小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告系 別： 網(wǎng)絡(luò)與通信工程學(xué)院 院專 業(yè)： 通信技術(shù) 班 號(hào)： 通信121 學(xué) 生 姓 名： 蔣卓昊 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 1206023127 設(shè)計(jì)（論文）題目：小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)系統(tǒng) 現(xiàn) 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 指 導(dǎo) 教 師： 戰(zhàn)需文 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn)： 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 起 迄 日 期： 2014.9.7-2014.11.7 網(wǎng)絡(luò)121 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書專業(yè) 通信技術(shù) 班級(jí) 通信121 姓名 蔣卓昊 一、課題名稱： 小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 二、主要技術(shù)指標(biāo)：（1）減少人力監(jiān)管，降低管理成本。（2）系統(tǒng)軟件自動(dòng)整理車輛出、入次數(shù)三、工作內(nèi)容和要求：

2、（1）初步方案的論證和選擇 搜集與題目的有關(guān)的資料，并擬定幾套設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析比較。 （2）方案實(shí)現(xiàn) 以設(shè)計(jì)方案為指導(dǎo)思想選擇合適的器件來實(shí)現(xiàn)這一思想，選擇器件時(shí)要從功能和電氣特性兩方面來選擇和論證。經(jīng)過對(duì)比選擇選定AT89S51單片機(jī)為核心控制器件，由74LS154作為字位電路器件，三極管2N5551和2N5401為驅(qū)動(dòng)電路器件。論文列出了詳細(xì)的器件參數(shù)和在系統(tǒng)中的連接使用方法。 （3）軟件編寫 根據(jù)硬件特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，軟件選用C語言編寫。程序按功能分為靜態(tài)顯示、動(dòng)態(tài)顯示、通信等幾個(gè)功能上相對(duì)獨(dú)立的模塊。然后按照所劃分的模塊逐個(gè)編寫和調(diào)試，最后將獨(dú)立的模塊整合起來。 （4）驗(yàn)證與測(cè)試 調(diào)試分

3、為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試幾步來進(jìn)行。在硬件調(diào)試中出現(xiàn)有單片機(jī)端口驅(qū)動(dòng)能力不足、驅(qū)動(dòng)電路工作不穩(wěn)定等問題。在軟件調(diào)試中出現(xiàn)程序整合工作不協(xié)調(diào)等問題。通過分析，查找找出了問題原因并設(shè)法將其解決。 （5）結(jié)論 設(shè)計(jì)完成后對(duì)設(shè)計(jì)中所遇到的問題、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、以及自己的想法進(jìn)行總結(jié)四、主要參考文獻(xiàn)： 基于單片機(jī)的LED點(diǎn)陣顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-景向偉；基于Proteus的單片機(jī)點(diǎn)陣LED漢字顯示-羅云松；大屏幕LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-李秀忠；基于單片機(jī)的評(píng)分表決電路設(shè)計(jì)與仿真-唐文利學(xué) 生（簽名） 年 月 日 指 導(dǎo) 教師（簽名） 年 月 日 教研室主任（簽名） 年 月 日系 主 任（簽名） 年 月

4、日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、選題的背景和意義：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國民生活水平的不斷提高，兼具速度與舒適的車輛逐漸成為人們的代步工具。然而對(duì)具有著各種大量車輛出入的小區(qū)物業(yè)而言，車輛的管理日益成為日常事務(wù)中的一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容。由于車輛的激增，尤其是私家車數(shù)量的成倍增長(zhǎng)，小區(qū)內(nèi)交通堵塞、車輛擦掛等現(xiàn)象常有發(fā)生，小區(qū)內(nèi)居民矛盾不斷激化。如何讓管理人員了解小區(qū)內(nèi)的車輛狀況，對(duì)突發(fā)事件采取合適的措施，提高工作效率等就成了個(gè)小區(qū)物業(yè)期待解決的一個(gè)課題。二、課題研究的主要內(nèi)容：智能小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)就是一款針對(duì)小區(qū)物業(yè)車輛管理的一套系統(tǒng)，它大大提高了

5、小區(qū)物業(yè)車輛管理人員的工作效率，徹底改變了效率低下、漏洞百出的人工統(tǒng)計(jì)方式，也極大地減少了所需要的費(fèi)用。只要有車輛進(jìn)出小區(qū)便會(huì)自動(dòng)計(jì)數(shù)，并且當(dāng)車輛達(dá)到小區(qū)所能容納車輛的上限時(shí)便會(huì)自動(dòng)報(bào)警，是一種能夠?yàn)樾^(qū)物業(yè)管理人員極大地減少工作量、節(jié)約成本的有效方式。就當(dāng)前車輛的數(shù)量以及未來國家的發(fā)展前景來看，人們對(duì)車輛仍然具有極大的需求，不得不說，小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)是一種頗有前景的管理方式。 三、主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述：目前國內(nèi)外在車輛檢測(cè)系統(tǒng)中，大量應(yīng)用了電磁傳感技術(shù)、超聲傳感技術(shù)、視頻檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等高新科學(xué)技術(shù)。相應(yīng)地，所應(yīng)用的檢測(cè)器主要有：電感環(huán)檢測(cè)器（環(huán)型感應(yīng)線圈）、超聲波檢測(cè)器

6、、紅外檢測(cè)器、視頻檢測(cè)器等。四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排：時(shí)間（迄止日期）工 作 內(nèi) 容2014.9.7收集和查閱課題有關(guān)資料，并完成課題大概的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)，寫好開題報(bào)告。使用Proteus軟件仿真調(diào)試。按照設(shè)計(jì)提綱；完成元器件的采購和電路設(shè)計(jì)及電路版的設(shè)計(jì)制作；安裝好實(shí)物。2014.10.8撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)報(bào)告初稿，征求指導(dǎo)教師意見,反復(fù)修改和完善，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。0系統(tǒng)調(diào)試、測(cè)試、修改、完善。2014.11.120系統(tǒng)調(diào)試、測(cè)試、修改、完善。五、指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日六、系部意見： 系主任簽名： 年 月 日目 錄摘 要3Abstract3第一章 緒 論51.1 課題來源及選題

7、背景5課題來源51.1.2 選題背景51.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀51.2.1環(huán)形線圈檢測(cè)器6 1.2.2地磁檢測(cè)器61.2.3視頻車輛檢測(cè)器61.3紅外線檢測(cè)原理6 1.3.1紅外線特點(diǎn)7 紅外線傳感器7 依據(jù)紅外線傳感器動(dòng)作分類7 依據(jù)檢測(cè)紅外線分類8 主動(dòng)紅外與被動(dòng)紅外探測(cè)器的區(qū)別及應(yīng)用8 主動(dòng)紅外探測(cè)器設(shè)備8第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)92.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的預(yù)期結(jié)果92.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案9第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)103.1 信號(hào)采集模塊10 3.1.1紅外發(fā)射電路10 3.1.2紅外接收電路133.2 通信模塊14 第四章 程序設(shè)計(jì)14 4.1駛?cè)胄^(qū)車輛檢測(cè)方法14 4.2駛?cè)胄^(qū)程序14 4.2.1程序

8、流程圖15 通信模塊流程圖15第五章 總結(jié)與展望165.1總結(jié)165.2展望16參考文獻(xiàn)16致 謝18小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要：隨著汽車的普及，公眾和社區(qū)循環(huán)量，這將停放的車輛的安全管理提出了更高的要求，控制技術(shù)的引進(jìn)和先進(jìn)的管理方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型停車場(chǎng)系統(tǒng)的安全管理是集中化和智能化已成為必然的趨勢(shì)，大型停車場(chǎng)服務(wù)管理。停車場(chǎng)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確指示存取車鑰匙，車輛進(jìn)入司機(jī)數(shù)量準(zhǔn)確停車，車輛進(jìn)入，記錄總車輛，車輛，減少車輛的數(shù)目。車輛存取指令可以完全由PLC作為中央控制處理器。本文主要介紹了設(shè)計(jì)思想和程序自動(dòng)車庫門，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)方面進(jìn)行了分析，對(duì)各方面的要求，闡述了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，控制車輛管理

9、系統(tǒng)說明，電氣原理圖，外部接線圖，梯形圖指令的必要設(shè)計(jì)。對(duì)應(yīng)用PLC的梯形圖程序自動(dòng)車庫門的控制系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)的車庫管理有很大的幫助，對(duì)緩解交通流量顯著的效果，提高道路通行能力，具有很大的實(shí)用價(jià)值。達(dá)到以下要求現(xiàn)有的停車系統(tǒng)管理：車輛倉儲(chǔ)自動(dòng)化，自動(dòng)化，信息量統(tǒng)計(jì)查詢自動(dòng)化。關(guān)鍵詞:停車，PLC，流程圖，接線圖，梯形圖Design And  Implementation of District Vehicle Counting SystemAbstract:With the popularity of the automobile u

10、se, public and community circulation quantity, this set a higher request to the safety of the vehicle park and management, the introduction of control technology and advanced management methods, to realize the security management for large 

11、parking system is centralized has become the inevitable trend of large-scale parking service management. Parking management system the key to achieve accurate indication vehicle access, vehicles entered the number of drivers give&

12、#160;accurate parking, vehicle to enter, record the total vehicle, the vehicle away, reduce the number of vehicles. Vehicle access instructions can completely by PLC as the central control processor. This paper mainly introduces the de

13、sign thought and program automatic garage door, on the system were analyzed in all aspects, to be a detailed description of the system in all aspects of the requirements, structure, vehicle management system description of the con

14、trol, the electrical principle flow chart, the external wiring diagram, ladder diagram necessary instructions to the design. Automatic garage door control system software of PLC ladder diagram procedure of the applicatio

15、n of. Management of the garage of the system to have the very big help, has a significant effect on ease traffic flow, improve the road capacity, is of great practical value.Keywords: park,PLC, flow chart,hookup, ladder chart第一章 緒 論1.1 課題來源

16、及選題背景1.1.1課題來源 本課題是常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)的主題，對(duì)小區(qū)車輛管理現(xiàn)狀還存在許多問題，但我國目前的車輛統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)系統(tǒng)，存在僅在大型工業(yè)環(huán)境和高速公路有限的情況下，而忽略了小型車輛的統(tǒng)計(jì)制度與人民生活相關(guān)的；即使個(gè)別地區(qū)類似的系統(tǒng)，其價(jià)格昂貴，難以促進(jìn)。這是一種新的方法，是適用的迫切需要，而且還可以解決這個(gè)問題。1.1.2 選題背景 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國民生活水平的不斷提高，兼具速度與舒適的車輛逐漸成為人們的代步工具。然而對(duì)具有著各種大量車輛出入的小區(qū)物業(yè)而言，車輛的管理日益成為日常事務(wù)中的一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容。由于車輛的激增，尤其是私家車數(shù)量的成倍增長(zhǎng)，小區(qū)內(nèi)交通堵塞

17、、車輛擦掛等現(xiàn)象常有發(fā)生，小區(qū)內(nèi)居民矛盾不斷激化。如何讓管理人員了解小區(qū)內(nèi)的車輛狀況，對(duì)突發(fā)事件采取合適的措施，提高工作效率等就成了個(gè)小區(qū)物業(yè)期待解決的一個(gè)課題。信息化是全球的趨勢(shì)和潮流，是國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然選擇。在信息化和數(shù)字化的背景下小區(qū)物業(yè)車輛管理的信息化也將是不可阻擋的發(fā)展方向。加快小區(qū)物業(yè)車輛管理車輛管理信息化的進(jìn)程對(duì)改進(jìn)現(xiàn)代化生活具有非同一般的意義。智能小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)技術(shù)系統(tǒng)就是一款針對(duì)小區(qū)物業(yè)車輛管理的一套系統(tǒng)，它大大提高了小區(qū)物業(yè)車輛管理人員的工作效率，徹底改變了效率低下、漏洞百出的人工統(tǒng)計(jì)方式，也極大地減少了所需要的費(fèi)用。只要有車輛進(jìn)出小區(qū)便會(huì)自動(dòng)計(jì)數(shù)，并且當(dāng)車輛達(dá)到小區(qū)所

18、能容納車輛的上限時(shí)便會(huì)自動(dòng)報(bào)警，是一種能夠?yàn)樾^(qū)物業(yè)管理人員極大地減少工作量、節(jié)約成本的有效方式。就當(dāng)前車輛的數(shù)量以及未來國家的發(fā)展前景來看，人們對(duì)車輛仍然具有極大的需求，不得不說，小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)是一種頗有前景的管理方式。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前國內(nèi)外在車輛檢測(cè)系統(tǒng)中，大量應(yīng)用了電磁傳感技術(shù)、超聲傳感技術(shù)、視頻檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等高新科學(xué)技術(shù)。相應(yīng)地，所應(yīng)用的檢測(cè)器主要有：電感環(huán)檢測(cè)器（環(huán)型感應(yīng)線圈）、超聲波檢測(cè)器、紅外檢測(cè)器、視頻檢測(cè)器等。環(huán)形線圈檢測(cè)器環(huán)形線圈檢測(cè)器是傳統(tǒng)的交通檢測(cè)器，是目前世界上用量最廣泛的一種檢測(cè)設(shè)備。其工作原理是利用埋設(shè)在車道路面下的環(huán)形線圈，當(dāng)車輛通

19、過時(shí)，引起線圈磁場(chǎng)的變化，從而引起諧振回路的諧振頻率發(fā)生變化，計(jì)算機(jī)通過對(duì)諧振頻率的技術(shù)采樣后，做出檢測(cè)器上是否有車輛通過或存在的判斷，并上傳給中央控制系統(tǒng)，以滿足系統(tǒng)的需要。環(huán)形線圈檢測(cè)器具有成本低，安裝方便，靈敏度高，受氣候影響小等優(yōu)點(diǎn)。這種方法也有以下缺點(diǎn)：1)線圈在安裝或維護(hù)時(shí)必須直接埋入車道，交通會(huì)暫時(shí)受到阻礙，且工作量較大。2)埋置線圈的切縫軟化了路面，容易使路面受損，尤其是在車輛啟動(dòng)或者制動(dòng)時(shí)損壞可能會(huì)更加嚴(yán)重。3)感應(yīng)線圈易受冰凍、路基下沉、鹽堿等自然環(huán)境的影響。4)感應(yīng)線圈由于自身的測(cè)量原理所限制，當(dāng)車流擁堵，車間距小于3m的時(shí)候，其檢測(cè)精度下降，有些廠商的產(chǎn)品甚至無法檢測(cè)。

20、地磁檢測(cè)器地磁檢測(cè)器是把一個(gè)具有高導(dǎo)磁率鐵芯和線圈裝在一個(gè)保護(hù)套內(nèi)，里面填滿了非導(dǎo)電的防水材料，形成一根磁棒。把磁棒埋在路面下，當(dāng)車輛駛過這個(gè)線圈時(shí)，通過線圈的磁通量發(fā)生變化，在線圈中產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過放大器放大后去推動(dòng)繼電器，發(fā)出一個(gè)車輛通過的信息。這種檢測(cè)器職能檢測(cè)以相當(dāng)車速通過的車輛，所以是通過型檢測(cè)器，不適用于需要檢測(cè)車輛存在的地方。這種檢測(cè)器具有安裝容易，不易損壞等優(yōu)點(diǎn)。但是它卻具有對(duì)慢速車輛不能檢測(cè)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤檢，且材料容易老化，靈敏度會(huì)逐年衰減等缺點(diǎn)。視頻車輛檢測(cè)器視頻車輛檢測(cè)器是通過視頻攝像機(jī)作傳感器，在視頻范圍內(nèi)設(shè)置虛擬線圈，即檢測(cè)區(qū)，車輛進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí)使背 景灰

21、度值發(fā)生變化，從而得知車輛的存在，并以此檢測(cè)車輛。最早的應(yīng)用主要在于道路的監(jiān)視，然而目前隨著微處理器的價(jià)格不斷降低，其應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大。檢測(cè)器可安裝在車道的上方和側(cè)面，與傳統(tǒng)的交通信息采集技術(shù)相比，交通視頻檢測(cè)技術(shù)可提供現(xiàn)場(chǎng)的視頻圖像，可根據(jù)需要移動(dòng)檢測(cè)線圈，有著直觀可靠，安裝調(diào)試維護(hù)方便，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。1.3紅外線檢測(cè)原理紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對(duì)零度），都能輻射紅外線。紅外線傳感器測(cè)量時(shí)不與被測(cè)物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。紅外線特點(diǎn)人的眼睛能看到的可見光，若按波長(zhǎng)排列，依次（從

22、長(zhǎng)到短）為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，如圖2-1所示： 表1-1 各光線對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)紫外紫藍(lán)青綠黃橙紅紅外 0.38 0.46 0.47 0.49 0.58 0.60 0.62 0.76 （um） 由表2-1可見，紅光的波長(zhǎng)范圍為0.62um0.76um，比紅光波長(zhǎng)還長(zhǎng)的光叫紅外線。紅外線的特點(diǎn)是不干擾其他電器設(shè)備工作，也不會(huì)影響周邊環(huán)境，電路調(diào)試簡(jiǎn)單，并且可以實(shí)現(xiàn)非接觸性測(cè)量。 紅外線傳感器紅外線傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)元件和轉(zhuǎn)換電路。光學(xué)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同可分為透射式和反射式兩類。檢測(cè)元件按工作原理可分為熱敏檢測(cè)元件和光電檢測(cè)元件。熱敏元件應(yīng)用最多的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線輻射時(shí)溫度升高，電

23、阻發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。光電檢測(cè)元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測(cè)量，氣體成分分析和無損探傷，在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如采用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離測(cè)量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位，及時(shí)對(duì)疾病進(jìn)行診斷治療；利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對(duì)地球云層進(jìn)行監(jiān)視，可實(shí)現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報(bào)；采用紅外線傳感器可檢測(cè)飛機(jī)上正在運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)的過熱情況等。依據(jù)紅外線傳感器動(dòng)作分類 1)熱型：將紅外線一部份變換為熱，藉熱取出電阻值變化及電動(dòng)勢(shì)等輸出信號(hào)之熱型。熱型的現(xiàn)象

24、俗稱為焦熱效應(yīng)，其中最具代表性者有測(cè)輻射熱器 (Thermal Bolometer)，熱電堆(Thermopile)及熱電(Pyroelectric)元件。其優(yōu)點(diǎn)是可常溫動(dòng)作下操作，波長(zhǎng)依存性(波長(zhǎng)不同感度有很大之變化者)并不存在，造價(jià)便宜，但是也存在著感度低、響應(yīng)慢等缺點(diǎn)。2)量子型：利用半導(dǎo)體遷徙現(xiàn)象吸收能量差之光電效果及利用因PN 接合之光電動(dòng)勢(shì)效果的量子型。具有感光度高、響應(yīng)快速等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是必須冷卻(液體氮?dú)? 、有波長(zhǎng)依存性、價(jià)格偏高。依據(jù)檢測(cè)紅外線分類1)被動(dòng)式紅外傳感器：被動(dòng)式紅外傳感器在冶金行業(yè)被稱作“熱金屬檢測(cè)器”，它直接檢測(cè)被測(cè)物體的可見光及近紅外線，當(dāng)被測(cè)物體的輻射光強(qiáng)

25、超過一定幅值時(shí)即被撿知。它只適用于各種自發(fā)光物體。被動(dòng)式紅外傳感器抗干擾能力差，通常均在物鏡前加裝一個(gè)較長(zhǎng)的桶形遮光罩，以防止環(huán)境光干擾，但它無法抵御來自被測(cè)物體同方向的，光強(qiáng)相近的干擾光。2)主動(dòng)式紅外傳感器：主動(dòng)式紅外傳感器由主動(dòng)紅外發(fā)射機(jī)和主動(dòng)紅外接收機(jī)組成兩部分組成。它主要用于檢測(cè)不發(fā)光物體。主動(dòng)紅外發(fā)射機(jī)和主動(dòng)紅外接收機(jī)相對(duì)安裝，通過光學(xué)透鏡，主動(dòng)紅外接收機(jī)接收到的發(fā)射機(jī)發(fā)來的紅外光脈沖，當(dāng)該光線被阻擋時(shí)，即發(fā)出物體被撿知的信號(hào)。主動(dòng)紅外與被動(dòng)紅外探測(cè)器的區(qū)別及應(yīng)用主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器是由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成，發(fā)射機(jī)是由電源、發(fā)光源和光學(xué)系統(tǒng)組成，接收機(jī)是由光學(xué)系統(tǒng)、光電傳感器、放大器、

26、信號(hào)處理器等部分組成。主動(dòng)紅外探測(cè)器是一種紅外線光束遮擋型報(bào)警器，發(fā)射機(jī)中的紅外發(fā)光二極管在電源的激發(fā)下，發(fā)出一束經(jīng)過調(diào)制的紅外光束（此光束的波長(zhǎng)約在0.80.95微米之間），經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的作用變成平行光發(fā)射出去。此光束被接收機(jī)接收，由接收機(jī)中的紅外光電傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成信號(hào)，經(jīng)過電路處理后傳給單片機(jī)。由發(fā)射機(jī)發(fā)射出的紅外線經(jīng)過防范區(qū)到達(dá)接收機(jī)，構(gòu)成了一條警戒線。正常情況下，接收機(jī)收到的是一個(gè)穩(wěn)定的光信號(hào)，當(dāng)有人或物體入侵該警戒線時(shí)，紅外光束被遮擋，接收機(jī)收到的紅外信號(hào)發(fā)生變化，提取這一變化，經(jīng)放大和適當(dāng)處理，控制器發(fā)出的報(bào)警信號(hào)。目前此類探測(cè)器有二光束、三光束還有多光束的紅外柵欄等。最大的

27、優(yōu)點(diǎn)就是探測(cè)距離遠(yuǎn)，能達(dá)到被動(dòng)紅外的十倍以上探測(cè)距離。被動(dòng)紅外探測(cè)器主要是根據(jù)外界紅外能量的變化來判斷是否有人在移動(dòng)。人體的紅外能量與環(huán)境有差別，當(dāng)人通過探測(cè)區(qū)域時(shí)，探測(cè)器收集到的這個(gè)不同的紅外能量的位置變化，進(jìn)而通過分析發(fā)出報(bào)警。但外界環(huán)境是：不但人體會(huì)發(fā)出紅外能量，許多物體在一定的條件下都會(huì)散發(fā)紅外能量，而在可見光中這種能量尤其突出，所以任何被動(dòng)紅外探測(cè)器的抗白光干擾就成了一個(gè)重要的指標(biāo)。在室內(nèi)光線穩(wěn)定、紅外能量比較恒定的情況下，這種探測(cè)方式表現(xiàn)非常好。但室外情況則不同。長(zhǎng)期以來被動(dòng)紅外紅外探測(cè)在室外只有極少數(shù)廠家才能做到。主動(dòng)紅外探測(cè)器設(shè)備1)根據(jù)防范現(xiàn)場(chǎng)最低、最高溫度及其持續(xù)時(shí)間，選擇

28、工作溫度與之適合的主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器；若環(huán)境溫度過低可使用專用加熱器以保證探測(cè)器的正常工作。2)主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器受霧影響嚴(yán)重，室外使用時(shí)選擇具有自動(dòng)增益功能的設(shè)備(此類設(shè)備當(dāng)氣候變化時(shí)靈敏度會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié))；另外，所選設(shè)備的探測(cè)距離實(shí)際距離留出20%以上的余量，以減少氣候變化引起系統(tǒng)的誤報(bào)警。3)在室外使用時(shí)一定要選用雙光束或3光束主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器，以減少小鳥、落葉等引起系統(tǒng)的誤報(bào)警。 4)主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器中所用紅外發(fā)光二極管波長(zhǎng)分別在0.85um 和0.95um附近。前者有紅曝現(xiàn)象產(chǎn)生，其隱蔽性不如后者好。 5)在空曠地帶或在圍墻上、屋頂上使用主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器時(shí)，應(yīng)選

29、擇具有避雷功能的設(shè)備。6)遇有折墻，且距離又較近時(shí)，可選用反射器件，以減少探測(cè)器使用數(shù)量。7)室外使用主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器的最大射束距離應(yīng)是制造廠商規(guī)定的探測(cè)距離的6倍以上。第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的預(yù)期結(jié)果本文基于較成熟的車輛檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了分析對(duì)比，并經(jīng)過深入閱讀前人的有關(guān)研究，利用紅外發(fā)光管發(fā)射紅外線，紅外接收管接收此紅外線，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于紅外傳感器的車輛計(jì)數(shù)系統(tǒng)。其中主動(dòng)紅外探測(cè)器檢測(cè)車輛信號(hào)，傳送給51單片機(jī)，并在單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算輸出顯示小區(qū)內(nèi)車輛信息，以達(dá)到當(dāng)小區(qū)有車輛進(jìn)出時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示，并且具有對(duì)小區(qū)內(nèi)車輛達(dá)到上限值的報(bào)警等內(nèi)容。2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案按鍵本系統(tǒng)比較市場(chǎng)上

30、現(xiàn)有的一些產(chǎn)品，利用紅外對(duì)管檢測(cè)車輛信息，彌補(bǔ)了市場(chǎng)上的空缺。數(shù)碼管顯示從單片機(jī)主單片機(jī)進(jìn)入小區(qū)車輛檢測(cè)紅外對(duì)管通信模塊nRF24L01報(bào)警駛出小區(qū)車輛檢測(cè)紅外對(duì)管圖2-1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1信號(hào)采集模塊該模塊由主動(dòng)紅外發(fā)射機(jī)和主動(dòng)紅外接收機(jī)組成，當(dāng)發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的紅外光束被完全遮斷或按給定百分比遮斷時(shí)能產(chǎn)生報(bào)警狀態(tài)的裝置，叫主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器。主動(dòng)紅外發(fā)射機(jī)通常采用紅外發(fā)光二極管作光源，可用晶體管和集成電路直接驅(qū)動(dòng)。現(xiàn)在的主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器多數(shù)是采用互補(bǔ)型自激多諧振蕩電路作驅(qū)動(dòng)電源，直接加在紅外發(fā)光二級(jí)管兩端，使其發(fā)出經(jīng)脈沖調(diào)制的、占空比很高的紅外光束，這既降低了電

31、源的功耗，又增強(qiáng)了主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器的抗干擾能力。被系統(tǒng)接收電路的采用成品的紅外一體化接收頭HS0038。紅外線一體化接收頭是集紅外接收、放大、濾波和比較器輸出等的模塊，性能穩(wěn)定、可靠。在該模塊中共采用兩組四對(duì)紅外對(duì)管分別檢測(cè)小區(qū)進(jìn)入車輛及駛出車輛。每組兩對(duì)紅外對(duì)管。我們分別設(shè)駛?cè)胄^(qū)檢測(cè)的為A管和B管，駛出小區(qū)的檢測(cè)的為C管和D管。紅外發(fā)射電路一直發(fā)射調(diào)制好的紅外線，接收機(jī)一直處于紅外線的接收狀態(tài)，HS0038的輸出引腳輸出“0”電平。當(dāng)有車輛擋住紅外光時(shí)，接收管沒有接收到紅外信號(hào)，HS0038輸出高電平，經(jīng)反相器后將檢測(cè)信息送入單片機(jī)。3.1.1紅外發(fā)射電路紅外線發(fā)射電路由干電池供電。55

32、5時(shí)基電路和外圍元件構(gòu)成多諧振蕩器，由RP調(diào)節(jié)其振蕩頻率。555的3腳輸出的調(diào)制方波。通過限流電阻，直接驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管向紅外接收端發(fā)射調(diào)制好的紅外光束。555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極型工藝制作的稱為555，用CMOS工藝制作的稱為7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器556/7556。555定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在4.5V16V工作，7555可在318V工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200mA，因而其輸出可與TTL、CMOS或者模擬電路電平兼容。具有成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電

33、路。555定時(shí)器可工作在三種工作模式下：1)單穩(wěn)態(tài)模式：在此模式下，555功能為單次觸發(fā)。應(yīng)用范圍包括定時(shí)器，脈沖丟失檢測(cè)，反彈跳開關(guān)，輕觸開關(guān)，分頻器，電容測(cè)量，脈沖寬度調(diào)制（PWM）等。2)無穩(wěn)態(tài)模式：在此模式下，555以振蕩器的方式工作。這一工作模式下的555芯片常被用于頻閃燈、脈沖發(fā)生器、邏輯電路時(shí)鐘、音調(diào)發(fā)生器、脈沖位置調(diào)制（PPM）等電路中。如果使用熱敏電阻作為定時(shí)電阻，555可構(gòu)成溫度傳感器，其輸出信號(hào)的頻率由溫度決定。3)雙穩(wěn)態(tài)模式（或稱施密特觸發(fā)器模式）：在DIS引腳空置且不外接電容的情況下，555的工作方式類似于一個(gè)RS觸發(fā)器，可用于構(gòu)成鎖存開關(guān)。555定時(shí)器的引腳如下圖所

34、示：圖3-1 555芯片引腳圖它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。2腳：低觸發(fā)端。3腳：輸出端Vo。4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。6腳：TH高觸發(fā)端。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。8腳：外接電源VCC，雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5

35、V。555定時(shí)器是由兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)SR鎖存器和集電極開路的放電三極管三部分組成。555 定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖如圖3-2所示。圖3-2 555 定時(shí)器的內(nèi)部邏輯圖時(shí)比較器的輸入端（也稱為閾值端，用TH標(biāo)注），時(shí)比較器的輸入端（也稱觸發(fā)端，用TR標(biāo)注）。和的參考電壓（電壓比較的基準(zhǔn)）和由經(jīng)三個(gè)5K電阻分壓給出。在控制電壓輸入端懸空時(shí)，=2Vcc/3，Vr2=/3，如果外界固定電壓，則=，=/2。是置零輸入端。只要在端加上低電平，輸出端便立即被置成低電平，不受其他輸入端狀態(tài)的影響。正常工作時(shí)必須使處于高電平。圖中的數(shù)碼18為器件引腳編號(hào)。由圖3-2可知，當(dāng)>、>時(shí)，比較器的輸出=0

36、、比較器的輸出=1,鎖存器被置0，導(dǎo)通，同時(shí)為低電平。當(dāng)<、>時(shí)，=1、=1,鎖存器的狀態(tài)保持不變，因而和輸出的狀態(tài)也維持不變。當(dāng)<、<時(shí)，=1、=0，故鎖存器被置1，為高電平，同時(shí)截止。當(dāng)>、<時(shí)，=0、=0，鎖存器處于=1的狀態(tài)，處于高電平，同時(shí)截止。這樣我們得到如表4-1所示的555定時(shí)器的功能表：表3-1 555定時(shí)器功能表輸入輸出0××低導(dǎo)通1>>低導(dǎo)通1<>不變不變1<<高截止1><高截止在本系統(tǒng)中采用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，調(diào)節(jié)電阻電容產(chǎn)生所需要的頻率。所謂多諧振蕩器是一種

37、能產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器，也稱矩形波發(fā)生器?！岸嘀C”指矩形波中除了基波成分外，還含有豐富的高次諧波成分。是利用深度正反饋，通過阻容耦合使兩個(gè)電子器件交替導(dǎo)通與截止，從而自激產(chǎn)生方波輸出的振蕩器。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在工作時(shí)，電路的狀態(tài)在這兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間自動(dòng)地交替變換，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號(hào)，常用作脈沖信號(hào)源及時(shí)序電路中的時(shí)鐘信號(hào)。若用555構(gòu)成多諧振蕩器，則必須先將其接成施密特觸發(fā)器，然后在施密特觸發(fā)器的基礎(chǔ)上改接成多諧振蕩器。將555定時(shí)器的和兩個(gè)輸入端連在一起作為信號(hào)輸入端即可得到施密特觸發(fā)器。由于比較器和的參考電壓不同，因而SR鎖存器的置0信號(hào)（=0）和置1信號(hào)（=0）必

38、然發(fā)生在輸入信號(hào)的不同電平。因此，輸出電壓由高電平變?yōu)榈碗娖胶陀傻碗娖阶優(yōu)楦唠娖剿鶎?duì)應(yīng)的值也不同，這樣便形成了施密特觸發(fā)特性。為了提高和的穩(wěn)定性，通常在端接0.01uF左右的濾波電容。再將所構(gòu)成的施密特觸發(fā)器的反向輸出端經(jīng)RC積分電路接回到它的輸入端，就構(gòu)成了多諧振蕩器。因此只要將555定時(shí)器的和連在一起接成施密特觸發(fā)器，然后再將經(jīng)RC積分電路接回輸入端就可以了。為減輕門的負(fù)載，在電容C的容量較大時(shí)不宜直接由提供電容的充、放電電流。為此，可將與結(jié)成了一個(gè)反相器，它的輸出與在高、低電平狀態(tài)上完全相同。將經(jīng)和C組成的積分電路連到施密特觸發(fā)器的輸端同樣可構(gòu)成多諧振蕩器。 3.1.2 紅外接收電路紅外

39、接收電路中接受器件采用的時(shí)紅外接收探頭HS0038。HS0038 是黑色環(huán)氧樹脂封裝，具有不受日光、熒光燈等光源干擾，內(nèi)附磁屏蔽，功耗低，靈敏度高優(yōu)點(diǎn)。在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號(hào)情況下，其接收距離可達(dá)35m。它能與TTL、COMS 電路兼容。HS0038 為直立側(cè)面收光型。它接收紅外信號(hào)頻率為38 kHz,周期約26 us，同時(shí)能對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、檢波、整形，得到TTL 電平的編碼信號(hào)。三個(gè)管腳分別是地、5 V 電源、解調(diào)信號(hào)輸出端。其接收電路如圖4-5：圖3-3 紅外接收電路3.2通信模塊當(dāng)信號(hào)采集模塊輸出標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)信號(hào)需要傳遞到主單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并且考慮到傳輸?shù)木嚯x在8米左右，因此在本設(shè)計(jì)

40、中采用無線模塊nRF24L01。第四章 程序設(shè)計(jì)4.1駛?cè)胄^(qū)車輛檢測(cè)方法將相同的紅外接收器A與B相隔三米安裝，安裝高度為1m左右，紅外接收器A在車輛進(jìn)入小區(qū)時(shí)的車頭部位、B位于車尾部位且A與B的輸出輸入至與非門的兩個(gè)輸入端口，輸出端接單片機(jī)的P3.4。由于車的長(zhǎng)度均大于3m，而若僅有一對(duì)紅外對(duì)管的情況下由于當(dāng)有人或其它物體遮擋的情況下分也會(huì)顯示有車輛進(jìn)入，易造成誤差；而用兩對(duì)紅外檢測(cè)器則有效的避免了這種情況情況。當(dāng)紅外接收器同時(shí)均檢測(cè)到被遮擋信號(hào)時(shí)，則P3.4接收到低電平信息，計(jì)數(shù)器加1并通過數(shù)碼管顯示，同時(shí)若達(dá)到預(yù)定的上限值則蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警；若只有紅外接收器A或B單獨(dú)檢測(cè)到遮擋信號(hào)時(shí)，則與非門輸出值不改變，不進(jìn)行加計(jì)數(shù)。車輛駛出小區(qū)的原理駛?cè)胄^(qū)相同。4.2駛?cè)胄^(qū)程序4.2.1程序流程圖 圖4-1駛?cè)胄^(qū)流程圖4.2.2 通信模塊流程圖 圖4-2 接收端流程圖圖4-3 發(fā)送端流程圖第五章 總結(jié)與展望5.1 總結(jié)智能小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)系統(tǒng)時(shí)小區(qū)物業(yè)部門今后發(fā)展的必然趨勢(shì)，國內(nèi)外的各大公司都致力于研究更先進(jìn)的車輛統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，通過進(jìn)出小區(qū)的車輛來識(shí)別車輛信息等，以便實(shí)時(shí)對(duì)車輛進(jìn)行管理。本文在對(duì)小區(qū)車輛統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的功能分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的紅外檢測(cè)計(jì)數(shù)系統(tǒng)，其重點(diǎn)對(duì)檢測(cè)部分進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和說明。具體研究如下：1）對(duì)紅外對(duì)管技術(shù)進(jìn)