基于可變計數(shù)門限的車檢器設計

(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時的性能高達16 MIPS，只需2個時鐘周期的硬件乘法器；具有16 KB的系統(tǒng)內可編程Flash，并具有硬件看門狗。此外，ATmega16在室外露天環(huán)境下能夠長期穩(wěn)定工作，性價比突出。該部分為車檢器的核心電路，可變門限計數(shù)器和主計數(shù)器分別采用ATmega16A內部集成的8 bit和16 bit計數(shù)器，從而使得整個車檢器的電路更為簡單并且有較強的抗干擾能力。

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

3 軟件設計

單片機的主要工作流程如圖4所示。車檢器上電后，單片機初始化各個I/O端口的方向和初始電平，讀取車檢器上各個撥碼開關的設置值并以此初始化各個功能模塊，初始化門限計數(shù)器與主計數(shù)器，最后使能兩個計數(shù)器同時開始計數(shù)。當外部埋地線圈出現(xiàn)開路或者短路等故障將導致LC諧振電路不起振，從而使得門限計數(shù)器沒有計數(shù)時鐘；或者是LC諧振電路能起振，但由于線圈老化或者不符合標準而頻率過小，這兩種情況都會導致門限計數(shù)器達到上限之前主計數(shù)器計數(shù)溢出。

由于不同廠商生產的環(huán)形埋地線圈規(guī)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(jù)線圈的實際電感調節(jié)門限計數(shù)器的計數(shù)上限M，以達到最佳計數(shù)值，使在允許的計數(shù)時間內達到較大的計數(shù)變化值。

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

4 實驗驗證

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

本文采用可變計數(shù)門限法設計的兩通道車輛檢測器，應用于公路上對行車速度及車流量等信息的檢測，具有靈敏度高且檢測時間短的特點。車檢器樣品經(jīng)實驗室測試通過，在2.5 ms內完成一次檢測，檢測靈敏度較為滿意。