基于單片機的便攜式交通量調查器設計

李樂

(西南科技大學計算機科學與技術學院，四川綿陽621010)

1.引言

交通量的調查統計數據是交通規劃的重要參數。獲取準確的交通量數據，是進行信號控制、交通方案組織的重要前提。傳統的交通量調查方法主要是人工計數法和浮動車法。其中人工計數法是指由人工定點對交通流進行觀測與記錄。該方法應用比較靈活，采用簡單的紙筆記錄形式來對某一地點的交通流量進行統計。對在校的交通工程學生而言，基于人工計數法的交通量調查活動是一項重要的學科實踐工作。

傳統的人工調查方式以紙筆為主要工具，調查員在統計過程中容易發生誤計、錯計、漏計等情況，造成某種程度上的數據偏差，且效率較低[1]。針對這一情況，本文提出了一種便攜式的專用交通量調查器的設計方案，以取代以紙筆作為基本調查工具。該系統以單片機為控制核心，包括記錄和顯示模塊，具有操作簡單、準確可靠的特點。

2.交通量調查器的功能需求

在功能上，該調查器應具備以下幾個方面功能：

(1)體積小重量輕，便于攜帶；

(2)成本低廉，可重復使用；

(3)可以設定調查周期，調查周期通常選擇15分鐘、30分鐘或其它時長，調查器應具備調查周期的設定功能；

(4)可以選擇調查車型，根據相關規范，一般將車型分為8個類型，如表1所示。調查器應具備對這8種車型的分類調查統計功能[1，2]；

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(5)可以方便查看各車型統計數據。

3.交通量調查器的設計

根據對系統的功能需求分析，以單片機為核心構成一個調查器系統。控制芯片選用ATMEL的AT89S52型單片機，AT89S52是AT89S系列51單片機，完全兼容8051和AT89C51，其ISP在線編程技術既降低了編程器所需成本也無需反復拔插芯片，性價比較高。從功能上來看，便攜式交通量調查器需要一系列的設置和選定工作，并且要求其結果能即時顯示和查詢，因此可以考慮在AT89S52單片機最小系統的基礎上，增加矩陣鍵盤模塊和LED數碼管顯示模塊構成硬件平臺，同時編寫軟件系統，使調查操作按要求完成。系統總體框圖如圖1所示。系統包括主控芯片模塊、鍵盤矩陣模塊和LED數碼管顯示模塊。

3.1 系統硬件設計

系統主控芯片為AT89S52單片機，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的晶振和電容器構成自激振蕩器為單片機提供時鐘信號，第9腳為復位腳。顯示部分采用兩個4位8段LED數碼塊，P0口連接段選信號，位選由P1口連接。LED由8個NPN型三極管驅動。P2口的高低4位連接鈕子開關構成一個4*4的鍵盤。系統總體布局如圖2所示。

3.2 系統功能設定

根據系統的功能需求，鍵盤中1、2行共8個按鍵用作車型的選擇控制鍵，分別對應8種車型的選定。其中每個按鍵的按下，即表示選擇了該車型，同時也代表對該車型進行了一次計數的操作。鍵盤第3、4行為周期設置和調查數據查詢按鍵區，包含調查周期的長短設定、數據查詢時的車型和周期的選擇等。鍵盤各鍵的功能定義如圖3所示。

3.3 系統軟件設計

軟件系統主要包括初始化、定時器中斷、鍵盤掃描、LED動態顯示等模塊以及相應的功能子程序。系統開機后首先進行初始化定時器和相關參數的工作，然后進入循環等待，定時掃描鍵盤判斷返回值并轉入到相應的功能子程序中。主程序流程如圖5所示。

4.交通量調查器的使用

(1)車型記數

系統開機后即自動進入記數模式。鍵盤中車型記數區的8個按鍵對應了需要調查統計的8種車型，如表1所示。使用者按下相應車型的按鈕即可進行一次記數操作，同一按鈕每按下一次代表該車型記錄增加1。

(2)調查周期設置

系統可以靈活設置調查周期時長。進入鍵盤中調查周期設置區，按下‘周期設定’按鈕即進入周期設置模式。在該模式中可以通過控制“時間增加”或“時間減少”按鈕來設定調查周期的長度，設置完成后需要按下“確定”按鈕進行確認。周期設置模式時不影響正在進行的調查工作，只要按下“車型記數區”的任意按鈕，系統將返回到記數模式工作，數據不會丟失。

(3)調查數據查詢

系統運行中可以即時查詢統計數據。進入鍵盤中調查數據查詢區，按下“進入查詢”按鈕即進入查詢模式。在該模式中可以通過控制“選擇下一周期”或“選擇上一周期”按鈕來選定需要查詢的周期。選定周期后，可以通過“車型選擇”按鈕來逐一查看該周期中的各種車型的統計數據。查詢模式時不影響正在進行的調查工作，只要按下“車型記數區”的任意按鈕，系統將返回到記數模式工作，數據不會丟失。

5.結語

經實踐證明，這種以單片機為控制器的便攜式交通量調查器具有準確可靠、簡單實用的優點，性價比較高。在交通量調查工作中可以替代傳統的紙筆記錄方式，比較適合于在校交通相關專業學生所進行的交通調查實踐工作。其功能還可進一步的擴展，也可以用于其它某些統計用途上。

[1]杜林，張韻，王賦攀.面向實踐教學的交通量調查儀研究[J].科技經濟市場.2009，6：149-150.

[2]魏青.面向交通調查的數據采集設備及數據分析系統開發[D].贛州：江西理工大學，2007.

[3]李綱，邱榮祖，林宇洪，郭建鋼.基于VBA技術的交通調查實習軟件的研制[J].實驗室研究與探索，2008，27(5)：59-62.

[4]王一然.基于單片機的城市信號控制混合交通模擬器件設計[J].科技信息.2010，22：478.