基于可變計數門(mén)限的車(chē)檢器設計

(2)控制器核心電路：控制器選用了ATmega16A-AU，這是一款高性能、低功耗的8 bit AVR微處理器，工作于16 MHz時(shí)的性能高達16 MIPS，只需2個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器；具有16 KB的系統內可編程Flash，并具有硬件看門(mén)狗。此外，ATmega16在室外露天環(huán)境下能夠長(cháng)期穩定工作，性?xún)r(jià)比突出。該部分為車(chē)檢器的核心電路，可變門(mén)限計數器和主計數器分別采用ATmega16A內部集成的8 bit和16 bit計數器，從而使得整個(gè)車(chē)檢器的電路更為簡(jiǎn)單并且有較強的抗干擾能力。

(3)通信接口模塊：車(chē)檢器的對外通信采用RS485總線(xiàn)，選用MAX3485ESA作為RS485差分電平轉換芯片，并且加入了光耦器件進(jìn)行隔離，有效地保護車(chē)檢器內部電路不受來(lái)自傳輸線(xiàn)路的影響。車(chē)檢器采用主機查詢(xún)應答的通信模式，除了做應答外，其他時(shí)間要保持接收監聽(tīng)狀態(tài)，這樣才能及時(shí)接收到主機的查詢(xún)信號。

3 軟件設計

單片機的主要工作流程如圖4所示。車(chē)檢器上電后，單片機初始化各個(gè)I/O端口的方向和初始電平，讀取車(chē)檢器上各個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)的設置值并以此初始化各個(gè)功能模塊，初始化門(mén)限計數器與主計數器，最后使能兩個(gè)計數器同時(shí)開(kāi)始計數。當外部埋地線(xiàn)圈出現開(kāi)路或者短路等故障將導致LC諧振電路不起振，從而使得門(mén)限計數器沒(méi)有計數時(shí)鐘；或者是LC諧振電路能起振，但由于線(xiàn)圈老化或者不符合標準而頻率過(guò)小，這兩種情況都會(huì )導致門(mén)限計數器達到上限之前主計數器計數溢出。

由于不同廠(chǎng)商生產(chǎn)的環(huán)形埋地線(xiàn)圈規格不盡相同，只能要求電感值在20～1 000 mH范圍內，因此，需要根據線(xiàn)圈的實(shí)際電感調節門(mén)限計數器的計數上限M，以達到最佳計數值，使在允許的計數時(shí)間內達到較大的計數變化值。

檢測門(mén)限值的漂移補償是必要的，因為在實(shí)際應用環(huán)境中，LC諧振的諧振頻率不可能總是穩定在一個(gè)值，總是會(huì )受環(huán)境的影響而產(chǎn)生頻率漂移，LC諧振電路即使再穩定，也只能是減緩頻率漂移速度。

4 實(shí)驗驗證

為驗證車(chē)檢器的單通道檢測響應時(shí)間，由外部產(chǎn)生一個(gè)寬脈沖波，以此脈沖波模擬車(chē)輛通過(guò)車(chē)檢器的埋地線(xiàn)圈，由示波器（TDS1002）觀(guān)察到如圖5所示的波形，上面的波形為脈沖波形，下面的波形為車(chē)檢器檢測到車(chē)輛通過(guò)后輸出的檢測信號(TTL電平)。從顯示波形可以看出，在脈沖波發(fā)出的2.4 ms后車(chē)檢器輸出了檢測結果信號，實(shí)驗結果驗證了車(chē)檢器的響應時(shí)間符合2.5 ms的設計要求。

本文采用可變計數門(mén)限法設計的兩通道車(chē)輛檢測器，應用于公路上對行車(chē)速度及車(chē)流量等信息的檢測，具有靈敏度高且檢測時(shí)間短的特點(diǎn)。車(chē)檢器樣品經(jīng)實(shí)驗室測試通過(guò)，在2.5 ms內完成一次檢測，檢測靈敏度較為滿(mǎn)意。