高速路口车速及车流量检测系统设计与研究大学论文.doc

毕业设计（论文）任务书题目 高速路口车速及车流量检测系统设计与研究 专业 电子科学与技术 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等：一、主要内容1设计方案的选择和方案说明；2计步器系统的硬件构成；3计步器系统的软件编程；4设计并绘制电路原理图；5撰写论文；6、撰写文献综述和论文。二、基本要求1论文内容充实，有理有据，条理清晰。 2论文中要求对庭高速路口车速及车流量检测系统的构成模块、实 现方法及实现原理进行阐述。三、主要参考资料1林占江.电子测量技术.北京：电子工业出版社，20112童诗白.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，20063赵景波.Prote199SE应用与实例教程.北京：人民邮电出版社，20094尹勇.Multisim电路仿真入门与进阶.北京：科学出版社，2005 5沈红卫.基于单片机结构的智能系统设计与实现M.北京:电子工业出版社,20106张毅刚.单片机原理及应用.北京：高等教育出版社，2003完 成 期 限： 指导教师签名： 专业负责人签名： 年 月 日毕业设计（论文）开题报告课题名称高速路口车速及车流量检测系统设计与研究课题来源教师拟定课题类型AX指导教师学生姓名 学 号专 业电子科学与技术开题报告内容：（调研资料的准备，设计的目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段内容及时间安排；完成设计（论文）所具备的条件因素等。）一、调研资料的准备1. 利用网络工具查询高速路口车速及车流量检测系统系统的设计原理及工作方式。2. 查询高速路口车速及车流量检测系统系统安装及调试的说明资料。如：视频监控器的安装于应用，传感器的参数与性能。3通过使用监控系统了解幼高速路口车速及车流量检测系统系统的工作原理及流程。二、设计目的随着越来越多的汽车被使用，以及汽车使用对空气的污染越来越严重，汽车的使用也日益成为社会关注的焦点。同时随着监控技术的发展，已经有越来越多的高速路口采用监控系统作为车速及车流量的辅助管理设备，且为高速路口的管理提供了极大地方便，因此采用监控系统已成为当前高速路口智能化管理不可阻挡的新趋势。三、设计要求1. 采用液晶显示，红外线信号对公路实施监控；2. 监控到高速路口车速及车流量的情况；3. 能够全天候准确的进行监控。四、设计思路本设计主要采用两个红外传感器，AT89C51单片机，1602液晶等对高速路口进行监控。 1. 红外传感器 传感器是一种可以将温度、湿度转化成电量的转换元件，从而可以收集到所测环境。2. 单片机 对采集到的数据进行分析，计算出车速及车流量。3. 显示单元 使用数码管来显示控制模块送来的数字量。4. 电源 电源为电路提供直流电源。五、预期成果1. 外文文献翻译、开题报告、文献综述及毕业设计说明书。2. 按设计要求完成，实现对高速路口车流量的正确统计及车速的正确计算。六、任务完成的阶段内容及时间安排第1-2周 在图书馆和网上查找资料，完成开题报告、文献综述及外文翻译的任务。第3周 学习毕业设计中会用到的软件，如Proteus、Keil。第4-8周 对高速路口车速及车流量检测系统设计与研究，建立方案。 第9-10周 开始毕业设计设计说明书的撰写，完成初稿。 第11-12周 完善毕业设计说明书的内容及格式，提交毕业设计说明书终稿，准备毕业答辩。 七、完成设计（论文）所具备的条件因素1. 学校为我们提供的实验室包括：创新实验室、电子产品组装实验室、电子阅览室等。2. 学校阅览室免费开放，我们可以通过万方、超星、谷歌等网络工具搜集相关文献及图书馆资料。3. 学习并掌握了Proteus、Keil等软件，通过课程设计和实训课程得到了锻炼。指导教师签名： 日期： 注：课题来源要填写明确（如教师拟定、学生建议、某企事业单位项目等）课题类型：（1）A工程设计；B技术开发；C软件工程；D理论研究；E制作（作品）（2）X真实课题；Y模拟课题；Z虚拟课题；要求（1）、（2）均要填，如AY，BY等。目 录摘 要IAbstractII前 言III1 高速路口监测技术总体分析11.1 高速路口车速常用检测现状分析11.2 高速路口车流量常用检测现状分析12 系统工作原理与总体方案选择42.1 系统的工作原理42.1.1 车流量与车速检测系统的工作原理42.1.2 系统需求分析42.1.3 系统总体模块设计42.2 系统总体硬件方案选择52.2.1 核心控制器52.2.2 电源电路62.2.3 IO口扩展芯片72.2.4 串口通讯芯片的选择72.2.5 显示器件82.2.6 硬件电路绘图软件92.3 系统总体软件方案选择92.3.1 单片机编程语言102.3.2 系统软件编译器keil介绍103 系统硬件总体设计123.1 系统总体功能模块123.1.1信号采集部分123.1.2. 信号处理部分133.2 系统总体电路图143.3 电源供电系统设计143.4 51系列单片机简介153.5 时钟电路设计153.6 复位电路设计163.7 通信系统硬件设计173.8 红外线传感器184 系统软件方案设计214.1 识别算法的设计过程214.2 系统设计流程图224.3 系统相关程序254.3.1 主程序设计254.3.2 1602显示程序的设计264.3.3 软件中防止程序出错ERR处理264.3.4 ISP软件程序下载285 软件仿真与PCB制图295.1 Proteus仿真与调试295.1.1 Proteus简介295.1.2 仿真电路制作295.1.3仿真电路调试315.2 altium designer6.9制版325.2.1 altium designer6.9制作PCB版图325.2.2 绘制电路原理图并仿真测试325.2.3 加载网络表及元件封装335.2.4 规划电路板并设置相关参数345.2.5 元件布局及调整355.2.6 元件布线及调整355.2.7 输出及制作PCB36结 论37致 谢38参考文献39附录1 仿真对比图40附录2 总原理图41附录3 3D图42附录4 源程序43高速路口车速及车流量检测系统设计与研究1高速路口车速及车流量检测系统设计与研究摘 要随着我国经济的快速发展，交通安全的有效保障显得尤其重要,并且对交通管理的要求也越来越高。与此同时，各种各样的道路监控设备也应运而生。雷达监控系统，视频监控系统，地表传感系统，激光检测系统等相继应用。由此，计算机科学与现代通信等高新技术运用于交通监控管理与车辆控制，以保障交通顺畅及行车安全，促进经济健康发展的智能交通系统ITS(Intelligent traffic system, ITS)开始形成。然而实时获取交通车流量与车速的车辆检测技术是ITS的基础。本文设计了一种基于AT89C51单片机的车流量与车速检测系统。其主要原理是将红外传感器测得的电平信号传递到单片机中，通过单片机判断处理、计数等功能实现车流量与车速的检测。本系统传感电路采用的的是红外传感矩阵，利用单片机实时对传感器的输出数据进行连续读取，通过特定的算法处理数据，然后送显示或者发出报警信号。本系统致力于为高速路口车流量与车速的监控服务，从而形成对高速路口行车的科学管理，减少交通事故的发生。关键词：AT89C51单片机；车流量检测；红外传感器；智能交通系统HIGH-SPEED INTERSECTION SPRRD AND TRAFFIC DETECTION SYSTEM DESIGN AND RESEARCHAbstractWith the rapid development of economy in our country, the effective guarantee of traffic safety is especially important, and is becoming more and more high to the requirement of traffic management.At the same time, all kinds of road monitoring equipment also arises at the historic moment.Radar surveillance system, video monitoring system, the surface of the sensor system, such as the laser detection system have been applied.As a result, high and new technology such as computer science and modern communication used in traffic management and traffic control, in order to ensure the smooth flow of traffic and road safety, and promote the healthy development of the economy of Intelligent transportation system, ITS (Intelligent traffic system, ITS) begin to form.However, real-time traffic flow and the speed of vehicle detection technology is the foundation of ITS.In this paper, we design a flow and speed detection system based on AT89C51 single chip microcomputer.Its main principle is to infrared sensors measured level signal is passed to the single chip microcomputer, by single-chip microcomputer judgment processing, and counting functions of traffic and vehicle speed detection.This system USES the infrared sensor circuit sensor matrix, the output of the sensor data to make use of single-chip microcomputer real-time continuous reading, through specific algorithm processing data, and then send to display or send out alarm signal.This system for high-speed road traffic and speed monitoring service, forming a scientific management of highway traffic, to reduce the number of traffic accidents.Keywords：at89c51 controller;traffic detection;infrared sensor;intelligent transportation system 前 言本设计一个高速路口车流量与车速的检测系统，通过该系统可及时掌握路口的通车信息，从而实现对高速路口的监控。借助单片机采集传感器信息，通过数据分析，单片机计算，显示高速路后的状态。电路系统焊接完毕后，再测试整个的系统模块的功能，看各个功能模块是否能正常运行，并依据实验结果找出程序中的错误，改正这些错误至测试成功完成毕业设计要求。高速路口车流量与车速的检测方法很多，各有优缺点，考虑到本系统的要求，决定采用红外传感方法来获得高速路口车辆信息，通过软件编程与计算来获得高速路口的车流量与车速。针对毕业设计说明书的要求，可以对论文的内容和结构将做如下安排：（1）初步整体方案论证以及选择。搜集题目的相关资料，并参照目前通用的设计思想和设计方法选择几套设计方案进行分析比较。最终选定了以8位51系列单片机为核心控制器件，外加I/O扩展电路来设计方案满足设计要求。（2）方案实现以设计要求为指导思想来选择合适的器件来实现这一思想，选择器件时要从功能和电气特性两方面来选择和论证。经过对比选择选定AT89C51单片机为核心控制器件，74LS00 直插 74LS00 四二输入与非门，TCRT5000 反射式光电开关等器件。（3）软件编写 。根据硬件特点和设计要求，软件选用C语言编写。程序按功能分为静态显示、动态显示、通信等几个功能上相对独立的模块。然后按照所划分的模块逐个编写程序，最后将独立的模块整合起来。（4）验证与测试。测试分为硬件测试、软件测试和系统联合测试几步来进行。在硬件测试中发现有单片机端口驱动能力不足、LED显示不正常等问题。在软件测试中出现程序整合工作不协测等问题。通过分析，查找出问题的原因并解决。（5）结论。设计作品完成后对设计中所遇到的问题、经验教训、以及自己的想法进行总结分析。以便于为将来的设计提供宝贵的借鉴经验。（5）致谢。针对设计中所遇到的问题和难处，解决的方法来自指导老师的讲解和点拨，以及有关同学的探讨和帮助，在此表示衷心的感谢！III1 高速路口监测技术总体分析1.1 高速路口车速常用检测现状分析 随着我国高速公路网的快速发展，高速公路给人们的生活带来了很大的便利，同时车辆在高速公路上的超速行驶很容易引发交通事故。为了防止这种不幸事件的发生，很多专家学者都在研究高速公路监测系统，其中主要的有雷达测速方式、视频测速方式、激光测速方式和IC卡测速方式。 雷达测速方式是一种新型的利用微波测速的方式。它通过多普勒效应对地面运动目标的速度进行监测。雷达测速方式是通过向被测汽车发射出1000MHZ左右的脉冲微波，如果脉冲微波射到静止的汽车上，那么被反射回来的微波频率不变；如果汽车运动的速度很快，那么，根据多普勒效应反射波的频率与发射波的频率就会有很大的不同，通过对这种微波频率差异的测定，再通过比对频率的差异与速度的关系，建立速度频率关系表，处理器就能自动换算车汽车速度和计算车流量。激光测速方式是采用激光测距原理的方式。激光测距是通过利用向被测车辆发射激光束，并接受该激光束的反射波，记录时间差，来确定被测车辆与测试点的间距。激光测速是对被测车辆进行两次有特定时间间隔的激光测量，取得在该一时间段内的被测物体移动的距离，从而计算车辆的移动速度。生活中我们看到交警在警车内测量车速，其实就是利用这个原理测得的。高速公路视频超速监控系统是利用视频图像处理技术，来对高速公路车道上的车辆进行非接触式监控，以获得超速车辆的车速。通过在一定时间的连续两次对车辆进行图像的抓捕，利用图像特征点相对位移计算车速。IC卡测速方式是一种最简便、最有效的新测速方式。根据IC卡计算出每辆车在高速公路行驶期间的平均速度。这种方法的主要原理是：通过司机所用的IC卡，利用车辆进出高速公路的准确时刻和运行里程，测量车辆平均行驶速度。这是一种全天候的测速方法，让司机意识到车辆一旦上了高速公路就被测速的道理，从而达到威慑的效果，以减少高速公路因超速而造成的交通事故的发生。1.2 高速路口车流量常用检测现状分析按照获得行驶车辆信息方式的不同，高速路口车辆监控实际应用已经使用的技术有：空气管道检测技术、磁感应检测技术和波频检测技术。空气管道检测技术是一种接触式的检测方法，在高速公路主线的检测点拉一条空心的塑料管道并加以固定，一端封闭，另一端连接计数器，当有车辆经过塑料管道时，车轮挤压空气管道，管内空气被挤压而触动计数器以计算车流量的方法。显然，此方法只能获取单一的车辆信息，且寿命短，方法繁琐，已经被磁感应检测等技术取代。磁感应检测器方法可以分为线圈和磁阻传感器两种。环形线圈检测是现在高速路口应用最广泛的一种检测设备。这种设备主要由埋在路表下的线圈和能够测量此线圈电感的电子设备组成。车辆经过线圈，引起线圈磁场的缓慢变化，检测器据此计算出车流量、速度、时间占有率和长度等交通参数信息。磁感应检测技术受恶劣天气气候、日照光线强弱影响的影响小，性能比较稳定，并目前已经广泛应用在交通数据统计、交通控制等方面。波频车辆检测技术是对车辆发射电磁波产生感应的检测方法。根据发射电磁波的不同可分为雷达检测、超声波检测和红外检测等。雷达检测方式：车辆检测雷达通过调频连续波雷达，雷达发出电磁波频率随线性调制信号电压的变化而变化。将该雷达安装在马路边的高杆上，俯向下往各车道发射微波，并接收各车道上车辆反射回来的微波信号。由于不存在多普勒的频移，各车道上车辆和雷达之间的距离不同，反射回来的电磁波普与当前雷达发射的电磁波频率之差也不同，雷达通过对信号进行频谱分析，判断各车道对应频率分量的强弱程度即可知道各道有没有车辆存在。超声波检测器是利用声波传播和反射原理，通过对发射波和反射波的时间差测量实现位移测量的设备。由超声波发生器发射出一束超声波，再接收从车辆或地面反射波，根据反射波返回时间的差别，判断有无车辆通过。红外检测器是顶置式或路侧式的交通流检测设备，一般是采用反射式检测技术。反射式检测探头通常由一个红外发光管和一个红外接收管组成。由调制脉冲发生器产生调制脉冲波，经红外探头向道路上辐射，如果有车辆通过，红外脉冲从车体反射回来，被接收管接收后经过解调、放大、整流滤波后输出一个检测信号并送入单片机。随着计算机技术、数字图像处理、人工智能和模式识别等技术的快速发展，计算机视频技术在交通信息检测中占据越来越重要的地位。目前常用的视频车辆检测算法主要有：灰度比较法、背景差法、帧差法、边缘检测法。基于视频图像的车流量与车速检测技术的基本思想是在视频图片中的每条车道上设置一个固定区域，作为虚拟的检测线，再对该区域内图像进行处理，完成对车辆信息的及时获取。背景差法将当前输入帧图像与背景图像进行快速的差值计算，以分离出车辆。但背景图像需要实时不停刷新，影响因素较多。帧差法则是对相邻的两帧图像进行差值计算，但不能排除摄像头抖动引起的干扰，对静止或速度慢的车辆无法有效检测。边缘检测法主要通过对帧图像进行边缘检测，以提取车辆的边缘特征进行信息识别。2 系统工作原理与总体方案选择2.1 系统的工作原理2.1.1 车流量与车速检测系统的工作原理红外线矩阵法是一种利用红外传感器组成的红外线矩阵检测设备检测道路上机动车流量和车速的方法。它是利用红外线发射和接收方向较强的特点，在车辆经过的路面上安装密度适当的几排红外线发射接收电路，由此组成红外线矩阵，红外线检测矩阵由两排嵌入路面内的接收器和安装在其上方几米处的发射器组成，两排接收器之间的距离为0.52米，每排接收器由若干间隔0.20.9米的接收管和接收电路组成。接收管在没有遮挡的情况下可以接收发射器发出的信号，接收电路中产生低电平，接收管在受到遮蔽的状况下下收不到发射器发出的信号，接收电路中出现高电平信号。因此根据车辆驶入、通过、驶出检测区域，以及车辆行驶方向，并排行驶车辆的流量等情况引起的矩阵内部各测试点高低电平信号的变化，经过硬件电路设计和软件编程计算方法，最终统计计算出经过该测量区域内双向并排经过的多辆车的车流量测量与车速测量。2.1.2 系统需求分析随着我国城市车辆使用的增多，道路状况同时也变得复杂，如何对道路车流量及车速进行实时监控，对统计、预测高速道路交通状况十分重要，并且同时这也是对高速道路车辆运行情况高效调度的一项十分的重要参考依据。而且当前对高速道路监测多使用视频方法，有事还可能采用人工计数方法，此方法对每条高速公路在某个时间段车辆行驶情况不容易做到长时间、高效的统计。因此我们需要进行一种低成本、高准确率的智能识别装系统的设计，由此促进对高速路口交通情况的检测水准。2.1.3 系统总体模块设计 本系统是利用单片机并且采用模块化设计来设计车流量及车速检测系统，只要有车辆经过，就会挡住两个发射和接收红外线传感器之间的传感信号，这样就能根据车量的流动情况对车流量进行检测并利用单片机计算出车速。当然对于正常的情况下还会有并行的车量经过，本系统也做了设计。系统的总体模块如图2.1所示：单片机控制器红外线传感器滤波放大电路电源电路A/D转换报警器键盘LCD显示图2.1 系统总体模块图 本系统采用红外线传感器组成的矩阵作为采集信号对车流量进行检测，红外线传感器采集到信号之后，经电源电路和以及滤波放大电路之后，再传送到单片机进行处理，单片机再将处理结果由LCD显示。系统会通过出现低电平的次数来统计车流量及车速。2.2 系统总体硬件方案选择2.2.1 核心控制器对于该系统，控制部分无疑是整个系统的最核心部分，其功能可以实现与上位机通信并且接收上位机发送的数据和控制指令，经处理过后控制显示屏显示内容。其电子设计制作中常用的方法有单片机、DSP、及EDA技术。方案一：单片机单片机是内部集成了CPU，ROM，RAM和I/ O口等的微型计算机。它本身具有很强的接口性能，非常适合于应用在工业控制，因此又叫微控制器(MCU)。单片机品种十分齐全，型号多样 ，CPU 从8，16，32到64位，其中多采用RISC 技术，片上I/O非常丰富，有的单片机内部集成有A/ D，“ 看门狗”，PWM，显示驱动，波形发生器，键盘电路等。它们具有高低不等的价格，因此极大地促进了开发者的选择应用自由。除此之外单片机还具有低电压和低功耗的特点。伴随着超大规模集成电路的快速发展，单片机在便携式电子产品中已被广泛使用。方案二：DSP 芯片DSP芯片又叫数字信号处理的器件。DSP主要应用于数字信号处理的各项领域中，十分适合高精度，复杂运算信息处理。现在DSP已经大规模使用在信息、便携式设备以及仪表仪器、雷达、图像、航空电子、实用电器、医疗设施等领域。 DSP区别于一般微处理器的另一重要标志是硬件乘法器以及特殊指令，一般微处理器用软件方法实现乘法，单条执行指令，速度慢。DSP 依靠硬件乘法器单周期完成乘法运算，而且还具有专门的信息处理指令。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。芯片内置544字的高速SRAM。外部可寻址64K字程序/数据及I/O，令周期在25ns50ns之间，实时性处理比16位单片机快2倍以上，可取代一般常用的的单片机。方案三：EDAEDA即我们所说的电子设计自动化。EDA是以电子计算机为辅助工具，在EDA 软件设计平台上，针对用VHDL 生成的设计文件进行自动逻辑编译、逻辑简化、逻辑分块、逻辑合成及优化、逻辑布局和布线、逻辑仿真，直至对于特定目标芯片进行适配编译、逻辑影射和编程下载等。而且MCU和DSP都是实用串行操作指令来实现特定功能，不可避免速度低，而FPGA/CPLD则可完成硬件上的并行操作，在实时监控和高速应用领域中前景十分广阔；另外，FPGA/CPLP器件在使用开发中是用软件编程实现的，但是物理结构和纯硬件设计电路确是一样，可靠性很高。基于以上分析，三种设计方式相比较各有优点且都能够实现控制功能，但单片机的技术门槛较低开发成本也较低非常适合初学者进行学习和锻炼使用。现在市场上常用的单片机主要有MCS-51、AVR、ARM、PIC等。其中使用最流行的单片机首推Intel公司的51系列，因为产品硬件组成十分合理，指令体系十分规范，并且“悠久”的生产历史，有先入为主的庞大优势常作为单片机学习的教材。所以决定选取51系列单片机作为控制部分的核心器件。2.2.2 电源电路方案一：采用普通家用的干电池作为LED系统的电源，由于点阵系统耗电量较大，点阵系统一般悬挂在高处上，一直不停的工作。使用干电池需经常换电池，使用繁琐，不符合节约型社会的要求。方案二：采用一块LM7805三端集成稳压器。把市电经变压器降压输入电路，而后经过整流送到LM7805三端稳压器稳压输出作为工作电压。不仅功率上可以满足系统需要，不需要更换电源，并且比较轻便便利，使用更加安全可靠。基于以上分析，决定选取LM7805三端稳压器稳压器件作为系统供电电源。2.2.3 IO口扩展芯片方案一：选取串口输入并口输出芯片74LS164，虽然其I/O口使用较少，由于本次设计共需要72路I/O口，列驱动电路经计算需要8块74LS164。显示数据是先后顺序给送去的，显示一般会有延迟，而LED动态显示的刷新的时间控制大约10ms，实时性差，效果不好。方案二：采用边沿触发 D型触发器74LS574，74LS574是三态总线驱动输出器件，可以缓冲控制输入，置数并行存取并且有改善抗扰度的滞后作用。输出控制不影响触发器的内部工作，既老数据可以保持，甚至当输出被关闭，新的数据依旧可以置入。时钟上升沿输入有效，8块74LS574共用16个I/O口，数据可以并行写入芯片，延迟时间较少，满足设计要求。综合以上比较，决定选取74LS574作为列线驱动IO口扩展芯片。 2.2.4 串口通讯芯片的选择AT89C51串行口采用的是TTL电平，如果与上位机通信时，必须要有电平转换电路，我们可以选择1488，1489，MAX232。方案一：采用1488或1489芯片实现信号电平转换，但在使用中发现这两种芯片可靠性不高，且需要正负12V电源，电路搭建比较麻烦。方案二：采用单电源电平转换芯片MAX232，这种器件电源与单片机供电相同，外围电路简单、可靠，使用十分广泛。采用RS-232接口与上位机通信，方便后来设计的软件调试和程序烧录。基于以上分析，决定选取MAX232作为串行通信芯片。2.2.5 显示器件方案一：LED是一种固体发光源，当它两端加上正向电压时就可以发光，反向LED不亮。采用不同的材料，可制成发不同颜色光的二极管。作为一种新的信号光源广泛受到欢迎而得以快速发展。从而在各种各样的传媒信息的宣传中得以体现。简述其分类方法如下。（1）按照颜色分类单基色显示屏，单一颜色（绿色、红色、蓝色、黄色等等）。双基色显示屏，绿色和红色双基色，256级灰度值、可以显示65536种色彩。全彩色显示器，红、绿、蓝三种基色，256级灰度的全彩色显示屏可以显示一千七百多万种颜色。（2）按使用场合分类室内显示屏，发光点较小，一般3mm-8mm，显示面积一般零点几至十几平方米。 室外显示屏，面积一般几十平方米至几百平方米，亮度高，可在阳光下工作，具有防风、防雨、防水功能。 方案二：1602液晶也叫1602字符型液晶模块，其是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理也基本完全相同，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。1602液晶图如图2.2所示。基于以上分析速度与流量及其它数据显示部分采用1602液晶显示。速度报警采用LED流动显示与蜂鸣器相结合。图2.2 1602液晶2.2.6 硬件电路绘图软件方案一：altium designer6.9是桌面环境下第一个以设计管理和协作技术为核心的全方位印刷电路板设计系统，它具有强大的设计能力，复杂工艺的可生产性和设计过程管理于一体，可完整实现电子产品从概念设计到生成物理生产数据的全过程，以及中间的所有分析，仿真和验证。整个过程包括以下几个步骤：（1）构想电路模型。（2）设计电路原理图。（3）校对后输出原理图。（4）产生网络表。（5）设计印刷电路板。（6）检查后输出PCB板图。方案二：Proteus 是英国Labcenter公司开发研制的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路，该软件具有如下特点：（1）可以单片机仿真与SPICE电路设计仿真结合。可以数字电路仿真、模拟电路仿真、单片机和其外围电路组成的电路系统的仿真、I2C测试器、RS232动态仿真、SPI检测器、键盘和LCD系统仿真的功能；各种各样的虚拟仪器设备，如逻辑分析仪、示波器、信号产生器等。（2）可以主流单片机的仿真。目前可以使用的单片机类型有：ARM7、PIC10/12/16/18系列、AVR、80C51/51系列、HC11系列和多种外围接口芯片。（3）支持软件测试功能。硬件电路仿真系统中支持单步、全速、设置断点等检测功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和测试环境，如Keil C51 uVision2、WAVE伟福等软件。（4）具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。基于以上分析，本次设计决定选取Proteus软件进行仿真和用altium designer6.9绘制电路原理图和PCB版图。2.3 系统总体软件方案选择软件的设计除了满足设计功能外还必须要满足易读写，方便下载和编译。设计目标和硬件总体结构确定的情况下，可以把软件可以分为主程序，显示子程序，各种延时子程序，按键扫描程序四个主要部分组成。软件的编写需要借助软件编辑器和编译软件，编译完成后还需要程序烧录器下载到单片机中执行。编写软件之前得首先选择一种合适的语言以及配套的编辑器和编译软件。最后还要选择一款与所选单片机的下载器或下载软件来把编写的程序下载到单片机中执行。2.3.1 单片机编程语言现在主要运用的单片机编程语言为汇编语言和C语言。下面对汇编语言和C语言做一些简介。汇编语言是一种面向机器的程序设计的语言，在汇编语句中，用地址符或标号替代地址码，用助记符代替操作码，这样符号代替机器语言就可以转换为汇编语言，于是汇编语言亦称为符号语言。应用汇编语言代码编写的程序，是不能直接被机器识别的，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言，这种起翻译作用的程序称为汇编语言。汇编语言程序是由系统软件的语言处理系统软件，汇编语言把汇编程序翻译成机器能够识别语言的过程称为汇编。作为最基本的编程语言之一，汇编语言虽然应用的范围不算很广，但重要性却勿庸置疑，因为它能够完成许多其他语言所无法完成的功能。C语言是一种结构化语言，可产生压缩代码。与汇编相比，C语言有如下特点。（1）C语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。（2）C语言具备高级语言和低级语言的特征。（3）C语言是结构化语言，具有结构化的控制语句。（4）C语言具有各种各样的数据类型。（5）C语言具有强大的图形功能，支持多种显示器和驱动器；而且计算功能、逻辑判断功能也比较强大，可实现决策目的。（6）C语言适用范围大。（7）C语言生成目标代码质量高，程序执行效率高。 基于以上分析结果，本次设计决定选取编程语言为C语言。2.3.2 系统软件编译器keil介绍keilKeil C51是美国Keil Software公司推出的51系列兼容各种单片机C语言软件开发环境，与汇编语言相比，C语言在可读性、结构性、功能上、可维护性上具有很大的优势，因此很容易学习。Keil中包括C语言编译器、宏汇编、库管理、连接器和一个具有强大功能的仿真调试器等在内的一体开发方案，通过一个集成环境将这些部分有机的组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具会使我们的设计事倍功半。3 系统硬件总体设计3.1 系统总体功能模块采集部分信号调理部分判断处理部分上位机信号信号指令指令处理结果系统的总功能模块设计如图3.1所示，整个装置可划分为三部分，分别为采集部分，信号调理部分和识别处理部分。在应用中，由于本次设计的是没有返程的,所以在需要的路段可以将多个装置分别安装在各个路段两侧，以采集到有效的数据，再经过信号的调理、信号判断处理等过程，最后将处理结果汇集到最近的上位机节点，接着将各地方节点集总到中心工作站，由此对数据进行分析、存储、统计，从而达到道路车流量与车速检测目的。为了解各路段车辆通行情况，估测车流高峰以及堵车高峰，制定出科学管理和措施提供重要依据。但本设计没涉及到这一点。图3.1系统总框图设计3.1.1信号采集部分信号采集部分主要采用矩阵理念，应用红外线发射和接收管形成检测区域矩阵电路，如果有车辆通过检测区，就会遮挡部分发射与接收管，由此引起电路中电平的相应变化。从而对通行车行驶状况的作出充分分析，构建识别算法，微处理器就能按照算法，将车辆的行驶状况识别出来。本文将以实验模型，说明设计思路。矩阵采集区由发射电路和对应在其下方的接收电路两部分组成，发射部分采用两排红外线发射管，每排分别8个组成。正对着每个发射管的接收管组成接收电路，一样是两个测量层次，和对应的每排八个单元的测量密度。在信号测量应用中，为提升辨别的准确性和匹配道路状况，可以灵活的增加矩阵中的测量层次和采集点密度，同时还需要根据具体环境对识别算法简要改变。3.1.2. 信号处理部分此部分主要作用是将采样的信号进行放大、调整，使