設(shè)置23 HYPERLINK l bookmark181 o Current Document 結(jié)論26 HYPERLINK l bookmark193 o Current Document 致謝28 HYPERLINK l bookmark216 o Current Document 附錄：部分程序代碼30附錄：硬件原理圖錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。交通控制系統(tǒng)中車(chē)輛檢測(cè)器的設(shè)計(jì)摘 要：隨著智能交通的發(fā)展，交通流量等道路交通參數(shù)的實(shí)時(shí)檢

5、測(cè)作為智能交通 技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其檢測(cè)方法的精確性和簡(jiǎn)便性有待進(jìn)一步提高。智能交 通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計(jì)算 機(jī)處理技術(shù)以及其它現(xiàn)代技術(shù)集成應(yīng)用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域，建立起高效的運(yùn) 輸管理系統(tǒng)。高速公路交通信息自動(dòng)化管理系統(tǒng)主要由通訊系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān) 控系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)3個(gè)部分構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是行駛車(chē)輛檢 測(cè)器。它以機(jī)動(dòng)車(chē)輛為檢測(cè)目標(biāo)，檢測(cè)車(chē)輛的通過(guò)或存在狀況，其作用是 為智能交通控制系統(tǒng)提供足夠的信息以便進(jìn)行最優(yōu)的控制。該儀器主要應(yīng) 用于交通收費(fèi)站管理，以提高收費(fèi)道路的經(jīng)濟(jì)效益。只有對(duì)通過(guò)車(chē)輛信息 進(jìn)行有效、準(zhǔn)確的分析并進(jìn)行相應(yīng)的控制，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)高速公

6、路交通信 息的自動(dòng)化管理。本文主要思路是把有車(chē)輛通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)C振蕩頻率變化信號(hào)，并送 到pic16f877單片機(jī)進(jìn)行處理。重點(diǎn)解決如何把有車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)的狀況轉(zhuǎn)化 為單片機(jī)可測(cè)的電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛檢測(cè)。關(guān)鍵詞：pic16f877,LC振蕩電路，車(chē)輛檢測(cè)Traffic control system design of the vehicle detectorAbstract： With the development of intelligent transportation, traffic and other road traffic parameters in real time detec

7、tion of intelligent transportation technology as the key link, and its detection accuracy and simplicity to be further improved. Intelligent Transportation System is an advanced information processing technology, data communication technology, electronic control technology and computer processing te

8、chnology and other modern technology integration used in transportation field, establishing efficient transport management system. Highway traffic information management system mainly consists of automated communication systems, remote monitoring system, charging system 3 parts. An important part of

9、 the whole system is driving the vehicle detector. It motor vehicles for the detection of target detection by the vehicle or the existence of conditions, its role is for intelligent traffic control system to provide sufficient information for optimal control. The instrument is mainly used in traffic

10、 management of toll stations to enhance the economic benefits of toll roads. Only the vehicle information through effective, accurate analysis and the corresponding control, to achieve the automation of the entire highway traffic information management.This paper mainly thinking is put have vehicles

11、 through the signals are converted to LC oscillation frequency variation signal, and sent to pic16f877 microcontroller to undertake handling. Focus on how to take a car after situation into SCM measurable signals,realize vehicle detection.Key words: pic16f877 ,LC oscillator circuit,vehicle detector1

12、.1國(guó)內(nèi)外車(chē)輛檢測(cè)器的現(xiàn)狀在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，單片機(jī)也日新月異，迅速發(fā)展。目前，他不僅在 工業(yè)上有極廣泛的應(yīng)用，而且已普遍地滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)，特別在交通建設(shè) 中起著重要的作用。在目前和今后的交通系統(tǒng)中，車(chē)輛檢測(cè)器以其交通控制的“耳目” 而引起交通工程專(zhuān)家們的高度重視，車(chē)輛檢測(cè)器可為交通監(jiān)視與控制系統(tǒng)提供車(chē)輛 感應(yīng)信號(hào)，提供有關(guān)交通環(huán)境條件的情報(bào)與數(shù)據(jù)。車(chē)輛檢測(cè)器的種類(lèi)很多，檢測(cè)方 式也各不相同，目前主要使用的車(chē)輛檢測(cè)器有電磁式車(chē)輛檢測(cè)器、地磁式車(chē)輛檢測(cè) 器、超聲波式車(chē)輛檢測(cè)器、環(huán)形線(xiàn)缺有源和無(wú)源兩種）車(chē)輛檢測(cè)器、光電檢測(cè)器以及 基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的視頻檢測(cè)器等等。這些檢測(cè)器的主要工

13、作原理各不相同，但 他們都是基于車(chē)輛通過(guò)或存在，使檢測(cè)器中能量發(fā)生變化而產(chǎn)生車(chē)輛感應(yīng)信號(hào)?？?慮到性?xún)r(jià)比、技術(shù)復(fù)雜性、可靠性、維護(hù)要求、適用范圍等因素，它們各自有優(yōu)缺 點(diǎn),各有特定的市場(chǎng)范圍。感應(yīng)式環(huán)形線(xiàn)圈車(chē)輛檢測(cè)器具有性能穩(wěn)定、電路簡(jiǎn)單、成 本低、使用方便、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)際上公認(rèn)較為成熟且廣泛使用的自適應(yīng)區(qū)域交 通協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)有悉尼協(xié)調(diào)自適應(yīng)交通系統(tǒng)，綠信比、周期和相位差優(yōu)化技術(shù)，它 們使用的車(chē)輛檢測(cè)器均為環(huán)形線(xiàn)圈車(chē)輛檢測(cè)器。針對(duì)現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)車(chē)輛檢測(cè)器的生產(chǎn)廠(chǎng)家較少，產(chǎn)品性能一般，而國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品 價(jià)格高，外圍接口少，沒(méi)有車(chē)型分類(lèi)功能的情況，我們研究開(kāi)發(fā)了智能環(huán)形線(xiàn)圈檢 測(cè)器。雖然計(jì)算機(jī)視頻檢

14、測(cè)器具有識(shí)別范圍廣，能提供綜合交通流信息的優(yōu)點(diǎn)，但它 一時(shí)難以解決視覺(jué)理論、關(guān)鍵技術(shù)與工程實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題，故研究智能環(huán)形線(xiàn)圈檢測(cè)器 具有比較現(xiàn)實(shí)的意義。11.2研究車(chē)輛檢測(cè)器的意義智能交通系統(tǒng)是將先進(jìn)的信息處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計(jì) 算機(jī)處理技術(shù)以及其它現(xiàn)代技術(shù)集成應(yīng)用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域，建立起高效的運(yùn)輸管理 系統(tǒng)。高速公路交通信息自動(dòng)化管理系統(tǒng)主要由通訊系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、收費(fèi)系 統(tǒng)3個(gè)部分構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是行駛車(chē)輛檢測(cè)器。它以機(jī)動(dòng)車(chē)輛為檢 測(cè)目標(biāo)，檢測(cè)車(chē)輛的通過(guò)或存在狀況，其作用是為智能交通控制系統(tǒng)提供足夠的信 息以便進(jìn)行最優(yōu)的控制。該儀器主要應(yīng)用于交通收費(fèi)站管理，以提

15、高收費(fèi)道路的經(jīng) 濟(jì)效益。只有對(duì)通過(guò)車(chē)輛信息進(jìn)行有效、準(zhǔn)確的分析并進(jìn)行相應(yīng)的控制，才能實(shí)現(xiàn) 整個(gè)高速公路交通信息的自動(dòng)化管理。1.3本設(shè)計(jì)解決的主要問(wèn)題設(shè)計(jì)中用以PIC單片機(jī)為核心控制，以三點(diǎn)式振蕩電路為檢測(cè)器電路，當(dāng)汽車(chē) 通過(guò)時(shí)會(huì)引起電感的變化，進(jìn)而引起正弦振蕩電路頻率的變化，通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾 波放大轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)送到單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)分析，當(dāng)收到收費(fèi)成功信息 時(shí)，道閘欄桿升起放行，車(chē)輛駛離時(shí)放行。通過(guò)軟件深度設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)沖卡報(bào)警、 人工收費(fèi)放行，車(chē)輛連續(xù)通行。2車(chē)輛檢測(cè)器的原理及硬件組成2.1系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)初步原理圖如圖2.1.1所示，沒(méi)有車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)系統(tǒng)檢測(cè)到信號(hào)沒(méi)有變化，系 統(tǒng)顯示

16、沒(méi)有變化。當(dāng)有車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)，信號(hào)發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)處理后送進(jìn)單片機(jī)，收費(fèi) 成功時(shí)顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)加1，單片機(jī)發(fā)出道閘控制信號(hào)，道閘升起車(chē)輛通過(guò)。如果沒(méi)有 成功收費(fèi)而車(chē)輛信號(hào)消失時(shí)，系統(tǒng)將認(rèn)為沖卡，單片機(jī)發(fā)出警報(bào)信號(hào)。當(dāng)上位機(jī)發(fā) 出請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，單片機(jī)將把當(dāng)前的狀態(tài)信息發(fā)送給上位機(jī)。圖2.1.1系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)在具體實(shí)現(xiàn)功能圖如圖示2.1.2。電感（環(huán)形線(xiàn)圈）和電容構(gòu)成正弦振蕩電 路通過(guò)放大電路、濾波隔離電路及電壓比較電路輸出幅值為5v的方波，把信號(hào)引入 到單片機(jī)中，當(dāng)有汽車(chē)經(jīng)過(guò)由線(xiàn)圈上方時(shí)，由于汽車(chē)有金屬部件會(huì)引起線(xiàn)圈的電感 的變化，電感變化引起正弦頻率的變化，進(jìn)而引起方波頻率變化，單片機(jī)通過(guò)分析 頻率變化

17、判斷汽車(chē)的駛離,當(dāng)收費(fèi)成功時(shí)道閘升起車(chē)輛通過(guò)。圖2.1.2系統(tǒng)功能圖2.2 PIC16F877 單片機(jī)PIC16F877具體引腳如圖2.2，它有33跟I/O引腳均可以作為普通的輸入/輸出 引腳使用，大部分I/O引腳還有2個(gè)以上的功能。有A、B、C、D、E共5個(gè)端口， 其中A端口有6個(gè)引腳，B、C、D端口各有8個(gè)引腳，E端口有3個(gè)引腳。作為普通引腳，到底是輸入還是輸出是由各自方向寄存器控制的對(duì)應(yīng)的方向控 制寄存器分別為T(mén)RISA、TRISB、TRISC、TRISD、TRISE，為0時(shí)則該I/O引腳作 為輸出；為1時(shí)作為輸入。MCLR/VPP -， RAO/ANO t一 RA1/AN1 RA2/A

18、N2/VREF- 一 RA3/AN3ref+RA4n0CK1 RA5/AN4S -RE0/RD/AN5 *RE1WVR/AN6 - RE2/GS/AN7 - Vdd-VssOSCiyCLKIN -OSC2/CLKOUT RCO.TIOSO.-TICKI RC1ZT1OSI/CCP2 v一 RC2/CCP1RC3/SCK/SCL tp- RDD/PSPD RD1/PSP1 -圖2.2芯片引腳圖匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚-RB7/PGD- RBo/PGC一 RB5-*- RB4-4一- RB3/PGM一_- RB2一-RB1- RBO/INT-* VddVss*- RD7/PSP7R

19、D6/PSP6- RD5/PSP5RD4/PSP4-一一 RC7/RX/DT一一-RC6TX/CKRC5/SDO-RCSDI/SDARD3/PSP3-RD2JPSP2PIC16F877有兩個(gè)計(jì)數(shù)器一個(gè)位的一個(gè)16位的，還有一個(gè)8為定時(shí)器。中斷控 制寄存器為INTCON控制全局中斷、外部中斷、定時(shí)器溢出、RB 口電平變化中斷。 外設(shè)1中斷控制寄存器PIE1，外設(shè)2中斷控制寄存器PIE2，外設(shè)1中斷標(biāo)志寄存器 PIR1，外設(shè)2中斷標(biāo)志寄存器PIR2。OPTION寄存器控制定時(shí)器0，T1CON寄存器 控制定時(shí)器1，T2CON寄存器控制定時(shí)器2。單片機(jī)主要性能指標(biāo)：8K*14個(gè)flash程序存儲(chǔ)器。3

20、68*8個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）字節(jié)256*8EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器字節(jié)多達(dá)14個(gè)中斷源8級(jí)深度的硬件堆棧上電定時(shí)器和震蕩啟動(dòng)定時(shí)器監(jiān)視定時(shí)器，它帶有片內(nèi)可靠運(yùn)行的RC振蕩器運(yùn)行電壓2.0v到5.5v高吸入/拉出電流25mA三個(gè)定時(shí)器，2個(gè)八位1個(gè)十六位2個(gè)CCP模塊，即比較、捕捉、脈寬調(diào)制模塊1個(gè)同步串行接口，SPI與I2C一個(gè)同步異步串行通信接口 USART一個(gè)并行從動(dòng)口上電復(fù)位、掉電復(fù)位低功耗睡眠模式8路10位A/D轉(zhuǎn)換器2個(gè)模擬電壓比較器一個(gè)參考電壓比較器2.3電容三點(diǎn)式振蕩電路R1IDkR3Q12N39D4C31ODDp TB4TR25.1kL-r-C4WDOpF R41Dk J 圖2

21、.3.1振蕩電路C2O.luF L1200uHC1O.luF 2k 原理：電路如圖2.3.1所示，土蕩電路在接通后，由于電路中的電流從無(wú)到有變 化，將產(chǎn)生脈動(dòng)信號(hào)，因任 脈沖信號(hào)包含有不同頻率的諧波，因震蕩器電路中有 一個(gè)LC諧振回路，具有選頻作用。當(dāng)LC諧振回路的固有頻率與某一諧波頻率相等 時(shí)；電路產(chǎn)生諧振。雖然脈動(dòng)信號(hào)很微小，通過(guò)電路放大及正反饋使震蕩幅度不斷 增大，當(dāng)增到一定程度時(shí)導(dǎo)致晶體管進(jìn)入非線(xiàn)性區(qū)域產(chǎn)生自給偏壓，使放大器的放 大倍數(shù)減小，最后達(dá)到平衡即AF=1，諧振幅度不再增加，于是使諧振器只有在某一 頻率時(shí)才能滿(mǎn)足震蕩條件，于是得到單一頻率的振蕩信號(hào)輸出。3起振條件：三極管的B值

22、選擇大點(diǎn)，并恰當(dāng)選取C3/C2的值，一般選取C3/C2=0.01-0.5左右。由于BJT的輸入電阻rbe比較低，增大C3/C2的值，也不會(huì) 有明顯的效果，但在設(shè)計(jì)中為了方便起見(jiàn)，選取c3=c2。電容三點(diǎn)式振蕩電路的振蕩頻率可近似的表示如下：f=f 幻 10:L (C 2* C 3)C2 C3由于反饋電壓是從電容C2兩端引出，對(duì)高次諧波阻抗小，因而可將高次諧波濾 除所以輸出波形好，當(dāng)有車(chē)輛經(jīng)過(guò)線(xiàn)圈時(shí)電感發(fā)生變化，引起振蕩頻率變化，這種 震蕩電路的工作頻率范圍可從數(shù)十千赫到數(shù)百兆，其電路仿真結(jié)果如圖2.3.2。2.4光耦隔離電路光電耦合器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)光耦)是一種由發(fā)光器件和光敏器件組成的光電器件。它

23、能 實(shí)現(xiàn)電-光-電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并且輸入信號(hào)與輸出信號(hào)隔離。目前絕大多數(shù)的光耦輸 入采用神化鎵紅外發(fā)光二極管，輸出采用硅光電二極管、硅光電三極管及光觸發(fā)可控 硅。因?yàn)榉逯挡ㄩL(zhǎng)900940 nm的神化鎵紅外發(fā)光二極管能與硅光電器件的響應(yīng)峰 值波長(zhǎng)相吻合，可獲得較高的信號(hào)傳輸效率。光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是單向傳輸信號(hào) 輸人端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。 它廣泛用于電平轉(zhuǎn)換、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離、開(kāi)關(guān)電路、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放 大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。4圖 2.4.1 HCPL-4504 引腳圖本設(shè)計(jì)采用HCPL-4504型光耦其電路

24、如圖2.4.1所示，其具有以下特點(diǎn)：光電耦合器的輸入阻抗很小，只有幾百歐姆，而干擾源的阻抗較大，通常為 105106Q。據(jù)分壓原理可知，即使干擾電壓的幅度較大，但饋送到光電耦合器輸入 端的雜訊電壓會(huì)很小，只能形成很微弱的電流，由于沒(méi)有足夠的能量而不能使二極 體發(fā)光，從而被抑制掉了。光電耦合器的輸入回路與輸出回路之間沒(méi)有電氣聯(lián)系，也沒(méi)有共地；之間的 分布電容極小，而絕緣電阻又很大，因此回路一邊的各種干擾雜訊都很難通過(guò)光電 耦合器饋送到另一邊去，避免了共阻抗耦合的干擾信號(hào)的產(chǎn)生。光電耦合器可起到很好的安全保障作用，即使當(dāng)外部設(shè)備出現(xiàn)故障，甚至輸入信號(hào)線(xiàn)短接時(shí)，也不會(huì)損壞儀表。因?yàn)楣怦詈掀骷妮斎牖?/p>

25、路和輸出回路之間可 以承受幾千伏的高壓。（4）光電耦合器的回應(yīng)速度極快，其tr=0.2局f=0.3us，適于對(duì)回應(yīng)速度要求很高 的場(chǎng)合。圖2.4.2光電隔離電路NCVCCANODENCCATHODE VoNCGNDHCPL45042.5電壓比較器LM339LM339集成塊內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器如圖2.5.1所示，該電壓比較器 的特點(diǎn)是：1）失調(diào)電壓小，典型值為2mV；2）電源電壓范圍寬，單電源為2-36V，雙電源電壓為1V18V；3）對(duì)比較信號(hào)源的內(nèi)阻限制較寬；4）共模范圍很大，為0（Ucc-1.5V）Vo；5）差動(dòng)輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；6）輸出端電位可靈活方便地選用。

26、LM339集成塊采用C-14型封裝，外型及管腳排列如圖。由于LM339使用靈活， 應(yīng)用廣泛，所以世界上各大IC生產(chǎn)廠(chǎng)、公司竟相推出自己的四比較器，如 IR2339、ANI339、SF339等，它們的參數(shù)基本一致，可互換使用。5圖2.5.1 LM339引腳圖LM339類(lèi)似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一 個(gè)輸出端。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱(chēng)為同相輸入端，用“+”表示，另一個(gè)稱(chēng)為反相輸入 端，用“-”表示。用作比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考 電壓（也稱(chēng)為門(mén)限電平，它可選擇LM339輸入共模范圍的任何一點(diǎn)），另一端 加一個(gè)待比較的信號(hào)電壓。當(dāng)“+”端電壓高于“-”端時(shí)，

27、輸出管截止，相當(dāng)于輸 出端開(kāi)路。當(dāng)“-”端電壓高于“+”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。 兩個(gè)輸入端電壓差別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一 種狀態(tài)，因此，把LM339用在弱信號(hào)檢測(cè)等場(chǎng)合是比較理想的。LM339的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時(shí)輸出端到正電源一般 須接一只電阻（稱(chēng)為上拉電阻，選 3-15K）。選不同阻值的上拉電阻會(huì)影響輸 出端高電位的值。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決 于上拉電阻與負(fù)載的值。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。VCC圖2-5-2電壓比較器接線(xiàn)圖2.6 MAX487 通信R0 接收腳，當(dāng)

28、接收使能時(shí)（DE=0;RE 非=0）； A-B200mV 為 1，A-B200mV以上；當(dāng)DI=0時(shí)輸出 A-B0.83KQ，R2M3.74KQ兩個(gè)不等式同時(shí)成立，才能 保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。要解決317穩(wěn)壓塊最小穩(wěn)定工作電流的 問(wèn)題，可以通過(guò)設(shè)定R1和R2阻值的大小，而使317穩(wěn)壓塊空載時(shí)輸出的電流大于 或等于其最小穩(wěn)定工作電流，從而保證317穩(wěn)壓塊穩(wěn)定工作。條件二：空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。此時(shí)，只要保證Vo/(R1+R2) 1.5mA， 就可以保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。上式中的1.5mA為317穩(wěn)壓塊的 最小穩(wěn)定工作電流。在選擇R1，R2的時(shí)候需要同時(shí)滿(mǎn)足條件

29、一和條件二。本設(shè)計(jì)需2V電源，這 里設(shè)置R26=500歐，R25=300歐，電路連接圖如圖2.8.2所示，此電源作為L(zhǎng)M339 基準(zhǔn)比較電壓。10C270.1uF220 uFC26圖2.8.2 LM317電路連接圖放大器及單片機(jī)等其他芯片的電源由7805提供，其具體電路連接圖如圖2.8.3所示。24V0.1 uF780513220uFC11Ea 470uFC12VDDC100.1 uF圖2.8.3 7805 電路連接圖3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮了 pic單片機(jī)豐富的片內(nèi) 外圍模塊的特點(diǎn)，使儀器的硬件電路大大簡(jiǎn)化。全部程序采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，易于

30、調(diào)試 和維護(hù)，且具有運(yùn)行速度快、執(zhí)行效率高、便于移植。系統(tǒng)軟件由5個(gè)初始化子程序，10個(gè)功能子程序組成。2初始化子程序分別是: 單片機(jī)I/O端口 A、B、C、D、E初始化子程序、定時(shí)器0、定時(shí)器2初始化子程序。 7個(gè)功能子程序分別是:初次測(cè)基頻子程序、車(chē)輛檢測(cè)子程序、精度選擇程序、延時(shí) 子程序、T0CKI 口中斷子程序、定時(shí)器2中斷處理子程序和信號(hào)輸出子程序、看門(mén) 狗定時(shí)器。如下圖為車(chē)輛檢測(cè)整體流程如圖3.1.1。11圖3.1.1車(chē)輛檢測(cè)整體流程在選擇精度等參數(shù)后系統(tǒng)進(jìn)入初始化，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后，每隔10毫秒采集頻率，當(dāng) 采集到的頻率與設(shè)定的基準(zhǔn)頻率大于一定的比值時(shí)，系統(tǒng)將認(rèn)為有車(chē)輛經(jīng)過(guò)。其詳 細(xì)

31、的流程如圖3.1.2所示。開(kāi)始系統(tǒng)初始化，自 檢，一分鐘穩(wěn)定讀取相應(yīng)端口數(shù)值計(jì)算頻率首次測(cè)量頻率？Y測(cè)量基準(zhǔn) 頻率刷新基準(zhǔn)頻率信號(hào)輸出圖3.1.2詳細(xì)的車(chē)輛檢測(cè)流程本設(shè)計(jì)中采用計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)器1分頻定時(shí)，定時(shí)器2采用分頻和多次中斷采集。 第一次定時(shí)器2采集信號(hào)獲取當(dāng)前頻率值。并將此頻率值設(shè)置為基準(zhǔn)頻率。以后每 次中斷后都會(huì)進(jìn)行頻率比較，如果沒(méi)有車(chē)輛則把此頻率作為進(jìn)準(zhǔn)頻率。此后，通過(guò) 判鍵子程序、查鍵子程序確定此時(shí)系統(tǒng)工作的靈敏度值、工作方式和輸出方式。本 文在不影響檢測(cè)速度的前提下，在判斷車(chē)輛是否進(jìn)入時(shí)，采用延長(zhǎng)信號(hào)采集時(shí)間和 多次采集來(lái)保證精度，車(chē)輛檢測(cè)流程如圖3.1.3所示。其基本思想是將多

32、次采集的信 號(hào)換算成頻率與基準(zhǔn)頻率值進(jìn)行比較，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定允許系數(shù)來(lái)判斷有無(wú)車(chē)輛駛過(guò)。圖3.1.3車(chē)輛識(shí)別流程3.2看門(mén)狗設(shè)計(jì)由于pic16F877單片機(jī)內(nèi)置了看門(mén)狗電路，所以在硬件設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有再考慮而是在 程序部分進(jìn)行設(shè)置。本設(shè)計(jì)把OPTION寄存器設(shè)置成分頻器分配給wdt，基本溢出 時(shí)間為18ms。為方便設(shè)計(jì)，我們把定時(shí)器2的溢出時(shí)間設(shè)定在18ms以下，每次定 時(shí)器2中斷，進(jìn)入中端服務(wù)程序把wdt清零。_CONFIG(0 x3f3d);/wdt 初始化CLRWDT();/喂狗3.3定時(shí)器與計(jì)數(shù)器的設(shè)置計(jì)數(shù)器0由OPTION寄存器控制，具體控制字如表3.3.1：表3.3 OPTION寄存器控制

33、字76543210RBPUINTEDT0CST0SEPSAPS2PS2PS00G111000T0CS為1是對(duì)T0CKI引腳上的脈沖計(jì)數(shù)T0SE為1為對(duì)T0CKI的上升沿計(jì)數(shù)為方便起見(jiàn)我們把分頻器給了 wdt，所以PSA為1。即每計(jì)滿(mǎn)256個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)器0溢出一次。定時(shí)器2的控制寄存器T2CON設(shè)置，具體控制字如表3.3.2：表3.3.2 T2CON控制字76543210-TOUTPS3TOUTPS2TOUTPS1TOUTPS0TMR2ONT2CKPS1T2CKPS0-0010111如果只用預(yù)分頻，則TMR2的最大延長(zhǎng)時(shí)間為4096us （晶振用4MHZ）,時(shí)間太 短，因此我們用到了預(yù)分頻，令預(yù)分頻

34、系數(shù)為16,后分頻系數(shù)為K2,假設(shè)定時(shí)10ms， 則有256*16*K2=10000，K22.44取K2=3，即 3次中斷溢出一次。再求RP2的值 （RP2+1）16*3=10000，得RP2=207。也就是說(shuō)沒(méi)16個(gè)指令周期TMR2加1，當(dāng)TMR2 從0增加到207后再加1是溢出，TMR2變?yōu)?。但前2次TMR2溢出時(shí)其中斷標(biāo)志 位TMR2IF并不置1，只有溢出3次后TMR2IF才置1。預(yù)分頻選擇位 T2CKPS0： T2CKPS1=1:1輸出后分頻比選擇位TOUTPS3、TOUTPS2、TOUTPS1、TOUTPS0分別為0010；3.4系統(tǒng)中斷設(shè)置圖3.4.1為系統(tǒng)中斷流程。計(jì)數(shù)器0中

35、斷？/圖3.4.1系統(tǒng)中斷流程由于PIC16系列的C語(yǔ)言編程中中斷只有一個(gè)中斷服務(wù)函數(shù)，所以在中斷服務(wù)程 序中可以通過(guò)if語(yǔ)句對(duì)中斷標(biāo)志進(jìn)行比較，以進(jìn)入相應(yīng)中斷的中斷服務(wù)子程序。中斷控制寄存器為INTCON,外設(shè)1的中斷控制寄存器為PIE1,中斷標(biāo)志寄存器 為PIR1。外設(shè)2的中斷控制寄存器為PIE2，中斷標(biāo)志寄存器為PIR2。主函數(shù)初始化中INTCON=0b11100000開(kāi)全局中斷，開(kāi)計(jì)數(shù)器0中斷，清其中斷 標(biāo)志位。對(duì)于定時(shí)器2設(shè)TMR2IE=1,并清其中斷標(biāo)志位TMR2IF。定時(shí)器2每10ms中斷一次，會(huì)讀取T0的數(shù)據(jù)，并對(duì)T0重新設(shè)置，計(jì)算采樣頻 率，如果是第一次采樣則采樣頻率作為基準(zhǔn)

36、頻率。3.5系統(tǒng)通訊設(shè)置PC機(jī)與單片機(jī)構(gòu)成一個(gè)多機(jī)通信系統(tǒng)，通信方式采用主從式結(jié)構(gòu)：上為主動(dòng)， 單片機(jī)為從動(dòng)；單片機(jī)不主動(dòng)發(fā)送命令或數(shù)據(jù)，一切都由PC機(jī)來(lái)。為方便傳輸我們 假定主機(jī)地址為0 x00，本機(jī)為0 x01 ;由于使用RS485通訊，所以單片機(jī)USART通信 為異步半雙工。發(fā)送設(shè)置：選擇合適的波特率，對(duì)SPBRG寄存器賦值。根據(jù)計(jì)算確定波特率為高速還是低 速，對(duì)BRGH設(shè)置。將SYNC位清零，SPEN位置1，是能異步串口。若需要中斷可將RCIE、GIE和PEIE置1。如果需要第九位數(shù)據(jù)將RX9置1。將CREN=1，使USART工作在接收方式。當(dāng)接收完成后，中斷標(biāo)志位RCIF=1，如果允

37、許串行接收中斷，便產(chǎn)生中斷。如果進(jìn)行9位數(shù)據(jù)通信則讀RCSTA寄存器的第9位，然后進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。通過(guò)RCREG寄存器讀取收到的第8位數(shù)據(jù)，此時(shí)RCIF自動(dòng)清0。如果發(fā)生錯(cuò)誤，通過(guò)將CREN位清零來(lái)清除錯(cuò)誤。接收設(shè)置：選擇合適的波特率，對(duì)SPBRG寄存器賦值。根據(jù)計(jì)算確定波特率為高速還是 低速，對(duì)BRGH設(shè)置。將SYNC位清零，SPEN位置1，是能異步串口。若需要中斷可將RCIE、GIE和PEIE置1。如果需要第九位數(shù)據(jù)將RX9置1。將TXEN位置1，使能發(fā)送。若選擇發(fā)送9位數(shù)據(jù)，第9位數(shù)據(jù)應(yīng)該先寫(xiě)入TX9D位。把數(shù)據(jù)送入TXREG寄存器（啟動(dòng)發(fā)送），TXIF被置1。系統(tǒng)具體的通信過(guò)程如下圖3.

38、5,單片機(jī)PIC16F877作為從機(jī)必須開(kāi)啟接收功能 隨時(shí)等待上位機(jī)信號(hào)。這樣，每個(gè)單片機(jī)SPEN=1，SREN=1時(shí)都能接收到PC機(jī)發(fā) 送的地址，而進(jìn)入各自的中斷服務(wù)子程序，把接收的地址與本機(jī)地址進(jìn)行對(duì)比。若 相同則表示PC機(jī)欲與本機(jī)通信接收隨后PC機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)或命令；若不相同則退 出中斷服務(wù)子程序，等待一次通信.通信協(xié)議如下：PC機(jī)和單片機(jī)之間采用半雙工異 步串行通信方式，數(shù)據(jù)傳輸速率為9600bPs，PC機(jī)采用查詢(xún)方式發(fā)送或接收控制字 符和數(shù)據(jù)，單片機(jī)采用中斷方式響應(yīng)上位的查詢(xún)。發(fā)送或接收控制字符和數(shù)據(jù)的每 個(gè)字節(jié)包括n位：1個(gè)起始位，8個(gè)據(jù)位，1個(gè)可編程位（作為地址數(shù)據(jù)標(biāo)志位），1個(gè)

39、 停止位1個(gè)奇偶校驗(yàn)位。每次PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先發(fā)送地址信號(hào)，尋址 的單片機(jī)收到地址信號(hào)后回送應(yīng)答信號(hào)（即回送本機(jī)地址碼）到PC，PC收到應(yīng)答信號(hào)并判斷是目標(biāo)單片機(jī)后才發(fā)出命令字，以確保上位機(jī)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。PC機(jī)接收到 單片機(jī)回送的數(shù)據(jù)處理完畢信號(hào)，則本次通信完畢。如此次循環(huán)查詢(xún)所有的單片機(jī)。設(shè)置波特率，初始化 通信寄存器上位機(jī)是否發(fā)出執(zhí)行完 成命令Yyr回復(fù)本機(jī)地址1r接收上位機(jī)命令發(fā)送數(shù)據(jù)* 1圖3.5系統(tǒng)通信流程結(jié)論隨著技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)交通控制系統(tǒng)中的車(chē)輛檢測(cè)器將會(huì)呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)化：車(chē)輛檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)化是用計(jì)算機(jī)技術(shù)將控制器之間、探測(cè)器之間、系統(tǒng) 內(nèi)部、各個(gè)系統(tǒng)之間以及交通管理

40、部門(mén)等通過(guò)一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行相互連接，實(shí)現(xiàn) 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的調(diào)用，對(duì)車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理，使各個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)組成一個(gè) 大的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各系統(tǒng)之間的資源和信息共享，使交通管理部門(mén)的人員能 及時(shí)、準(zhǔn)確掌握各單位的有關(guān)信息，對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行宏觀(guān)管理，對(duì)各系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題 能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)責(zé)成有關(guān)單位進(jìn)行處理，從而彌補(bǔ)現(xiàn)在部分車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)因環(huán)境 因素發(fā)生誤動(dòng)作，值班管理人員責(zé)任心不強(qiáng)、業(yè)務(wù)素質(zhì)低、對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題處置不及 時(shí)、不果斷等方面的不足。無(wú)線(xiàn)化：與有線(xiàn)車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)相比，無(wú)線(xiàn)車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)具有施工簡(jiǎn)單、安裝 容易、組網(wǎng)方便、調(diào)試省時(shí)省力等特點(diǎn)，而且對(duì)建筑結(jié)構(gòu)損壞小，便于與原有系統(tǒng) 集成且容易擴(kuò)展，系統(tǒng)

41、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且可完全尋址，便于網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)，一旦施工結(jié)束， 無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)可以很容易轉(zhuǎn)移到別的場(chǎng)所。立體偵測(cè)化：傳統(tǒng)車(chē)輛檢測(cè)器只是在某一方面對(duì)車(chē)輛進(jìn)行偵測(cè)，視頻偵測(cè)易 受大霧、雨雪天氣干擾，影響準(zhǔn)確性，而安裝在地面的檢測(cè)器受傳感器精度及環(huán)境 限制，有可能發(fā)生誤判，如果把地面檢測(cè)器與視頻檢測(cè)功能結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)立體偵 測(cè)，必然會(huì)極大提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，最大程度降低環(huán)境因素對(duì)系統(tǒng)的影響。智能化：車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)智能化是使探測(cè)系統(tǒng)能模仿人的思維，主動(dòng)采集環(huán)境 數(shù)據(jù)模擬量并充分采用模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行計(jì)算處理，對(duì)各項(xiàng)環(huán)境 數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比判斷，從而確定比較準(zhǔn)確的工作方式，避免誤判現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)僅針對(duì)埋在地下的線(xiàn)圈式

42、車(chē)輛檢測(cè)器做了一些研究，并基本闡述了檢測(cè)器 的硬件與軟件構(gòu)成。線(xiàn)圈式車(chē)輛檢測(cè)器具有其優(yōu)越性也有其不可避免的缺陷，主要 體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：由于車(chē)輛經(jīng)過(guò)線(xiàn)圈上方時(shí)會(huì)引起振蕩電路頻率變化，通過(guò)判斷振蕩頻率變化 能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確檢測(cè)到車(chē)輛駛離，為交通部門(mén)的收費(fèi)、管理提供極大方便。電路采用了光耦隔離元件能夠有效避免外部噪聲對(duì)單片機(jī)造成沖擊，影響單 片機(jī)的穩(wěn)定工作。采用獨(dú)特的算法，可以根據(jù)環(huán)境的變化來(lái)調(diào)整檢測(cè)器的工作，最大程度減小 環(huán)境因素對(duì)檢測(cè)器的影響。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)如果在線(xiàn)圈上面進(jìn)行電打火啟動(dòng)，將產(chǎn)生瞬間磁場(chǎng)，勢(shì)必會(huì)對(duì)振 蕩器的電路安全及單片機(jī)檢測(cè)頻率造成嚴(yán)重影響，還有雷雨季節(jié)大氣中雷電的短時(shí) 間放電都會(huì)對(duì)

43、系統(tǒng)穩(wěn)定工作提出挑戰(zhàn)。由于車(chē)輛類(lèi)型繁多，每種汽車(chē)的車(chē)寬及底盤(pán)離地面的距離的是不相同的。由 于不可能涉及設(shè)計(jì)針對(duì)每款車(chē)型的檢測(cè)器，這就要求我們?cè)谑┕ぜ败浻布杏兴?改最大程度減少因車(chē)型不同造成的誤判。本論文僅僅完成了系統(tǒng)的初步功能，系統(tǒng)還有很多功能：車(chē)輛類(lèi)型及車(chē)速的檢測(cè)、 串行通信等還需要進(jìn)一步擴(kuò)充完善。同時(shí)因?yàn)楸救四芰τ邢?，設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò) 誤和不足，懇請(qǐng)各位老師和同仁予以批評(píng)指正。致謝四年的讀書(shū)生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，而于我的人生卻只是一個(gè)逗 號(hào)，我將面對(duì)又一次征程的開(kāi)始。四年的求學(xué)生涯在師長(zhǎng)、親友的大力支持下，走 得辛苦卻也收獲滿(mǎn)囊，在論文即將付梓之際，思緒萬(wàn)千，心情久久不能平

44、靜。偉人、 名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻(xiàn)給一位平凡的人，我的導(dǎo) 師一一林勇。我不是您最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué) 識(shí)淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營(yíng)造了一種良好的精神氛圍。授人以魚(yú)不如授 人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀(guān)念，樹(shù)立 了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會(huì)了基本的思考方。林老師很忙但是只要我們有困難都會(huì)一一幫我們解決，每一封郵件他都會(huì)耐心 詳細(xì)解答，每一條短信他都會(huì)及時(shí)的回復(fù)。甚至周末也在辦公室給我們解答疑問(wèn)， 讓我們很感動(dòng)。從論文題目的選定到論文寫(xiě)作的指導(dǎo)，經(jīng)由您悉心的點(diǎn)撥，再經(jīng)思考后 的領(lǐng)悟，常常讓我有“山重水復(fù)疑無(wú)

45、路，柳暗花明又一村”。在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成， 有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯謝意！同 時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過(guò)我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè) 計(jì)中被我引用或參考的論著的作者。二。年六月十日參考文獻(xiàn)孫國(guó)棟.智能環(huán)形線(xiàn)圈車(chē)輛檢測(cè)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)N.微計(jì)算機(jī)信息（測(cè)控儀表自動(dòng) 化）,2003年第9期.李榮正.pic單片機(jī)原理與應(yīng)用（第二版）M.北京：北京航空航天大學(xué)出版 社.2005.13-20.康華光.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）M.武漢：高等教育出版社，2003

46、年.448-450.宋曉明.光電耦合器在并口長(zhǎng)線(xiàn)傳輸中的應(yīng)用J.電子設(shè)計(jì)工程，2009年.5月第17 卷：第5期.任伯峰，陳雷，劉百堅(jiān).電壓比較器在檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用.電子發(fā)燒友.2010年2月由勇.采用MAX487芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)的串行通信J.內(nèi)蒙古科技 與經(jīng)濟(jì),2008,21期：49.江和.PIC16系列單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)與PROTEUS仿真M.北京：北京航空航天大 學(xué)出版社,2010.361-363.（日）森榮二薛培鼎譯.LC濾波器設(shè)計(jì)與制作M.科學(xué)出版社.北京：科學(xué)出版 社，2006.120-139.王建華.電氣工程師手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006年.150頁(yè).胡斌.電源電路識(shí)圖入門(mén)突破M.北京：人民郵電出版社，2008年.174-181張志，洪濤，單越康.基于MSP430行駛車(chē)輛檢測(cè)器的設(shè)計(jì)J.微計(jì)算