P89LPC932A1是增強(qiáng)型51處理器，指令執(zhí)行時(shí)間2~4個(gè)時(shí)鐘周期，選用7.328MHz外部無源晶振作為時(shí)鐘，適用電壓范圍寬，能工作在低功耗狀態(tài)，又能獲得6倍于普通51處理器的處理速度。+3.3V直流電源供電，使用ICP在電路編程，連接VDD、VSS、P0.5、P0.4、RST，5個(gè)引腳實(shí)現(xiàn)編程。系統(tǒng)閑置時(shí)自動(dòng)進(jìn)入掉電模式，降低功耗。MCU配有存儲(chǔ)模塊、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路。

FM24CL04是Ramtron公司的一款4KB(512B×8)的非易失性存儲(chǔ)器，使用兩線I2C通信協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)8腳封裝。地址引腳A1、A2接地，其訪問地址是0xA0或者0xA1，其中0xA0尋址前256B(一頁)，0xA1尋址后256B。P89LPC932A1的SCL、SDA是開漏輸出，這兩條線上各接一個(gè)10kΩ上拉電阻，與FM24CL04的SCL、SDA引腳連接。WP與CPU的I/O引腳相連，通過I/O控制芯片的寫保護(hù)。

1.5 射頻發(fā)射和接收模塊

PTR8000+是基于RF905射頻通信芯片的嵌入式無線通信模塊，接收、發(fā)送均可。+3.3V直流電源供電，掉電工作模式下靜態(tài)電流2.5μA，通過SPI接口連接到CPU。系統(tǒng)使用了四種工作模式：配置模式、SPI編程模式、發(fā)射/接收模式和掉電模式。在配置模式下，CPU通過SPI接口配置PTR8000+工作參數(shù)，然后進(jìn)入發(fā)射/接收模式通過SPI接口與單片機(jī)數(shù)據(jù)通信，有CRC校驗(yàn)。閑置時(shí)進(jìn)入掉電模式，降低系統(tǒng)功耗。

2 系統(tǒng)程序流程圖

系統(tǒng)軟件功能實(shí)現(xiàn)由C語言編寫調(diào)試，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析計(jì)算以及數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)顯示等功能，主程序流程圖如圖4所示。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)和軟件計(jì)算

傳感器采集到X、Y、Z 三維軸方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度，空間磁場(chǎng)強(qiáng)度可通過矢量合成公式求得：

圖5是根據(jù)一輛桑塔納轎車正向通過時(shí)分別在3m、10m遠(yuǎn)處測(cè)得磁場(chǎng)數(shù)值繪制的曲線圖。隨著距離增加，磁場(chǎng)變化迅速減弱，所以此監(jiān)測(cè)裝置適合安裝在距車輛10m以內(nèi)的地方。

3.1 車速計(jì)算

從圖5中可以看到，車輛通過傳感器時(shí)磁場(chǎng)變化幅度并不總是相同的，地磁場(chǎng)畸變最大處發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)通過傳感器的時(shí)刻[5]。在相距30m的同側(cè)路邊安裝兩個(gè)傳感裝置，CPU分別記錄畸變最大值的時(shí)刻，并發(fā)送給接收裝置。兩個(gè)時(shí)刻時(shí)間差值就是發(fā)動(dòng)機(jī)通過30m距離所用的時(shí)間，根據(jù)ν=Δs/Δt，顯示裝置CPU計(jì)算出車輛行駛速度ν。時(shí)鐘芯片選用時(shí)間精度百分之一秒的PCF8353，通過CPU的I/O接口控制。

3.2 方向判斷

車輛分別從正向和逆向通過時(shí)，磁場(chǎng)擾動(dòng)幅值相同，但是正向通過時(shí)磁場(chǎng)先減弱然后增強(qiáng)，逆向通過時(shí)相反，磁場(chǎng)先增強(qiáng)然后減弱。車輛駛過時(shí)地磁力線向車輛彎曲，如果車輛迎著磁軸方向駛來（逆向），地磁力線向磁軸方向彎曲，磁場(chǎng)增強(qiáng)，如圖6所示。計(jì)算時(shí)濾掉磁場(chǎng)本身的微小波動(dòng)和遠(yuǎn)處車輛的干擾，判斷地磁場(chǎng)增強(qiáng)還是減弱，得出車輛行駛方向。

3.3 車輛類型判斷

不同類型的車輛駛過，對(duì)地磁場(chǎng)的擾動(dòng)各有特點(diǎn)[5]，例如面包車通過時(shí)，X軸磁場(chǎng)變化頻率低；轎車通過時(shí)，X軸磁場(chǎng)變化頻率較高，但是能量集中在第一個(gè)波峰和波谷，如圖7所示。將不同類型的磁場(chǎng)擾動(dòng)模式存放到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器里，對(duì)測(cè)得的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)識(shí)別、匹配，判斷通過車輛的車型。

此監(jiān)測(cè)裝置靈敏度高，穩(wěn)定性和可靠性良好，溫度范圍寬，能準(zhǔn)確計(jì)算車輛速度、方向并顯示到達(dá)時(shí)間、車型等信息。設(shè)計(jì)采用低功耗元件，無工作時(shí)自動(dòng)進(jìn)入掉電模式進(jìn)一步降低功耗，體積小巧，易安裝，可以完全替代傳統(tǒng)的電流線圈的探測(cè)模式。測(cè)量過程無接觸，通過無線射頻發(fā)射模塊發(fā)射數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了較遠(yuǎn)距離的監(jiān)控。裝置可安裝在停車場(chǎng)、高速路口、街道旁邊，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛信息，方便智能。

參考文獻(xiàn)

[1] Moon Ho Kang，Byoung Wook Choi，Kyung Chul Koh，et al. Experimental study of a vehicle detector with an AMR sensor[J]. Sensors and Actuators A，2005，118(2)：278-284.
     [2] 李希勝，于廣華.各向異性磁阻傳感器在車輛探測(cè)中的應(yīng)用[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，28(6)：587-590.
     [3] 裴軼，虞南方，劉奇，等.各向異性磁阻傳感器的原理及其應(yīng)用[J].儀表技術(shù)與傳感器，2004(8)：26-27，32.
     [4] 喬建忠，李艷，文豐.一種各向異性磁阻傳感器在車輛探測(cè)中的應(yīng)用[J].傳感器與微系統(tǒng)，2009，28(5)：106-108.
     [5] Jose Pelegri Sebastia，Jorge Alberola Lluch，J. Rafael Lajara Vizcaino. Signal conditioning for GMR magnetic sensors Applied to traffic speed monitoring GMR sensors[J].  Sensors and Actuators A，2007，137：230-235.