公路收费站车流量统计系统的研制

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生的与每条车道对应的脉冲，经过处理之后，又发出脉冲传输到公路的交通信号机里，进而控制交通灯的闪灭频率和时间等功能，从而实现当今社会的智慧交通的目标。与此同时，基于视频图像的车流量统计系统还可以使用网络的连接把车流量的相关参数信息传输到总控制中心。 2.1.3利用声学实现车流量检测

利用声学来检测车流量的方法的主要工作原理是利用声控传感器和光控传感器来达到检测车流量的目的的。在不一样的坏境下，车辆行驶经过产生的声音是不一样的，声学检测法就是通过这些不同环境下产生的声音来判断是否有车辆驶过，这种方法原理比较简单，但是由于声音的干扰很多，并且在不同的环境下干扰程度差别很大，因此这种方法常常会导致很大的误差，所以在当今主流的检测方法中，很少会采用这种利用声学来实现车流量检测的统计系统。 2.1.4基于磁力计的车流量检测

利用空间磁力计来实现车流量检测的目的，这种检测系统的工作原理是通过空间磁通门的磁力计与地面磁感之间的磁感应系统来实现对车流量的检测的。这类检测系统的检测精度很高，可以达到1n1T以下的低频交变或者稳定的磁场，磁力计检测系统应用范围非常广泛，主要包括深空的物质探测还有地球地理、物理学等多种领域的检测。磁力计检测系统的信号处理系统利用与之相关的检测理论。在多位科学家和实验者经过不懈努力的研究下，最终的试验表明，这种系统表现出来的灵敏度还有线性度等参数都能达到一种比较精细准确的程度。另外，在分辨率和噪声的试验测试中，结果同样也达到了人们较为满意的效果。但事实上，相较于红外线检测系统比，这类检测系统的精度还是会显得差一点，另一方面，由于磁力计还有地磁感应等感应元件和感应系统的成本比较高，因此较于红外线检测系统来说，磁力计检测系统造价比较高，并且实现起来也有一定难度。

2.1.5基于激光雷达的检测系统

激光雷达测法使用的传感器种类很多，主要包括：激光位移传感器、激光测距位移传感器、激光位移传感器、激光距仪等等。这些主要传感器元件，被作为探测器以实现检测车流量。激光雷达测法同样也有精度很高、抗干扰能力很强强等等有点，但是由于它使用了很多类型的传感器，因而它的造价特别高，一般在实际生产应用中不会轻易采用。

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相较于以上比较主流、传统的车流量检测方法，本人从实际出发，经过老师的指导和查阅多方资料，并且考虑到本人专业知识水平以及硬件水平等实际问题，本人最终确定了一个基于STC89C52单片机的车流量统计系统的设计方案，该系统通过简化实际问题，并在可以达到硬件功能的前提下，以红外传感器为主要检测元件，通过输出检测信号到单片机中，最终实现对车流量的数量显示等一些基本功能。 2.2 红外线传感器测量技术

红外线传感器的工作原理是一种利用红外线的反射、折射、散射、干涉、吸收等物理性质来进行感应采集的传感器。宇宙中的所有物质，只要其本身具有温度（比绝对零度高），那么它们都可以向外辐射红外线（又称红外光）红外线传感器的组成包含有检测元件、光学系统、还有转换电路。 2.2.1红外线传感器原理

检测元件根据工作原理的不同可以分成光电检测元件以及光电热敏检测元件。光学系统根据结构的不一样可以分成反射式系统和投射式系统两类。

红外线传感器在实际的生产应用中，相比其他的元器件还是有很大的优势的。比方说，红外传感器测量时很少会与要对其测量的对象产生直接接触，摩擦现象是几乎不可能会发生的，与此同时还有高灵敏度、响应速度快等等优点。 2.2.2红外线矩阵法检测车流量

红外线矩阵法的主要工作原理即是通过在测量区域的红外线矩阵来检测目标，即检测在指定通道内行驶过的车辆流量。红外线矩阵法最突出的特色是红外线具备发射还有接收方向比较强的特性，当车辆行驶经过设置好的矩形区域时，在区域两侧安装的密度具有一定密度的若干排红外发射电路与接收电路，形成所谓的红外矩阵。其中，红外线的检测矩阵的组成成分包含嵌入道路两侧的接收器以及设置在它们上方几米处的发射器等主要部件。设置于道路两侧的接收器与接收器之间的距离最多2米，最少0.5，道路两侧的接收器每一排均由几组间隔距离最少0.2米、最多0.9米的接收管还有功能为接收红外信号的接收电路组成。红外线矩阵法中，如果接收管没有被障碍物遮挡的话，接收管就可以接收红外线信号收发器传输出来的信号。接收器收到红外线信号之后，在接收电路中就会产生相对于高电平的低电平，如果有车辆行驶过红外矩形检测区域，接收管被车辆遮挡，从无法接收到道路两侧的红外收发器发出的信号，此时，在接收管的接收电路中会产生相对于低电平的高电平。正是因为这样高电

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平与低电平的不同的返回信号，红外矩阵法就可以比较准确地统计行驶过通道内的车辆数量。这也是本次毕业设计的一个核心思路。

考虑到对实际生产应用的简化和指导老师的课题要求，本人以红外线矩阵法为基本参考思路，通过简化和一些优化，最终确定了毕业设计的最终方案。 2.3 总体方案设计

在本系统中，在通道某侧设置两个红外线光电传感器A,B。AB距离大约2米到3米（此距离小于普通车辆的长度，并且大于正常人的身体宽度）。当有障碍物遮挡住红外线传感器时，传感器返回低电平“0”；如果没有障碍物遮挡红外线传感器发射出的红外线，则返回高电平“1”。其基本工作原理如图2.1所示。

图2.1 红外线传感器基本工作示意图

情况1：当有一辆车驶入通道时，首先遮挡住A，A返回低电平“0”，车辆继续行驶，直至B信号被遮挡，此时B返回低电平“0”，同时A的返回信号依然是低电平“0”（因为AB距离小于车辆长度）。车辆继续向前行驶，A先没有车辆遮挡，返回“1”，接着B也没有车辆遮挡，返回“1”，此时车辆驶离通道，LED屏幕显示通过1辆车。上述过程产生的信号变化传输到STC89C52单片机经过运算处理判断后，经过LED屏幕输出显示“1”，表示通过一辆车。如图2.2所示。

图2.2 情况1

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情况2：当两辆车CD一前一后（中间有间隔，且处于同一单向通道）驶入检测通道。首先C遮挡住A，A返回低电平“0”，C继续行驶，直至C遮挡住B，此时A和B均返回低电平“0”（此时D车还未进入红外检测区域）；CD继续行驶，直至A没有被C遮挡，B依然被遮挡，A返回高电平“1”，B返回低电平“0”。接着，D车开始驶入检测区域，A被D车遮挡，B被C车遮挡，A与B此时均返回低电平“0”，此过程持续到C车完全驶离，B没有被C车遮挡，该过程的电平信号变化传输到单片机中经过程序处理然后输出，显示通过车辆1。此时D车正常通过AB光电传感器，与情况1过程一样。如图2.3所示。

图2.3 情况2

情况3：当一辆车驶入检测通道，A信号被遮挡后车辆不再前进并且后退离开检测通道。该过程中，A信号初始值为高电平“1”，车辆驶入时，A信号被遮挡，返回低电平“0”，然后车辆后退直至离开检测区域，A信号返回高电平“1”。以上信号变化经过单片机控制系统程序处理输出至LED显示增加车辆0。如图2.4所示。

图2.4 情况3

情况4:一辆车驶入检测通道，依次经过AB红外光电传感器，且在A一直被遮挡的情况下返回退出检测通道。该过程中，AB初始值均为高电平“1”，当车辆驶入后，A信号先被遮挡，返回低电平“0”，车辆继续行驶，直至B信