基于C8051F系列单片机线圈检测的

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1、第七篇项目应用343基于C8051F系列单片机线圈检测的设计与实现肉信余陆阳合肥工业大学计算机与信息学院，合肥.230009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城。丈章首先介绍了线圈检测的原理，并在此基拙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别新基准的方法来提高检测的可靠性和准确性。然后详细讨论了塞于C8051F系列单片机实现此类检刻器软硬件设计的要点并给出了外围线圈检N电路原理田。关铃词C8051F系列单片机，线圈检测，可编程计数器阵列1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

2、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。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，低成本和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。2原理线圈检测是一种基于电磁感应原理的检侧器，传感器线圈为通过有一定电流的环形线圈，当被检侧铁质物体通过线圈切割磁力线，引起线圈回路电感蚤的变化，检测器通过捡测该电感变化量就可以检测出敏测物体的存在。检测这个电感变化

3、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藕合电路对其振荡频率进行检测。这里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、湿度来动态调整检侧基准。虽然这种实现方案提高了准确性，但间时提高了成本，增加了设计的复杂度。针对这种情况，笔者提出了一种软件动态刷新检侧基准的方法，并采用C8051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。3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

4、电路，其中单片机的PO.5II线用来控制三极管的开启。当P0.5口线为高电平时三极管截止，振荡电路不工作;当P0.5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人到单片机的ECI引脚。其中CN1插座外接传感器环形线圈，它等效为一个感性器件，实际上也是栩合振荡电路的一部分。当有铁质物体在环形线圈上时，由于铁质物体使环形钱圈的电感值减小，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箱人的单位时间里脉冲个数或暇计一定数目脉冲所储的时间的变化，来判定是否有铁质物体停留或者通过环形线圈了.本

5、文所讨论的线圈检测电路是基于SiliconLabs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(S.C)，具有与8051兼容的高速CIP一51内核，与MCS一51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抽人脉冲的颇率，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由一个专用的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1/O线可以通过交叉开关连

6、到端口1/O。在本设计中，利用ECI抽人脉冲作为PCA3442005年全国单片机与嵌入式系统学术交流会论丈集的时基，比较/捕捉模块0的I/0线CEX。通过交叉开关连到端口P0.。上，且将外部中断/INTO设置到PC.0+」_3V圈1线.检测的硬件电路11线上将定时器TO设置为门控方式，可编程计数器阵列PCA的时基有多种选择。这里将PCA设置为高速输出方式，这样当PCA对其时基ECI输人脉冲计数累计到与设定值发生匹配时，CEXO的电平就反转一次并且产生PCA中断。由于外部中断/INTO也是对应到CEX。所连接的端口P0.0.因此CEX。的电平反转就控制着定时器T。的开启与

7、关闭。可以看出，利用C9051系列单片机片内外设PCA，及门控时钟方式能更准确地测量出累计一定数目脉冲所需的时间，从而有效提高了判定结果的准确性.4软件设计4.1有无铁质物体的判别正常悄况下，无铁质物体在环形线圈所在位置时，辊合电路的振荡频率保持恒定，单片机累计一定数目的脉冲所需的时间基本不变，当有铁质物体在环形线圈所在位置时，由于报合电路振荡频率的增大，累计一定数目的脉冲所需的时间就减少了。但是由于铁质不均匀，所以当铁质经过环形线圈时累计一定数目的脉冲所需的时间是变化的，为此在软件设计中采取闹值比较法:假设无铁质物休在环形线圈位置时，累