基于嵌入式技术车辆信息检测装置设计

河北工程大学科信学院毕业设计说明书

4 感应线圈交通流检测系统硬件设计

4.1 系统硬件结构系统硬件结构

在本系统中，选用AtmeI的8位单片机 AT89C51作为地感线圈检测器的硬件控制核心，其片内含有 2K 字节的 Flash 程序存储器，128 字节的片内 RAM，2路定时器/计数器。丰富的片内结构，可以同时满足车辆检测和数据传输的需要，保证了系统的可靠性，其总体结构图如图4-1 所示：

图4-1 地感线圈检测器结构图

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图4-2 单片机 AT89C51实物图

图4-3 单片机AT89C51实物比照

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4.2 锁相环工作原理

锁相环主要由相位比较器、环路滤波器、压控振荡器 3部分组成，它的基本构成如图4-4：

图4-4 锁相环原理图

当输入信号与压控振荡器的输入信号频率不同时，相位比较器比较着两个信号的振荡相位，输出它们的相位差，经低通滤波器加到压控振荡器上，使压控振荡器的频率跟着变化，其输入信号的频率接近，最后等于输入信号的频标值，当两者的输出便不再变化。

压控振荡器的输出 Uo 接至相位比较器的其中一个输入端，施加于相位比较器另一个输入端的外部输入信号 Ui与来自压控振荡器的输出信号 Uo相比较，比较结果产生的误差输出电压 Ud 正比于 Ui 和 Uo 两个信号的相位差，经过低通滤波器滤除高频分量后，得到一个平均值电压Ud。这个平均值电压 Ud朝着减小 VCO输出频率和输入频率之差的方向变化，直至VCO输出频率和输入信号频率获得一致。这时两个信号的频率相同，两相位差保持恒定 （即同步）称作相位锁定。

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4.2.1鉴相器

鉴相器，即相位比较器。使输出电压与两个输入信号之间的相位差有确定关系的电路。表示其间关系的函数称为鉴相特性。鉴相器是锁相环的基本部件之一，也用于调频和调相信号的解调。常见的鉴相特性有余弦型、锯齿型与三角型等。鉴相器可以分为模拟鉴相器和数字鉴相器两种。二极管平衡鉴相器是一种模拟鉴相器。两个输入的正弦信号的和与差分别加于检波二极管 ，检波后的电位差即为鉴相器的输出电压。这种鉴相器的鉴相特性为锯齿形。因它兼具鉴频作用，故称鉴频鉴相器。

图4-5 相位比较器

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