基于差动式电容传感器的车辆载荷检测系统

4 数据采集与处理

数据的采集与处理单元采用自带A／D转换器的STC89LE516AD单片机芯片，完成数据采集、模数转换、数据处理以及驱动显示单元。当时钟在40 MHz以下时，每17个机器周期可完成一次A／D转换。STC89LE516AD单片机与差动脉冲宽度调制集成电路结合起来，完成电容传感器的检测。其主程序和A／D转换程序流程图如图4，图5所示。


5 数据通信

数据的传输采用无线通信模块。利用nRF401无线收发芯片和控制单片机89C52实现差动式电容车辆载荷检测系统中的无线通信，具有硬件电路简单、成本低廉、编程简便、通信可靠性高等优点。无线通信技术在车辆载荷检测系统中的应用，使执法人员可以方便地通过手持仪器对公路车辆进行不停车载荷检测，大大提高了工作效率。

无线通信装置包括载荷检测装置和手持装置两部分。载荷检测装置接收手持装置的指令，向手持装置输送载荷结果，必要时向手持装置输送车辆类型、车牌号数据，进行误差校正；手持装置中超声波信号发射和数据接收装置向载荷检测装置发出指令，接收来自载荷检测装置的数据；单片机系统接收数据后送给显示装置，并可以与PC机建立数据联系；PC机形成局域网后，可以完成信息收集、显示、查询、检索以及数据分析统计、处理、存储等多项工作。

从图1中可以看出，载荷检测装置对车辆的载荷进行检测和处理，从单片机按照控制命令接收车辆的载荷检测装置的数据，与主机进行数据通信。图6为从单片机构成的显示及收发控制系统的硬件组成框图，主要包括采集与数据处理模块、看门狗、复位电路、电源监控电路、实时时钟电路、无线收发模块、控制单片机、信息输出单元等部分。控制单片机选用Atmel公司的89C52。

图1中的手持仪器为主机，主机的硬件结构框图如图7所示，由控制单片机、显示电路、看门狗、复位电路、电源监控电路、实时时钟电路、按键、无线收发模块，以及串行通信电路组成。

当道路管理人员按动手持仪器的控制按键，要求读取数据，主机接到命令后，向从机发送命令，通过无线收发模块接收从机载荷数据，然后在手持仪器的显示屏幕上显示载荷信息和车辆有关信息，并且可以根据需要通过串口通信上传至道路管理部门的计算机。与从机相比，主机多了一个用来与计算机通信的串行口。此串口采用RS 232标准，可用MAX232芯片实现。

6 结论

基于差动式电容传感器的车辆载荷检测系统，具有机械结构简单、性能可靠、测量电路简单、抗干扰性好、体积小、性价比高等特点。实际的试验测试结果表明，该车辆载荷检测系统对车辆进行动态载荷检测，车辆总载荷的测量误差在10％以内，其精度优于ASTME131-02给出的I类WIM(Weigh-in-Motion)系统精度(置信95％时总重误差±10％)，可用于交通数据采集，尤其适合公路稽查人员进行便携式测量，具有良好的使用前景。