基于单片机的便携式交通量调查器设计

2011-04-16李乐

电脑与电信 2011年4期

李乐

(西南科技大学计算机科学与技术学院，四川绵阳621010)

1.引言

交通量的调查统计数据是交通规划的重要参数。获取准确的交通量数据，是进行信号控制、交通方案组织的重要前提。传统的交通量调查方法主要是人工计数法和浮动车法。其中人工计数法是指由人工定点对交通流进行观测与记录。该方法应用比较灵活，采用简单的纸笔记录形式来对某一地点的交通流量进行统计。对在校的交通工程学生而言，基于人工计数法的交通量调查活动是一项重要的学科实践工作。

传统的人工调查方式以纸笔为主要工具，调查员在统计过程中容易发生误计、错计、漏计等情况，造成某种程度上的数据偏差，且效率较低[1]。针对这一情况，本文提出了一种便携式的专用交通量调查器的设计方案，以取代以纸笔作为基本调查工具。该系统以单片机为控制核心，包括记录和显示模块，具有操作简单、准确可靠的特点。

2.交通量调查器的功能需求

在功能上，该调查器应具备以下几个方面功能：

(1)体积小重量轻，便于携带；

(2)成本低廉，可重复使用；

(3)可以设定调查周期，调查周期通常选择15分钟、30分钟或其它时长，调查器应具备调查周期的设定功能；

(4)可以选择调查车型，根据相关规范，一般将车型分为8个类型，如表1所示。调查器应具备对这8种车型的分类调查统计功能[1，2]；

(5)可以方便查看各车型统计数据。

3.交通量调查器的设计

根据对系统的功能需求分析，以单片机为核心构成一个调查器系统。控制芯片选用ATMEL的AT89S52型单片机，AT89S52是AT89S系列51单片机，完全兼容8051和AT89C51，其ISP在线编程技术既降低了编程器所需成本也无需反复拔插芯片，性价比较高。从功能上来看，便携式交通量调查器需要一系列的设置和选定工作，并且要求其结果能即时显示和查询，因此可以考虑在AT89S52单片机最小系统的基础上，增加矩阵键盘模块和LED数码管显示模块构成硬件平台，同时编写软件系统，使调查操作按要求完成。系统总体框图如图1所示。系统包括主控芯片模块、键盘矩阵模块和LED数码管显示模块。

3.1 系统硬件设计

系统主控芯片为AT89S52单片机，由5V直流电源供电。AT89S52的第20引脚接地；第40引脚接5V电源端；第18、19脚与24MHz的晶振和电容器构成自激振荡器为单片机提供时钟信号，第9脚为复位脚。显示部分采用两个4位8段LED数码块，P0口连接段选信号，位选由P1口连接。LED由8个NPN型三极管驱动。P2口的高低4位连接钮子开关构成一个4*4的键盘。系统总体布局如图2所示。

3.2 系统功能设定

根据系统的功能需求，键盘中1、2行共8个按键用作车型的选择控制键，分别对应8种车型的选定。其中每个按键的按下，即表示选择了该车型，同时也代表对该车型进行了一次计数的操作。键盘第3、4行为周期设置和调查数据查询按键区，包含调查周期的长短设定、数据查询时的车型和周期的选择等。键盘各键的功能定义如图3所示。

3.3 系统软件设计

软件系统主要包括初始化、定时器中断、键盘扫描、LED动态显示等模块以及相应的功能子程序。系统开机后首先进行初始化定时器和相关参数的工作，然后进入循环等待，定时扫描键盘判断返回值并转入到相应的功能子程序中。主程序流程如图5所示。

4.交通量调查器的使用

(1)车型记数

系统开机后即自动进入记数模式。键盘中车型记数区的8个按键对应了需要调查统计的8种车型，如表1所示。使用者按下相应车型的按钮即可进行一次记数操作，同一按钮每按下一次代表该车型记录增加1。

(2)调查周期设置

系统可以灵活设置调查周期时长。进入键盘中调查周期设置区，按下‘周期设定’按钮即进入周期设置模式。在该模式中可以通过控制“时间增加”或“时间减少”按钮来设定调查周期的长度，设置完成后需要按下“确定”按钮进行确认。周期设置模式时不影响正在进行的调查工作，只要按下“车型记数区”的任意按钮，系统将返回到记数模式工作，数据不会丢失。

(3)调查数据查询

系统运行中可以即时查询统计数据。进入键盘中调查数据查询区，按下“进入查询”按钮即进入查询模式。在该模式中可以通过控制“选择下一周期”或“选择上一周期”按钮来选定需要查询的周期。选定周期后，可以通过“车型选择”按钮来逐一查看该周期中的各种车型的统计数据。查询模式时不影响正在进行的调查工作，只要按下“车型记数区”的任意按钮，系统将返回到记数模式工作，数据不会丢失。