項目編號武漢大學(xué)大學(xué)生科研項目中期報告智能交通節(jié)能輔助系統(tǒng)院（系）名稱：電子信息學(xué)院專業(yè)名稱：電子信息工程學(xué)生姓名：閔雄闊黃飛沈洪遠(yuǎn)王睿吳長盛指導(dǎo)教師：范賜恩講師二0——年三月INTERIMREPORTOFUNDERGRADUATESCIENCERESEARCHPROJECTOFWUHANUNIVERSITYIntelligenttransportationauxiliaryenergy-savingsystemCollege ：ElectronicInformationCollegeSubject ：ElectronicandinformationengineeringName：MinXiongkuo HuangFeiShenHongyuan WangRuiWuchangshengDirector：FanCienMarch2011

鄭重聲明本人呈交的中期報告，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本報告的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本報告所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本報告的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。本人簽名：閔雄闊黃飛沈洪遠(yuǎn)王睿吳長盛日期：摘要隨著社會的發(fā)展，人們對距離測量的要求越來越高。由于超聲測距是一種非接觸檢測技術(shù)，不受光線、被測對象顏色等的影響，在較惡劣的環(huán)境具有一定的適應(yīng)能力。由于超聲波易于定向發(fā)射，方向性好，強(qiáng)度好控制，它的使用價值己被普遍重視。智能交通是一個基于現(xiàn)代電子信息技術(shù)面向交通運(yùn)輸?shù)姆?wù)系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)是未來交通系統(tǒng)的發(fā)展方向，它是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、控制技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實時、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。本設(shè)計利用超聲波傳輸中距離和時間的關(guān)系，采用AT89S52單片機(jī)進(jìn)行控制及數(shù)據(jù)處理，將超聲波測距的原理使用到智能交通系統(tǒng)中，設(shè)計了能夠?qū)崿F(xiàn)車流量的統(tǒng)計，車速的測定，有關(guān)數(shù)據(jù)的上傳，減少監(jiān)控攝像頭能耗的智能交通節(jié)能輔助系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：超聲波；測速；智能交通；節(jié)能；傳感器ABSTRACTThissystemusestherelationshipbetweendistanceandtimeduringUltrasonic’stransmission.WeuseAT89S52SCMtocontrolthesyetemanddealwiththedata.Theprincipleofultrasonicrangingisappliedtotheintelligenttransportationsystems.Andthisintelligenttransportationauxiliaryenergy-savingsystemisdesginedtoachievetrafficstatistics,determinespeed,uploaddata,andreducethesurveillancecameras’energyconsumption.Keywords:Ultrasonic;SpeedMeasurement;IntelligentTransportation;Energysaving;Sensors

摘要第1章緒論研究背景 現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 研究內(nèi)容 研究意義 第2章課題原理及硬件選擇………課題原理 課題的硬件選擇 單片機(jī) 超聲波發(fā)射接收頭 集成電路 第3章 實現(xiàn)電路…………1超聲波發(fā)射電路 超聲波檢測接收電路 第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計 11416結(jié)論1416參考文獻(xiàn)致謝……………第1章緒論研究背景智能交通是一個基于現(xiàn)代電子信息技術(shù)面向交通運(yùn)輸?shù)姆?wù)系統(tǒng)。它的突出特點(diǎn)是以信息的收集、處理、發(fā)布、交換、分析、利用為主線，為交通參和者提供多樣性的服務(wù)。說白了就是利用高科技使傳統(tǒng)的交通模式變得更加智能化，更加安全、節(jié)能、高效率。在智能交通系統(tǒng)中，車輛靠自己的智能在道路上自由行駛，公路靠自身的智能將交通流量調(diào)整至最佳狀態(tài)，借助于這個系統(tǒng)，管理人員對道路、車輛的行蹤將掌握得一清二楚。智能交通系統(tǒng)，簡稱是未來交通系統(tǒng)的發(fā)展方向，它是將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、控制技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個地面交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實時、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)?？梢杂行У乩矛F(xiàn)有交通設(shè)施、減少交通負(fù)荷和環(huán)境污染、保證交通安全、提高運(yùn)輸效率，因而，日益受到各國的重視。能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，今天，能源更是人類社會賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，在國民經(jīng)濟(jì)中具有特別重要的戰(zhàn)略地位。能源相當(dāng)于城市的血液，它驅(qū)動著城市的運(yùn)轉(zhuǎn)?，F(xiàn)代化程度越高的城市對能源的依賴越強(qiáng)。能源的嚴(yán)重浪費(fèi)也成為了日益嚴(yán)重的全球性問題，節(jié)能環(huán)保勢在必行。目前中國的智能交通系統(tǒng)發(fā)展還不太完善，能源浪費(fèi)的問題也亟待解決?，F(xiàn)狀和發(fā)展趨勢智能交通系統(tǒng)在中國的發(fā)展尚不完善，未來還有眾多領(lǐng)域有待于開發(fā)，市場前景廣闊，在較長一段時間內(nèi)都將繼續(xù)呈現(xiàn)高速增長的態(tài)勢。許多高校以及企業(yè)也投入了大量的資金和精力來研究智能交通系統(tǒng)。目前許多中國城市都在創(chuàng)建“平安城市”,智能交通系統(tǒng)也是其中非常重要的部分。智能交通系統(tǒng)目前在中國得到了很大的發(fā)展，但是還存在智能化程度不夠，能量浪費(fèi)嚴(yán)重等問題。例如現(xiàn)在智能交通系統(tǒng)中廣泛使用的電子探頭其智能化程度不高，一般處于長時間工作狀態(tài)。不僅浪費(fèi)了能源，也增加了觀看錄像人員的負(fù)擔(dān)。隨著城市交通問題的日益發(fā)展，城市交通綜合信息平臺、全球定位和車載導(dǎo)航系統(tǒng)、城市公共交通車輛以及出租車的車輛指揮和調(diào)度系統(tǒng)、城市綜合應(yīng)急系統(tǒng)都將迎來較大的發(fā)展機(jī)遇?？傮w而言，城市智能交通系統(tǒng)的發(fā)展趨勢將表現(xiàn)為綜合化、多部門驅(qū)動型的發(fā)展模式，由于城市智能交通體系將涉及相關(guān)的市民、公安交通管理、交通部門車輛管理、城市建設(shè)、通信等相關(guān)部門工作，因而未來城市智能交通的發(fā)展過程必然是一個涉及以交通和公安為主的多部門驅(qū)動的發(fā)展過程。研究內(nèi)容本設(shè)計利用超聲波傳感器進(jìn)行信號的發(fā)射和接收，包括單片機(jī)控制電路，信息反饋電路，超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路四部分。單片機(jī)控制電路時該系統(tǒng)的核心，主要對該系統(tǒng)進(jìn)行控制并進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理及儲存。信息反饋電路主要將單片機(jī)處理后的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋和上傳。超聲波發(fā)射電路主體是超聲波換能器的發(fā)射頭，主要是在單片機(jī)的控制下驅(qū)動超聲波換能器發(fā)出超聲波信號。超聲波接收電路主體是超聲波換能器的接收頭，主要用于監(jiān)測和接收反射回來的超聲波信號。研究意義運(yùn)用該智能交通輔助系統(tǒng)，既可以實現(xiàn)對車流量以及車速的監(jiān)控，并上傳相關(guān)數(shù)據(jù)，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以得知路況信息，并將路況信息及時反饋給行車司機(jī)，幫助司機(jī)選擇合適路線；還能在有車超速行駛時，反饋信息給處理中心以便及時打開監(jiān)控系統(tǒng)，抓拍超速行駛的車輛，避免監(jiān)控系統(tǒng)的長期開啟，實現(xiàn)節(jié)能。我們通過對智能交通輔助節(jié)能系統(tǒng)的研究，可以提高智能交通系統(tǒng)的智能化程度，使我國的交通現(xiàn)狀得到了一定的改善；還能減少系統(tǒng)的能耗，節(jié)約了能源。第2章課題原理及硬件選擇課題原理該系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)，能夠?qū)⒁恍y量信息反饋給信息中心。主要利用超聲波來實現(xiàn)。超聲波以速度U在空氣中傳播，在到達(dá)被測物體時被反射返回，由接收器接收，其往返時間為，由 即可算出被測物體的距離。利用兩次的距離測算，超聲波發(fā)射時間的間隔和 ，可以計算出車速。如果有車子超速行駛，可以及時反饋給信息中心。該系統(tǒng)在工作的時候還能夠?qū)τ跍y速

的車輛累加，可以測出車流量的大小，并將信息反饋給信息中心，以便將路上車流量及時反饋給司機(jī)，減輕交通擁堵狀況。課題的硬件選擇單片機(jī)是一種低功耗、高性能 位微控制器，具有在系統(tǒng)可編程 存儲器。使用 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，和工業(yè)產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的位和在系統(tǒng)可編程 ，使得 為眾多嵌入式控制使用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 字節(jié) ，字節(jié)，位 口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， 可降至 靜態(tài)邏輯操作，支持種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， 停止工作，允許 a定時器計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。單片機(jī)用 端口輸出超聲波換能器所需的 的方波信號，利用外中斷口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。 單片機(jī)引腳如圖所示。圖1AT89S52圖1AT89S522.2.超2聲本系統(tǒng)采接收頭一。一瓷超聲波換靈敏度高、性低廉，是遙警等電子裝子器件。發(fā)射發(fā)射角度：3(T2)P1.0IZ7□VCC引腳圖143fT2EXJP1.1匚2如□PD.D(ADO)波發(fā)射接收頭F1.2匚3如□PD.1(AD1)用超聲波發(fā)射P1.3E437□PQ.2(AD2i^P1.4C539□PC-.3(AD3j、田匚635□PC-.4(AC4j型壓電陶(MISO：.R1.6E了34□PD.5(AD5)能器體積小，(SCK)W1.7匚SS:□PD.6(ADSj能可靠、價格932□PD.7(A07)(RXD：.P3.0|Z1031□eS^vpp控、遙測、報(TXENF3r匚1130□ALEFROG置最理想的電fINTC：.P3.2匚1220□PSEN距離：8—10；(lNTrjP3,3[Z132GZ|P2.7(A1&)(TDJP3.4匚1427□P2.0(A14)—6；0靈敏度：(T1：1P3.5匚1525□P2.5(M3}(WR)P3.6匚ie25□P2.4(A12)畫)P3.7匚1724□P2.3/11}XTAL2IZ1623□P2.2(A10),jtai1r■□外1pa*.i-ai三一//a諧振頻率： 士一 發(fā)射用）土一接收用；頻帶寬： 土. ；外形尺寸：中 X.;使用環(huán)境溫度：一2口℃一+6℃口；相對濕度：2±口5℃時達(dá)98％；使用時，兩接線腳焊接時間不宜過長，以免器件內(nèi)部焊點(diǎn)溶化脫焊或造成底座和接線腳之間松動，且不宜和腐蝕性物質(zhì)接觸。集成電路是日本索尼公司的產(chǎn)品，單列直插封裝，內(nèi)置放大限幅、帶通濾波、檢波、積分、整形模塊，具有選頻功能。 內(nèi)部設(shè)計載波頻率 。當(dāng)其輸入信號大于 時，輸出端腳由高電平變?yōu)榈碗娖剑瑢⑵渥鳛閱纹瑱C(jī)的掃描接收信號，送至單片機(jī) 口以啟動距離計算子程序。超聲波的接收傳感器采用和發(fā)射傳感器配對的 ,將由發(fā)射傳感器發(fā)出的經(jīng)反射后的超聲波脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯慕涣餍盘?，送紅外檢波接收集成模塊 的腳。芯片引腳如圖所示。第實路發(fā)波發(fā)理圖如圖單片機(jī)CX20106A引蜘符號及功能圖2INClC2GND第實路發(fā)波發(fā)理圖如圖單片機(jī)CX20106A引蜘符號及功能圖2INClC2GND柒.fOC*OUTVcc=1.遙控信號輸入端1此肺與地之間接紅外線接收二極管）2.前寬放丸器頻率特性和燧益設(shè)定I此腳與她之間接吃有聯(lián)電阻3k接檢斌也客CX20106A引腳圖現(xiàn)電4,福地5.諛定帶通謔波器的中心頻率（此腳與電源間接電阻）6、外接枳分電容九追控指令帶出端$■外接電源超聲波射電路超聲射電路原所示。發(fā)射電路主要由反相器 和超聲波發(fā)射換能器構(gòu)成，端口輸出的 的方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端?？梢蕴岣叱暡ǖ陌l(fā)射強(qiáng)度。輸

出端采用兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。上位電阻1一方面可以提高反向器輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時間。壓電1KQ壓電圖超聲日聲波換能器是74LS04個壓電晶片和一個換能板。當(dāng)它白兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時如壓電晶片會發(fā)生共振，個超聲波發(fā)生器；反之，如果共生超聲波，這時它極問0未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲時，將壓迫壓電晶片作振動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號“這時它就成為超聲波接收換能器。超聲波檢測接收電路1KQ集成電路74LS04是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。考慮到紅外遙控常用的載波頻率和測距的超聲波頻率利用壓電晶體42圖超聲日聲波換能器是74LS04個壓電晶片和一個換能板。當(dāng)它白兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時如壓電晶片會發(fā)生共振，個超聲波發(fā)生器；反之，如果共生超聲波，這時它極問0未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲時，將壓迫壓電晶片作振動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號“這時它就成為超聲波接收換能器。超聲波檢測接收電路1KQ集成電路74LS04是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率和測距的超聲波頻率較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路。查閱資料可知用接收超聲波（無信號時輸出高電平），具有很好的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。適當(dāng)更改電容的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。超聲波檢測接收電路如圖4所示。圖 超聲波檢測接收電路R11RES2R12RES2軟件設(shè)計超聲波測距儀的軟件設(shè)計主8要由主程序、5超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中

序組成。1語言程序有利于實現(xiàn)較復(fù)雜的算法CX圖 超聲波檢測接收電路R11RES2R12RES2軟件設(shè)計超聲波測距儀的軟件設(shè)計主8要由主程序、5超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中

序組成。1語言程序有利于實現(xiàn)較復(fù)雜的算法CX匯編0語言程序則具有較高的斷程序組成效率且容易精細(xì)計0算程序運(yùn)行的時間，而超聲波測距儀的程序既有較復(fù)雜的計算（計算距離時）要求精細(xì)計算程序運(yùn)行時間（超聲波測距時）所以控制程序可采用_語言和匯編語言混合編程C71|JF3.3|JF330pF軟件分為兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序，如圖5所示。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。定時中斷服務(wù)子程序完成超聲波的發(fā)射，外部中斷服務(wù)子程序主要完成時間值的讀取、距離計算、結(jié)果的反饋等工作。超聲波發(fā)生子程序較簡單，但要求程序運(yùn)行準(zhǔn)確，采用匯編語言編程。主程序流程圖開始定時中斷服務(wù)子程序圖程序流程圖結(jié)論 主程序流程圖開始定時中斷服務(wù)子程序圖程序流程圖結(jié)論 定時中斷入口外部中斷子程序外部中斷入口我單片將初躁化波測距的原理使用到智能交通系統(tǒng)中,設(shè)計出了該智能交通節(jié)能輔助系邠該系統(tǒng)以AT89S52單片時器初始化利用超聲波傳感器進(jìn)行信號的發(fā)射該智能交通輔助系統(tǒng)，I既可以實現(xiàn)對車流量以及車速的監(jiān)控，并上傳相關(guān)數(shù)據(jù)；還能在有車超速行駛時，反饋信息給處理中心濯以便及時能輔助系邠該系統(tǒng)以AT89S52單片時器初始化利用超聲波傳感器進(jìn)行信號的發(fā)射該智能交通輔助系統(tǒng)，I既可以實現(xiàn)對車流量以及車速的監(jiān)控，并上傳相關(guān)數(shù)據(jù)；還能在有車超速行駛時，反饋信息給處理中心濯以便及時打開監(jiān)控系統(tǒng)，抓拍超速行駛的車輛，避發(fā)射控系統(tǒng)的長期開啟I實現(xiàn)節(jié)蛆。我們通過對智能交