用的是LPC1778芯片，LPC1778是恩智浦公司的ARMCortex-M3的32位微控制器產品，高達512KB的片上閃存程序存儲器，96KB的片上SRAM，4 KB的片上EEPROM，增強的I2C總線接口，一個開漏輸出支持，12位的模擬-數(shù)字轉換器(ADC)，四個通用定時器/計數(shù)器，一個獨立的電源域的實時時鐘(RTC)，單3.3V電源供電(2.4 V至3.6 V)，溫度范圍為-40°C至85°C，具有睡眠，深度睡眠，掉電和深度掉電4種低功耗模式。
[0029]圖4是本實用新型無線模塊電路原理圖，無線通信模塊應用了最新的支持Zigbee無線通訊協(xié)議的處理器芯片CC2530實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，CC2530是一個真正的片上系統(tǒng)(SoC),能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網絡節(jié)點，增強型8051 CPU，系統(tǒng)內可編程閃存，8-KB RAM和許多其它強大的功能，具有不同的運行模式，尤其適應超低功耗要求的系統(tǒng)。Zigbee協(xié)議是基于IEEE 802.15.4，具有高可靠、高性價比網絡應用規(guī)格，具有低功耗、低成本、低速率、免執(zhí)照頻段等特點，相比其他無線通訊方式便捷經濟，并具備自組織網的能力，任意一個檢測節(jié)點可以自主式的加入Zigbee無線通信網絡，簡捷方便的實現(xiàn)信息的傳遞。因為Zigbee協(xié)議功耗低，本實用新型所提出的一種基于地磁的無線車輛檢測器的檢測節(jié)點可連續(xù)工作半年至一年，維護簡單。
[0030]圖5是本實用新型的微處理器模塊中數(shù)據(jù)存儲單元電路，存儲單元是Flash芯片MX25L12835F，與微處理器之間通過SPI總線方式通信，微處理器將車輛交通數(shù)據(jù)暫時存放在MX25L12835F中，通過對微處理器設置固定時間間隔，將存放的數(shù)據(jù)周期性的發(fā)送至無線模塊。
[0031]圖6是本實用新型工作各狀態(tài)指示電路圖，具體實施時，可通過觀察三個發(fā)光二極管了解車輛檢測器的工作情況。POWER為電源指示燈，電源供電正常時，POWER 二極管常亮，當出現(xiàn)無電源供電，POWER 二極管熄滅，電源電壓供電不足，POWER 二極管閃亮；RUN為運行指示燈，整個車輛檢測器正常穩(wěn)定運行，RUN 二極管常亮，當運行遇到故障時，F(xiàn)AULT 二極管閃亮，提示工作人員需要對設備進行檢修。
[0032]圖7是本實用新型組網無線傳輸?shù)氖疽鈭D，在車道I和車道2的路中央分別放置兩個車輛檢測器檢測節(jié)點，網絡中還存在路由節(jié)點和協(xié)調器，一般放置在道路的旁側，路由節(jié)點主要負責車輛信息數(shù)據(jù)包的路由選擇，擴展網絡的通訊范圍，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，協(xié)調器主要用于管理網絡的組建，維護，控制車輛檢測器節(jié)點的加入，車輛檢測器檢測節(jié)點按照一定的時間間隔通過路由端將車輛交通數(shù)據(jù)發(fā)送至協(xié)調器，最終在上位機端處能夠實現(xiàn)對路況的監(jiān)控。
[0033]圖8是本實用新型車輛行駛方向判定原理示意圖，根據(jù)圖3中所示檢測器的擺放位置，X軸垂直于車輛行駛方向，Z軸垂直于路面，傳感器的Y軸為敏感軸，正方向指向南。當車輛由北向南行駛時，地磁場的磁力線會偏向具有鐵磁性的車輛，背離敏感軸的正方向，傳感器的輸出減小，并出現(xiàn)一個最小值，隨著車輛的靠近，輸出逐漸增大至背景磁場大小，繼續(xù)向右行駛后，地磁場的磁力線都將偏向傳感器敏感軸的正方向，傳感器輸出增大并有一個峰值，車輛行駛遠離后，傳感器輸出恢復背景磁場大小。當車輛由南向北反方向行駛時，傳感器的輸出為由北向南行駛時的鏡反射，地球磁場的磁力線會首先被吸引偏向車輛，沿著傳感器Y軸的正方向，引起輸出的增大，之后隨著車輛的行駛，磁力線的偏向背離敏感軸的正方向，輸出減小。通過對傳感器輸出曲線的觀察，判定最大值和最小值的出現(xiàn)順序，實現(xiàn)對車輛行駛方向的精確判定。
[0034]圖9是本實用新型微處理器內部的車輛檢測算法流程示意圖，檢測器上電后進行初始化，計算背景磁場基準值。由于檢測器長時間工作，傳感器輸出信息基準值會產生漂移，對車輛檢測的判定存在嚴重影響，因此在車輛檢測算法中，設定在檢測無車輛時，檢測器內部對磁場基準值進行動態(tài)更新，通過判定車輛擾動信號是否超過閾值來檢測是否有車輛駛過，進而實現(xiàn)對車流量的計數(shù)，閾值必須經過多次對車輛的實際檢測來選取。
【主權項】
1.一種基于地磁的無線車流量及車輛行駛方向檢測器，其特征在于:包含微控制器模塊以及與其連接的磁阻傳感器模塊、工況指示模塊、存儲器模塊和電源模塊；所述磁阻傳感器模塊用于實時檢測車輛擾動地磁信號，所述微控制器模塊用于根據(jù)接收的車輛擾動地磁信號獲取車流量以及車輛行駛方向，所述存儲器模塊用于實時存儲通過微控制器模塊獲取的車流量以及車輛行駛方向，所述工況指示模塊用于實時顯示檢測器的工作狀態(tài)，所述電源模塊為微控制器模塊、磁阻傳感器模塊、工況指示模塊和存儲器模塊提供所需電能。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于地磁的無線車流量及車輛行駛方向檢測器，其特征在于:所述磁阻傳感器模塊采用三軸AMR傳感器HMC5883L。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于地磁的無線車流量及車輛行駛方向檢測器，其特征在于:所述微控制器模塊的芯片型號為LPC1778。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于地磁的無線車流量及車輛行駛方向檢測器，其特征在于:所述存儲器模塊的芯片型號為MX25L12835F。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于地磁的無線車流量及車輛行駛方向檢測器，其特征在于:所述電源模塊采用可充電鋰電池。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于地磁的無線車流量及車輛行駛方向檢測器，包含微控制器模塊以及與其連接的磁阻傳感器模塊、工況指示模塊、存儲器模塊和電源模塊；磁阻傳感器模塊用于實時檢測車輛擾動地磁信號，微控制器模塊用于根據(jù)接收的車輛擾動地磁信號獲取車流量以及車輛行駛方向，存儲器模塊用于實時存儲通過微控制器模塊獲取的車流量以及車輛行駛方向，工況指示模塊用于實時顯示檢測器的工作狀態(tài)，電源模塊為微控制器模塊、磁阻傳感器模塊、工況指示模塊和存儲器模塊提供所需電能。本實用新型安裝維護便捷，無需封鎖道路以及大面積鑿開路基；通過無線傳輸方式快速有效的實現(xiàn)對車輛信息的通信，穩(wěn)定性高且成本低。
【IPC分類】G08G1-042, G08G1-056, G08G1-065
【公開號】CN204537444
【申請?zhí)枴緾N201520265291
【發(fā)明人】侯榮濤, 周彬, 趙曉平
【申請人】南京信息工程大學
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月28日