基于ZigBee的可充电微型车辆传感器设计

2009-08-12 22:25:59来源: 互联网

一. 引言

  目前,高速公路和城市交通问题是世界各国的普遍性问题,它直接影响经济的发展和人们的生活。智能交通系统(ITS)是解决日益严重的高速公路和城市交通问题的有效途径,车辆检测器则是ITS中最重要的交通数据采集设备之一。感应线圈式车辆检测传感器因其具有稳定性好,性价比高等优点,故在工程上应用最广 [1]。但现有的感应线圈式车辆传感器还存在一些缺点,如感应线圈的体积太大(1m×2m),需要安装馈线,安装工程量大,安装时需要阻断交通,感应线圈极易损坏,损坏后难于修复,使用寿命短等等[2]。另外,为了避免漏检车辆,需要在路口安装多台车辆检测器,将检测数据通过电缆向上位机传输,并实现网络传输。为了解决这些问题,早在上世纪70年代末,J.F. Scarzello[3]就提出了一种利用射频方式通信的磁性检测器,以便省掉馈线的安装,降低安装工程量。本文根据国内外车辆检测器技术的发展,采用微型线圈,并将单片机控制技术和新型的短距离无线接入技术ZigBee引入车辆传感器的设计中,不仅可以省去通信电缆的安装,降低安装工程量,还可以安全可靠地实现数据传输和网络互联,从而开发出适用性更强的车辆传感器。

二.硬件设计

  感应线圈式车辆检测传感器由探测模块、电源模块、控制模块和通信模块组成,其原理框图如图1所示。探测模块是一个由探测线圈和反相器构成振荡器的选频模块;控制模块采用具有智能控制功能的低功耗单片机MSP430F149,用于测量振荡器频率的变化来判断是否有车辆通过,并管理和协调系统各部分的工作;电源模块采用可充电电池为车辆传感器供电; 发射模块用于与外界通信,发送检测到的相关信息。下面仅对主要电路的设计进行说明。

              图1 感应线圈式车辆检测器原理框图

2.1探测模块的设计

  探测模块是一个由探测线圈和反相器构成振荡器的选频模块[4]。由于传感器的振荡频率包含了被测信息,保持短期频率的稳定性十分关键;而且好的振荡波形有利于单片机测频,减少误判和漏判的发生。因此,从工作频段、频率稳定性和振荡波形三方面考虑,本文采用了电容三点式振荡电路[5~6]。另外,为了便于单片机测量,设计中加入了整形电路,其功能是将振荡电路产生的正弦信号整形成同频率的方波信号。具体电路如图2所示。

 

[1] [2] [3] [4]

关键字:ZigBee  可充电  传感器

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2009/0812/article_1164.html
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