success_系列单片机线圈检测的设计与实现

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1、基于C8051F系列单片机线圈检测的设计与实现郭晏（东南大学仪器科学与工程系22002114）摘要：近年来线圈检测在智能交通系统得到了广泛应用，且正在逐步推广应用到其他领域。本文首先介绍了线圈检测的原理，并在此基础上针对线圈检测易受外界环境因素的影响，提出一种软件动态刷新基准的方法来提高检测的可靠性和准确性，然后详细讨论了基于C8051F系列单片机实现此类检测器软硬件设计的要点，并给出了外围线圈检测电路原理图。关键词：C8051F系列单片机；线圈检测；可编程计数器阵列。Abstract：Recently，coildetectorisa

2、ppliedinintelligentcommunicationsystempopularlyandisgraduallyapplyingtootherfields.Thispaperfirstlyintroducestheprincipleofcoildetectorandpresentsamethodofdynamicallyrefreshingthestandardinsoftwareforthisdetectorissensibletotheenvironment.Thismethodcanimprovethereliabil

3、ityandaccuracyofdetection.Then,itdiscussesaboutdesigningdetectorsbasedonC8051FseriesMCUindetail.Meanwhile,theschematicofperipherycircuitispresented.一、引言随着我国经济的发展，智能交通行业也已悄然兴起，车辆检测器作为交通信息采集的一个重要组成部分，越来越受到业内人士的关注。车辆检测器以机动车辆为检测目标，检测车辆的通过或存在状况，其作用是为智能交通控制系统提供足够的信息以便进行最优的控制。

4、目前国际上常用的车辆检测器，主要有环形线圈车辆检测器，视频车辆检测器和微波车辆检测器，其中环形线圈车辆检测器由于其高准确率，低成本，及高可靠性而被大量使用，并且线圈检测在一些非传统领域也得到了推广和应用。二、原理线圈检测是一种基于电磁感应原理的检测器，传感器线圈为通过有一定电流的环形线圈#当被检测铁质物体通过线圈切割磁力线#引起线圈回路电感量的变化，检测器通过检测该电感变化量就可以检测出被测物体的存在。检测这个电感变化量一般来说有两种方式：一种是利用相位锁存器和相位比较器，对相位的变化进行检测，另一种方式则是利用由环形线圈构成回路的耦

5、合电路对其振荡频率进行检测。本文采用了后一种检测方式，但线圈检测易受湿度、温度等外界环境的影响#在一些产品中采用实时检测的同时检测环境温度、湿度来动态调整检测基准。虽然这种实现方案提高了准确性，但同时也提高了成本，增加了设计的复杂度。针对这种情况，我们提出了一种软件动态刷新检测基准的方法，并采用C8051F系列单片机的片上资源PCA对线圈频率进行检测，有效提高了检测的准确性和可靠性。三、硬件电路线圈检测的硬件电路如图1所示，上半部分是共基放大电路的电容反馈式振荡电路，其中单片机的P0.5口线用来控制三极管的开启。当P0.5口线为高电平

6、时三极管截止，振荡电路不工作；当P0.5口为低电平时，振荡电路工作，此时AOUT为正弦波形输出。经过下半部分的LM393的电压比较器整形后为相同频率的脉冲信号输入到单片机的ECI引脚。其中CN1插座外接传感器环行线圈，它等效为一个感性器件，实际上也是耦合振荡电路的一部分，当有铁质物体在环行线圈上，由于铁质物体使环行线圈的电感值减小，从而使得振荡电路的频率发生改变，这样单片机就可以通过对ECI输入的单位时间里脉冲个数或累计一定数目脉冲所需的时间的变化来判定是否有铁质物体停留或者通过环行线圈了。本文所讨论的线圈检测电是基于SiliconL

7、abs公司的C8051F系列单片机实现的。C8051F单片机是完全集成的混合信号系统级芯片（SoC），具有与8051兼容的高速CIP-51内核，与MCS-51指令集完全兼容，片内集成了数据采集和控制系统中常用的模拟、数字外设及其他功能部件。为了准确计算ECI输入脉冲的频率，我们正是利用C8051的片上资源可编程计数器阵列PCA，与标准8051的定时器/计数器相比，它需要较少的CPU干预。PCA有一个专用的16位定时器和5个16位比较/捕捉模块组成，每个比较/捕捉模块都有自己的I/O线(CEXN),这些I/O线可以通过交叉开关连到端口I

8、/O.在本设计中,利用ECI输入脉冲作为PCA的时基,比较/捕捉模块0的I/O线CEXO通过交叉开关连到端口P0.0上,且将外部中断/INT0设置到P0.0口线上。将定时器T0设置为门控方式，可编程计数器阵列PCA的时基