1 检测算法综述

常规的单线圈检测器能够检测一段时间内的车流量和道路占有率，对于每一个埋设线圈的车道，两个基本参数定义如下：

其中：qi为第i个采样周期的交通流量；Ni为第i个采样周期通过线圈的车辆数；Oi为第i个采样周期的道路占有率；tj为第i个采样周期第j辆车的线圈占有率时间。

对交通管理和控制来说，车辆速度是一个能反映路况和交通中出现的问题的重要参数，但是单线圈却不能直接测量车辆速度，这里利用了环形双线圈来测量车速，并且可以测量车长用于对车型的模糊识别。

环形双线圈测量车辆速度和长度原理如图1所示。

测量出车辆进人线圈1到进入线圈2的时间间隔t0，进入线圈2到离开线圈2的时间间隔t1，在已知线圈的宽度为l0，线圈间距为l1的情况下，则车速为：

2 系统硬件结构

考虑到本系统对主控制器的要求较高同时需要低成本，所以最终选用了Philips公司出品的基于ARM7TDMI-S内核的低功耗处理器LPC2131作为系统的主控制器。

本系统主要完成以下的工作：从现在采集的模拟信号通过整形滤波，脉冲计数之后，进入ARM处理器LPC2131进行数据处理，再经过串口传输到PC机上进行显示处理；通过JTAG接口下载程序到FLASH存储器，并可以进行仿真调试。该系统组成硬件框图如图2所示。

数据采集部分主要由环形线圈车辆检测器、CPLD和整形滤波电路组成。

图1中的时间参数t0，t1使用LPC2131的定时器0和定时器1分别对进行测量。当连接着线圈1的车辆检测器感应到车辆到达线圈1时，将产生一个短脉冲启动定时器0，同时启动CPLD计数。当车辆到达线圈2时，连接着线圈2的检测器将产生一个反映车辆通过过程的长脉冲，这个长脉冲用于停止定时器0和启动，停止定时器1。

系统的控制部分主要由LPC2131和他的扩展电路构成。本系统使用外部11.059 2 MHz晶振，原因是使串口波特率更精确，同时能支持LPC2131微控制器芯片内部PLL及ISP功能。

LPC2131微控制器的内核和I／O使用同一电源电压，只需单电源3.3 V供电。为了方便进行现场实验，本系统采用USB供电。由USB接口输入5 V直流电源，经过电感限制瞬态电流，电容滤波，然后通过稳压芯片将电源稳压至3.3 V。由于系统是3.3 V系统，所以在串口通信电路中要使用SP3232E进行RS 232电平转换，如图4所示。

3 系统软件实现

在本系统中，由于数据采集量较大而且要进行车速、流量等计算，为了减小程序设计的复杂性，使用ADS集成开发环境进行程序设计。

软件实现采用嵌入式操作系统μC／OS-11。μC／OS-II是一个完整、可移植、可固化及可剪裁的占先式实时多任务内核。至今，从8位到64位，μC／OS-II已经在超过40种不同架构的微处理器上运行，将μC／OS-II移植到ARM平台上，能够更深入地了解实时操作系统的构造，加快在ARM平台上的应用和开发，并为更高层次上的扩展和改进打下基础。

根据μC／OS-II的要求，移植μC／OS-II到一个新的体系结构上需要提供3个文件：OS_CPU.H(C语言头文件)，OS_CPU_C.C(C程序源文件)及OS_CPU_A.ASM(汇编程序源文件)，其中OS_CPU_A.ASM在某些情况下不需要，但极其罕见。简单地说，移植μC／OS-Il需要在OS_CPU.H包含几个类型的定义和几个常数的定义，在OS_CPU_C.C和OS_CPU_A.ASM中包含几个函数的定义和时钟节拍中断服务程序的代码。

系统检测交通流参数主流程如图5所示。

4 结 语

本文基于Philips公司最新的ARM7内核微处理器LPC2131实现了道路交通参数检测系统的设计。LPC2131使用简单、开发容易、具有较高的性价比，非常适用于嵌入式系统中。经过现场及大量模拟现场的实验验证该设计方案合理可行，可检测道路的车流量计数、车速、车长等信息。