基于單片機(jī)的便攜式交通量調(diào)查器設(shè)計(jì)

李樂(lè)

(西南科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川綿陽(yáng)621010)

1.引言

交通量的調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是交通規(guī)劃的重要參數(shù)。獲取準(zhǔn)確的交通量數(shù)據(jù)，是進(jìn)行信號(hào)控制、交通方案組織的重要前提。傳統(tǒng)的交通量調(diào)查方法主要是人工計(jì)數(shù)法和浮動(dòng)車法。其中人工計(jì)數(shù)法是指由人工定點(diǎn)對(duì)交通流進(jìn)行觀測(cè)與記錄。該方法應(yīng)用比較靈活，采用簡(jiǎn)單的紙筆記錄形式來(lái)對(duì)某一地點(diǎn)的交通流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。對(duì)在校的交通工程學(xué)生而言，基于人工計(jì)數(shù)法的交通量調(diào)查活動(dòng)是一項(xiàng)重要的學(xué)科實(shí)踐工作。

傳統(tǒng)的人工調(diào)查方式以紙筆為主要工具，調(diào)查員在統(tǒng)計(jì)過(guò)程中容易發(fā)生誤計(jì)、錯(cuò)計(jì)、漏計(jì)等情況，造成某種程度上的數(shù)據(jù)偏差，且效率較低[1]。針對(duì)這一情況，本文提出了一種便攜式的專用交通量調(diào)查器的設(shè)計(jì)方案，以取代以紙筆作為基本調(diào)查工具。該系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，包括記錄和顯示模塊，具有操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確可靠的特點(diǎn)。

2.交通量調(diào)查器的功能需求

在功能上，該調(diào)查器應(yīng)具備以下幾個(gè)方面功能：

(1)體積小重量輕，便于攜帶；

(2)成本低廉，可重復(fù)使用；

(3)可以設(shè)定調(diào)查周期，調(diào)查周期通常選擇15分鐘、30分鐘或其它時(shí)長(zhǎng)，調(diào)查器應(yīng)具備調(diào)查周期的設(shè)定功能；

(4)可以選擇調(diào)查車型，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，一般將車型分為8個(gè)類型，如表1所示。調(diào)查器應(yīng)具備對(duì)這8種車型的分類調(diào)查統(tǒng)計(jì)功能[1，2]；

?

(5)可以方便查看各車型統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

3.交通量調(diào)查器的設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的功能需求分析，以單片機(jī)為核心構(gòu)成一個(gè)調(diào)查器系統(tǒng)?？刂菩酒x用ATMEL的AT89S52型單片機(jī)，AT89S52是AT89S系列51單片機(jī)，完全兼容8051和AT89C51，其ISP在線編程技術(shù)既降低了編程器所需成本也無(wú)需反復(fù)拔插芯片，性價(jià)比較高。從功能上來(lái)看，便攜式交通量調(diào)查器需要一系列的設(shè)置和選定工作，并且要求其結(jié)果能即時(shí)顯示和查詢，因此可以考慮在AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加矩陣鍵盤(pán)模塊和LED數(shù)碼管顯示模塊構(gòu)成硬件平臺(tái)，同時(shí)編寫(xiě)軟件系統(tǒng)，使調(diào)查操作按要求完成。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。系統(tǒng)包括主控芯片模塊、鍵盤(pán)矩陣模塊和LED數(shù)碼管顯示模塊。

3.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主控芯片為AT89S52單片機(jī)，由5V直流電源供電。AT89S52的第20引腳接地；第40引腳接5V電源端；第18、19腳與24MHz的晶振和電容器構(gòu)成自激振蕩器為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)，第9腳為復(fù)位腳。顯示部分采用兩個(gè)4位8段LED數(shù)碼塊，P0口連接段選信號(hào)，位選由P1口連接。LED由8個(gè)NPN型三極管驅(qū)動(dòng)。P2口的高低4位連接鈕子開(kāi)關(guān)構(gòu)成一個(gè)4*4的鍵盤(pán)。系統(tǒng)總體布局如圖2所示。

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)定

根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，鍵盤(pán)中1、2行共8個(gè)按鍵用作車型的選擇控制鍵，分別對(duì)應(yīng)8種車型的選定。其中每個(gè)按鍵的按下，即表示選擇了該車型，同時(shí)也代表對(duì)該車型進(jìn)行了一次計(jì)數(shù)的操作。鍵盤(pán)第3、4行為周期設(shè)置和調(diào)查數(shù)據(jù)查詢按鍵區(qū)，包含調(diào)查周期的長(zhǎng)短設(shè)定、數(shù)據(jù)查詢時(shí)的車型和周期的選擇等。鍵盤(pán)各鍵的功能定義如圖3所示。

3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)主要包括初始化、定時(shí)器中斷、鍵盤(pán)掃描、LED動(dòng)態(tài)顯示等模塊以及相應(yīng)的功能子程序。系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后首先進(jìn)行初始化定時(shí)器和相關(guān)參數(shù)的工作，然后進(jìn)入循環(huán)等待，定時(shí)掃描鍵盤(pán)判斷返回值并轉(zhuǎn)入到相應(yīng)的功能子程序中。主程序流程如圖5所示。

4.交通量調(diào)查器的使用

(1)車型記數(shù)

系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后即自動(dòng)進(jìn)入記數(shù)模式。鍵盤(pán)中車型記數(shù)區(qū)的8個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)了需要調(diào)查統(tǒng)計(jì)的8種車型，如表1所示。使用者按下相應(yīng)車型的按鈕即可進(jìn)行一次記數(shù)操作，同一按鈕每按下一次代表該車型記錄增加1。

(2)調(diào)查周期設(shè)置

系統(tǒng)可以靈活設(shè)置調(diào)查周期時(shí)長(zhǎng)。進(jìn)入鍵盤(pán)中調(diào)查周期設(shè)置區(qū)，按下‘周期設(shè)定’按鈕即進(jìn)入周期設(shè)置模式。在該模式中可以通過(guò)控制“時(shí)間增加”或“時(shí)間減少”按鈕來(lái)設(shè)定調(diào)查周期的長(zhǎng)度，設(shè)置完成后需要按下“確定”按鈕進(jìn)行確認(rèn)。周期設(shè)置模式時(shí)不影響正在進(jìn)行的調(diào)查工作，只要按下“車型記數(shù)區(qū)”的任意按鈕，系統(tǒng)將返回到記數(shù)模式工作，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。

(3)調(diào)查數(shù)據(jù)查詢

系統(tǒng)運(yùn)行中可以即時(shí)查詢統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。進(jìn)入鍵盤(pán)中調(diào)查數(shù)據(jù)查詢區(qū)，按下“進(jìn)入查詢”按鈕即進(jìn)入查詢模式。在該模式中可以通過(guò)控制“選擇下一周期”或“選擇上一周期”按鈕來(lái)選定需要查詢的周期。選定周期后，可以通過(guò)“車型選擇”按鈕來(lái)逐一查看該周期中的各種車型的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。查詢模式時(shí)不影響正在進(jìn)行的調(diào)查工作，只要按下“車型記數(shù)區(qū)”的任意按鈕，系統(tǒng)將返回到記數(shù)模式工作，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。

5.結(jié)語(yǔ)

經(jīng)實(shí)踐證明，這種以單片機(jī)為控制器的便攜式交通量調(diào)查器具有準(zhǔn)確可靠、簡(jiǎn)單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，性價(jià)比較高。在交通量調(diào)查工作中可以替代傳統(tǒng)的紙筆記錄方式，比較適合于在校交通相關(guān)專業(yè)學(xué)生所進(jìn)行的交通調(diào)查實(shí)踐工作。其功能還可進(jìn)一步的擴(kuò)展，也可以用于其它某些統(tǒng)計(jì)用途上。

[1]杜林，張韻，王賦攀.面向?qū)嵺`教學(xué)的交通量調(diào)查儀研究[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng).2009，6：149-150.

[2]魏青.面向交通調(diào)查的數(shù)據(jù)采集設(shè)備及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[D].贛州：江西理工大學(xué)，2007.

[3]李綱，邱榮祖，林宇洪，郭建鋼.基于VBA技術(shù)的交通調(diào)查實(shí)習(xí)軟件的研制[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，27(5)：59-62.

[4]王一然.基于單片機(jī)的城市信號(hào)控制混合交通模擬器件設(shè)計(jì)[J].科技信息.2010，22：478.