高速公路多车道车辆智能计数系统的设计
中南民族大学电子信息工程学院 刘松龄,谢勤岚
引言
近年来,高速公路的建设步伐很快,对高速公路进行科学管理势在必行,如对车辆的流量统计和分析,可以实现高速公路载荷的有效控制与管理。
目前,高速公路上对车辆的计数方法有的是使用环形感应线圈检测器,检测系统检测送出的信号脉冲电平比较高,很容易放大和滤波,但是信号很容易受到电磁干扰,而且这种系统比较庞大,制造成本高,也有采用红外热释电传感器的单车道车辆计数器,计数器用中规模IC构成,具有结构简单等特点,但仅仅适用于单车道且计数的数据不能长期保存,也无法与大型机之间实现通信[1]。为此设计了一种基于单片机的红外热释电传感的多车道车辆计数。
1 系统组成
本系统由信号拾取、信号处理、单片机计数系统等部分组成。多车道车辆计数系统原理框图如图1所示,考虑实际情况和为方便讨论,这里取4车道。
红外热释电传感器设置高速公路各车道正上方的监测点,当车辆经过时,它将车中人体辐射的红外光变换成电信号,由信号处理电路进行放大、滤波、门限比较,输出脉冲信号,经光电隔离耦合可将4路脉冲信号并行输入到单片机,通过单片机计数系统进行计数和显示,并由键盘设定计数值,当计数达到设定值或计满时发出声光报警信号,通过人工干预,手动可以解除计数器报警和完成计数清零。此外,本系统具有通信功能,能与上位机进行实时数据交换。
2.电路设计
2.1 信号处理电路
信号处理电路如图2所示。
信号处理电路包括信号拾取、放大及双限比较3部分,根据车辆计数的特点,选用被动式P2288型热释电用红外传感器作为探头[2],将车辆信息转换成电信号,该传感器若加菲涅尔透镜,对活动人体的探测距离可达10m以上,且通过对电路的灵敏度进行调节,使其对人的灵敏度距离仅为1.5m左右时,对20m远处快速通过的车辆检测十分灵敏可靠。
当车辆进入探测器的有效探测距离时,热释电红外传感器引脚2输出一个微弱的交变红外辐射信号直接送到IC1a放大器的同相输入端,由其放大2500倍后再从引脚1输出,通过C8耦合到IC1b进行进一步的放大。
由运放IC2a和IC2b构成窗口式的双限比较器,用两个二极管IN4148组成或门选择有效电平输出,当IC1b的引脚7电压U7幅度Ua和Ub之间时,IC2的输出为低电位（Up=Uol）;当U7不在门限电位范围之间时（U7>UB或U7<UA）,输出为高电位（UP=UOH）。
放大电路输出的信号中,不仅有被传感器检测到的有用信号,而且还包括了许多干扰信号,为了将被检测信号从众多的干扰信号中分离出来,比较器UA与UB间接入电位器R11用力调节窗口电压
