采用MSP430行駛車(chē)輛檢測電路設計

　　車(chē)輛檢測器作為交通信息采集的重要前端部分，越來(lái)越受到業(yè)內人士的關(guān)注。鑒于公路交通現代化管理和城市交通現代化管理的發(fā)展需要，對于行駛車(chē)輛的動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)——車(chē)輛檢測器的研制在國內外均已引起較大重視。車(chē)輛檢測器以機動(dòng)車(chē)輛為檢測目標，檢測車(chē)輛的通過(guò)或存在狀況，其作用是為智能交通控制系統提供足夠的信息以便進(jìn)行最優(yōu)的控制。

　　工作原理本系統采用MSP430F1121A單片機與環(huán)形線(xiàn)圈相結合的方法對行駛車(chē)輛進(jìn)行檢測，是一種基于電磁感應原理的檢測器。傳感器線(xiàn)圈為通過(guò)有一定電流的環(huán)形線(xiàn)圈，當被檢測鐵質(zhì)物體通過(guò)線(xiàn)圈切割磁力線(xiàn)，引起線(xiàn)圈回路電感量的變化，檢測器通過(guò)檢測該電感變化量就可以檢測出被測物體的存在。本文利用由環(huán)形線(xiàn)圈構成回路的耦合電路對其振蕩頻率進(jìn)行檢測。但線(xiàn)圈檢測易受車(chē)輛、濕度、溫度等外界環(huán)境的影響，基準頻率會(huì )產(chǎn)生漂移，從而影響檢測效果。同時(shí)，由于車(chē)型、車(chē)體、車(chē)速的不同，亦會(huì )影響檢測的準確性。針對這些情況，本文提出了一種軟件動(dòng)態(tài)刷新檢測基準的方法，以及抗干擾的軟件數字濾波方法，充分利用MSP430系列單片機的片上資源對線(xiàn)圈頻率進(jìn)行檢測，有效提高了檢測的準確性與可靠性。

　　系統結構系統以MSP430F1121A單片機為核心，由環(huán)形線(xiàn)圈傳感器模塊、LC振蕩電路、整形電路、頻率選擇模塊、電源模塊、電壓監測模塊、工作方式設置模塊、信號輸出模塊及JTAG等組成。系統結構框圖如1所示。

　　各模塊原理及硬件實(shí)現環(huán)形線(xiàn)圈傳感器是一只埋在路面下的矩形線(xiàn)圈，其兩端引線(xiàn)接車(chē)輛檢測器。環(huán)形線(xiàn)圈的作用相當于LC振蕩回路中的電感L，當有金屬物體靠近時(shí)，其電感量發(fā)生變化，從而引起振蕩頻率的改變。通過(guò)對頻率的檢測、比較，可以判斷車(chē)輛的駛入或駛出。由它組成的LC振蕩電路與整形電路一起構成了信號輸入電路，如圖2所示。

　　圖1系統更新示意圖

　　圖2信號輸入電路示意圖

　　環(huán)行線(xiàn)圈與行駛車(chē)輛之間是通過(guò)電磁場(chǎng)進(jìn)行耦合的。當車(chē)通過(guò)環(huán)形線(xiàn)圈并處在一定的位置時(shí)，在車(chē)體中引起的渦流是一定，而渦流對環(huán)形線(xiàn)圈的影響也是一定的，車(chē)輛與環(huán)形線(xiàn)圈之間存在著(zhù)一定的互感。于是，我們把車(chē)輛看作具有電感L1和電阻R1的短路環(huán)，它通過(guò)互感M與環(huán)形線(xiàn)圈相交鏈。由振蕩電路提供，電感為L(cháng)2，電阻為R2.其中第一項L2的變化幅度與車(chē)輛的導磁率有關(guān)，第二項與電渦流效應有關(guān)。若工作頻率選擇適當，當有車(chē)輛通過(guò)環(huán)形線(xiàn)圈時(shí)，式第一項的變化量將小于第二項，即等效電感減小。顯然，當車(chē)輛通過(guò)環(huán)形線(xiàn)圈時(shí)，L變小，則f增大，通過(guò)單片機檢測電路測得其頻率的變化，從而可判斷有無(wú)車(chē)輛通過(guò)。

　　電路中由三極管Q1和Q2組成共射極振蕩器，電阻R3是兩只三極管的公共射極電阻，并構成正反饋。Tl為磁罐變壓器，起著(zhù)阻抗變換和與外電路隔離的雙重作用。其繞組Ll通過(guò)引線(xiàn)外接環(huán)形線(xiàn)圈，環(huán)形線(xiàn)圈的感抗通過(guò)Tl反射到繞組L2，形成等效電感L，L與并聯(lián)的電容Cl形成振蕩回路，LC值決定了振蕩頻率。開(kāi)關(guān)Sl閉合時(shí)，電容C2與Cl并聯(lián)，電容量增加，振蕩頻率降低，由此來(lái)設置高低兩種振蕩頻率是考慮到現場(chǎng)的不同情況，以便取得較好的檢測效果。LC振蕩電路輸出的是帶毛刺的正弦波，不適合單片機做數字化處理，因此需要單向穩壓二極管和單門(mén)限電壓比較器將其轉變?yōu)榉讲ㄐ盘栞敵觥?/p>

　　由于不同應用場(chǎng)合中，LC振蕩電路的振蕩頻率不近相同，故輸出的方波信號通過(guò)一計數器進(jìn)行分頻，再由頻率選擇接口送入單片機的P2.5口，從而避免了單片機的計數溢出，增強了單片機對信號處理的靈活性。MSP430F1121A單片機為16位RISC指令結構;內置4kBFlash和256BRAM;一個(gè)l6位定時(shí)器Timer-A和看門(mén)狗定時(shí)器;一個(gè)具有3種內部參考電平和輸出帶RC濾波的比較器等。