环形线圈车辆检测器的改进设计[1]

２０ｃｒ７年第４期工业仪表与自动化装置

・５９・

环形线圈车辆检测器的改进设计

孔德强，曲仕茹

（西北工业大学自动化学院，陕西西安７１００７２）

摘要：车辆检测器担负着为智能交通系统（Ｉ码）采集数据的任务，具有重要的研究意义。环形线圈车辆检测器具有性能稳定，性价比高，适应性强等优点，市场应用最为广泛。但目前的环形线圈车辆检测器存在误检率较高，且不能对检测数据进行存储。针对上述问题，设计了基于ＤｓＰ的环形线圈车辆检测器，实验结果证明设计不仅稳定有效，而且降低了误检率。

关键词：环形线圈车辆检测器；ＤＳＰ；交通数据存储

中图分类号：啦！２．１３

文献标识码：Ａ文章编号：１０００—０６８２（２００７）０４—００５９—０３

ａ

ＴｈｅｉｍｐｒｏＶｅｄｄｅｓｉｇｎｏｆｌｏＯｐＶｅｈｉｃｌｅｄｅｔｅｃｔｏｒ

ＫＯＮＧＤｅ—ｑｉ觚ｇ，ＱｕＳｌｌｉ—ｍ

（ＡⅡ幻盯埘幻厅ｃｏｆ妇学“，“如’胁玎＾嬲衙ｎ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｖｅｈｉｃｌｅｄｅｔｅｃｔｏｒｐｌａｙｓ

ａＩｌ

Ｒ白船ｃ＾耐ｃ讲￡‰渺，鼽∞硝ｉ崩’研７１００７２，饥打ｍ）

ｔｒａｍｃ

ｄａｔａ

ｉｍｐｏｎａｎｔｍｌｅｉｎｃｏｎｅｃｔｉｎｇｆｏｒ卸ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｔｒａ伍ｃ

ｓｙｓｔｅｍ（Ｉ鸭）．，Ｉ＇ｈｅｋｐ

ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｖｅｈｉｃｌｅｄｅｔｅｃｔｏｒｉｓｗｉｄｅｌｙｕ∞ｄｏ祈ｎｇｔｏｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ０ｆ

ｈ诎ｐｅ而珊ａｎｃｅ—ｐｒｉｃｅ

ａ

ｒａｔｉｏ，ｇｏｏｄａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｉｓ

ＤＳＰ，ｗｈｉｃｈ

ｃａｎ

ｐ印ｅｒ

ｐｒｅｓｅｎｔｓｔＩｌｅｉｍｐｍＶｅｄｄｅｓｉｇｎｏｆ

ｏｎ

１００ｐ

Ｖｅｈｉｃｌｅ

ｄｅｔｅｃｔｏｒ

ｓｔｏｒ．

ｒｅｍｅｄｙｔ｝ｌｅｈＩＩｌｉｔａｔｉｏｎｓｏｆｃｕｎ．ｅｎｔｄｅｔｅｃｔｏｒｓ

ｔｈｅｍａｒｋｅｔｔｈａｔｔｌｌｅｒｅ

ａｒｅ。ｎｏ

ａｇｅｄｅｖｉｃｅｓａｖａｉｌａｂｌｅｆｏｒｄｅｔｅｃｔｅｄｄａｔａ卸ｄ

ｔｈａｔｍｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｅ玎ｏｒｒａｔｅｉｓ

ｈｉ曲．ｒ１１ｌｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ

ｓｈｏｗｔｈａｔｔｌｌｅｉｍｐｒｏｖｅｄｄｅｓｉｇｎｉｓｎｏｔｏｎｌｙｓｔａｂｌｅｉｎｔｉｏｎｅｒ］ｒ０室ｒａｔｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｏｏｐｖｅｈｉｃｌｅ

ｐｅｒｆｂ珊ａｎｃｅ，ｂｕｔ

ｄａｔａｓｔｏｍｇｅ

ａｌｓｏｅｆＥｂｃｔｉＶｅｉｎｒｅｄｕｃｉｎｇｎｌｅｄｅｔｅｃ—

ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ＤＳＰ；ｔｒ趣ｃ

Ｏ

引言

随着城市汽车拥有量的快速增长，城市交通拥堵

时存储起来，以便日后交通分析之用。

１环形线圈检测原理

环形线圈车辆检测器传感器是一个埋在路面下，通有一定工作电流的环形线圈（一般为２

ｍ×ｌ

问题已经成为制约城市发展的瓶颈。智能交通系统（ＩＴＳ）是在不重修道路的情况下缓解这一问题的有效手段。车辆检测器是ｒＩ＇Ｓ的重要组成部分，目前国际上常用的有环形线圈检测器、超声波检测器、视频检测器等…。超声波检测器的使用寿命长，可移动，架设方便，但是容易受风速影响，误检率高；视频检测器的成本高，实时性差；而环形线圈检测器适应性强，性

价比高，是目前应用最广泛的车辆检测器。

ｍ）。当车辆通过环形线圈或停在环形线圈上时，车辆自身铁质切割磁力线，引起线圈回路电感量的变

’

化‘１，２１。

１

由于．厂＝—』—；

２订￣／ＬＣ

（１）

式中扩为振荡回路的频率，￡为环形线圈的总电感，Ｃ为等效总电容。

所以，检测器通过检测振荡电路的频率变化就可以检测出是否有车辆通过。

该文基于电磁感应的原理，设计了一种基于ＤｓＰ的环形线圈车辆检测器，与同类产品比较，该检测器的精度有一定提高，且能将车辆的检测数据实

２车辆检测器的设计

收稿日期：２００ｒ７—０２—０５

作者简介：孔德强（１９８２一），男，陕西西安人，硕士研究生，主要从事交通车辆检测器、嵌入式系统研究。

系统结构框图如图１所示。系统由环形线圈和ＬＣ振荡模块构成振荡回路，检测波形经整形后送入

万方数据　

）１（：点特出突下以潍茅鬈；替鋈醚霸券

・６０・

工业仪表与自动化装置２加７年第４期

图ｌ系统框图

ｃＰＬＤ分频，然后进入ＤｓＰ计数来判断是否有车辆的通过。最后将结果通过ＲＳ２３２送给上位机，并用ＣＦ卡存储起来以便日后使用。

２．１振荡回路与波形整形”

设计用电容三点式ＬＣ振荡器电路产生振荡波形ｐＪ，再用一个三极管Ｃ９０１３把正弦波整形为０～５Ｖ的方波信号，然后送人ｃＰＬＤ进行处理。整形后

的波形如图２所示。

图２整形后的振荡波形图

２．２频率的检测

频率／的定义为周期信号在单位时间ｒ内变化

的次数Ⅳ嵋Ｊ，即

ｆ＝Ｎ／Ｔ

（、２、）

那么测量频率厂即可求得在单位时间ｒ内波形

变化的次数Ｊ７、，。环形线圈的检测频率一般为２０～Ｉ圭垡塑ｌ

Ｒｓ２３２千

Ｔ

２００

ｋＨｚ之间，用频率较高的信号和被测信号直接

ｃＡＮ．Ｒｓ２３２做与逻辑运算，然后送人ＤｓＰ进行计数就可以得到频率。但这样计数器若是计错１、２个即可能对结果—＿Ｔ丙

Ｉ智能转换模块

造成很大的影响。为了提高测量的精度，设计用

ＣＰＬＤ先对被测信号进行２５６分频（设周期为ｚｋ），再和１０ＭＨｚ的晶振做与运算，最后送ＤｓＰ进行计数，这样大大提高了检测精度。

Ｌａｔｔｉｃｅ公司的ＣＰＬＤｉｓｐＬｓｌ２０３２ＶＥ可支持３．３Ｖ和５Ｖ供电，特别的是，当芯片的供电电压为３．３

Ｖ时，输入引脚可以被安全的拉高至５Ｖ，因此可以把经Ｃ９０１３整形后的波形直接送给ｃＰＬＤ而不需要

电平的转换。

设计采用如下方法计数：ＤｓＰ的计数器Ｔ，对被测波形进行计数，计数器Ｔ２用作定时器。Ｔ，和Ｔ２同时开始工作，当定时器Ｔ：计数到咒铂时，读取计

万　

方数据数器Ｔ，的值，若Ｔ，的值与参考值变化较大，则说明有车辆通过。若变化微小，则认为其他小物体或干扰而不是有车辆通过。

２．３数据传输和存储

数据通过ＲＳ２３２传给上位的交通信号机用以对路口进行实时控制。设计用ＭＡ）（３２３２实现３．３

Ｖ

ｍ电平的转换。为了能对大量的历史交通数

据拿到线下作更进一步的分析，设计中添加了海量数据存储卡（ｃｏｍｐａｃｔｎａｓｈ卡，简称ｃＦ卡）。ｃＦ卡是一种近年来新型的存储设备，它具有容量大（高至２Ｇ）、体积小、便于携带等优点，而且只要通过读卡器就能方便的从ＰＣ机读写，所以用来记录海量交通信息非常合适。写入ＣＦ卡的流程见图３。

ｃＦ卡插入卡槽

ｃＦ卡片选选通

＜＝攀型岁＼≮要！乡／

Ｙ

选择一个等待写入的扇区Ｉ

ｐ———一

状态字为５８Ｈ？二二）一晤弱至＞Ｊ、＼—／

——１一

开始写操作ｌ

Ｙ护—————一

蚕藩甚≥些、、—一，

扇区是否写满？二＝），二二

该文设计了基于ＣＡＮ总线的分布式电子模块

！土选择Ｆ一扇区Ｉ图３

ＣＦ卡的写流程图

２；薹蠢盘蓉眢

分布式模块ｌ

巨亟耍四

徕羹幽褂薹耋酮磋黟蓁ｉ烈鬟磊落裂霸理测薹

分布式模块２

巨亚亘习

监控网络，开发了相应的软硬件，并成功应用于某实

万方数据　

环形线圈车辆检测器的改进设计

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

孔德强， 曲仕茹， KONG De-qiang， QU Shi-ru西北工业大学,自动化学院,陕西,西安,710072工业仪表与自动化装置

INDUSTRIAL INSTRUMENTATION & AUTOMATION2007(4)3次

参考文献(3条)

1.童诗白;华成英 模拟电子技术基础 2001

2.林凌;韩晓斌 微型感应线圈车辆传感器[期刊论文]-传感技术学报 2006(04)3.刘智勇 智能交通控制理论及其应用 2003

引证文献(3条)

1.折志伟.贾辉然.姜文东.高娜 基于车辆通过频率的智能交通控制器研究[期刊论文]-河北工业科技 2010(3)2.王先美 交通灯控制系统的设计[期刊论文]-科技传播 2010(23)

3.程静.孙文生 基于锁相环技术的高灵敏车辆探测[期刊论文]-国外电子元器件 2008(12)

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gyybyzdhzz200704018.aspx