CN107895491B - 基于地磁传感的车辆计数脉冲产生装置 - Google Patents

基于地磁传感的车辆计数脉冲产生装置 Download PDF

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Abstract

一种基于地磁传感的车辆计数脉冲产生装置,包括地磁传感器和由可逆限幅计数单元、译码器单元、抗干扰阈值选择单元、输出控制单元、振荡器单元组成的干扰脉冲过滤电路。所述装置能够自动滤除地磁传感器输出脉冲中的正窄脉冲干扰和负窄脉冲干扰;滤除干扰脉冲的效果能够通过调节可逆限幅计数单元输出的限幅累积计数值上限幅值大小或者是改变抗干扰阈值选择单元的上限比较阈值、下限比较阈值的大小进行调节。

Description

基于地磁传感的车辆计数脉冲产生装置
技术领域
本发明涉及交通状态检测传感器技术领域,尤其是一种基于地磁传感的车辆计数脉冲产生装置。
背景技术
交通状态的获取是通过布设在道路上的传感器提供的信息进行的,而地磁传感器有其独特的优势,不受气候条件影响、成本低廉、数据易于处理等特点。但由于车型不一,导致产生的磁场扰动不同,公布号为CN 101923781 A的专利中提到,由于地磁传感器检测是车辆经过时地磁的变化情况,所以车辆的金属沿车行进方向的分布情况,车辆长度,车底盘高低,发动机结构等都会影响地磁上的大小,加之车辆以一定的速度经过,会使波形图具有不同的形状。对不同大小、形状的磁场扰动进行比较、判断后,输出的车辆计数脉冲存在窄脉冲干扰。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种基于地磁传感的车辆计数脉冲产生装置,包括地磁传感器、可逆限幅计数单元、译码器单元、抗干扰阈值选择单元、输出控制单元、振荡器单元。
地磁传感器输出地磁传感脉冲;可逆限幅计数单元的输入为地磁传感脉冲和采样时钟脉冲,输出为限幅累积计数值;译码器单元的输入为限幅累积计数值,输出为译码输出信号;抗干扰阈值选择单元的输入为译码输出信号,输出为第一置位信号和第二置位信号;输出控制单元的输入为第一置位信号和第二置位信号,输出为车辆计数脉冲;振荡器单元输出采样时钟脉冲。
由地磁传感脉冲的电平状态控制可逆限幅计数单元处于加计数状态还是减计数状态;可逆限幅计数单元输入的计数脉冲为采样时钟脉冲;所述限幅累积计数值为二进制计数值;所述限幅累积计数值的下限幅值为0,上限幅值为N;所述N为大于等于2的整数。可逆限幅计数单元处于加计数状态且限幅累积计数值大于等于上限幅值N时,不对采样时钟脉冲进行加计数;可逆限幅计数单元处于减计数状态且限幅累积计数值等于下限幅值0时,不对采样时钟脉冲进行减计数。
译码器单元对限幅累积计数值进行译码得到N+1个译码输出信号;所述N+1个译码输出信号由y0、y1、……、yN组成,y0、y1、……、yN中有且仅有一个有效;所述y0、y1、……、yN中的有效信号与限幅累积计数值中的0、1、……、N一一对应,即当限幅累积计数值为i时,译码输出信号yi有效。
抗干扰阈值选择单元的功能是,当输入的yN及与N-XU1个与yN相邻的译码输出信号中有一个有效时,则第一置位信号有效,否则第一置位信号无效;当输入的y0及与XD1个与y0相邻的译码输出信号中有一个有效时,则第二置位信号有效,否则第二置位信号无效;所述XU1为抗干扰上限阈值,为大于N/2(N除以2)且小于等于N的整数;XD1为抗干扰下限阈值,为大于等于0且小于N/2的整数。
输出控制单元的功能是,输入的第一置位信号有效且第二置位信号无效时,将车辆计数脉冲置为1;输入的第一置位信号无效且第二置位信号有效时,将车辆计数脉冲置为0;输入的第一置位信号和第二置位信号均无效时,车辆计数脉冲状态不变。输出控制单元的功能或者是,输入的第一置位信号有效且第二置位信号无效时,将车辆计数脉冲置为0;输入的第一置位信号无效且第二置位信号有效时,将车辆计数脉冲置为1;输入的第一置位信号和第二置位信号均无效时,车辆计数脉冲状态不变。
当可逆限幅计数单元的输出大于N时,N+1个译码输出信号中的yN有效。或者是,当可逆限幅计数单元的输出大于N时,则译码输出信号多于N+1个;当多于N+1个的译码输出信号中是y0、y1、……、yN之外的译码输出信号有效时,则令第一置位信号有效。
可逆限幅计数单元由具有单时钟输入的可逆计数器和限幅及加减控制电路组成;所述可逆计数器具有加减控制输入端和使能输入端。
本发明的有益效果是:所述装置能够自动滤除地磁传感器输出脉冲中的正窄脉冲干扰和负窄脉冲干扰;滤除干扰脉冲的效果能够通过改变限幅累积计数值上限幅值的大小,或者是改变上限比较阈值、下限比较阈值的大小进行调节。
附图说明
图1为地磁传感器获取的车辆磁场扰动波形数据示意图;
图2为基于地磁传感的车辆计数脉冲产生装置实施例;
图3为N=6时可逆限幅计数单元实施例;
图4为N=6时译码器单元实施例1;
图5为N=6时抗干扰阈值选择单元实施例;
图6为N=6时译码器单元实施例2;
图7为输出控制单元实施例;
图8为振荡器单元实施例;
图9为N=6时干扰脉冲过滤电路抗干扰效果示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
地磁传感器检测是车辆经过时地磁的变化情况,所以车辆的金属沿车行进方向的分布情况,车辆长度,车底盘高低,发动机结构等都会影响地磁上的大小,加之车辆以一定的速度经过,会使波形图具有不同的形状。图1为地磁传感器获取的车辆磁场扰动波形数据的一个示意图,且在不同车型造成的磁场扰动中,图1中车辆的磁场扰动幅度处于中等水平。图1中,Ua为地磁传感器输出u的平均值,或者说是无车辆经过时的输出值,Up1、Up2、Up3是3个正向磁场扰动比较阈值,Ud1是负向磁场扰动比较阈值,横轴t为时间。从图1可知,选择Up1作为比较阈值产生车辆计数脉冲,由该车辆磁场扰动波形产生的车辆计数脉冲脉冲中没有干扰脉冲,但因为选择的比较阈值小,灵敏度高,没有车辆通过时也有可能输出车辆计数脉冲,或者是其他车辆通过时,产生的车辆磁场扰动会在Up1处波动,输出干扰脉冲;选择Up2作为比较阈值,由该车辆磁场扰动波形产生的车辆计数脉冲脉冲中后沿处产生了干扰脉冲;选择Up3作为比较阈值,由该车辆磁场扰动波形产生的车辆计数脉冲中没有干扰脉冲,但因为选择的比较阈值大,灵敏度低,对磁场扰动小的车辆经过时,扰动幅值小于Up3,不会输出车辆计数脉冲。图1中,该车辆的负向磁场扰动波形较好,选择Ud1作为比较阈值,由该车辆磁场扰动波形产生的车辆计数脉冲中没有干扰脉冲,Ud1的大小也合理,但其他车辆经过时,负向磁场扰动的波形可能像该车辆的正向波形一样,在比较阈值Ud1附近复杂,多变,也会造成车辆计数脉冲之外的干扰脉冲输出。
如图2所示为基于地磁传感的车辆计数脉冲产生装置实施例,其中的地磁传感器100对车辆通过时由地磁检测模块获取的数据波形进行比较整形后,输出地磁传感脉冲P1;可逆限幅计数单元101、译码器单元102、抗干扰阈值选择单元103、输出控制单元104、振荡器单元105组成干扰脉冲过滤电路,干扰脉冲过滤电路对地磁传感脉冲P1进行窄脉冲滤除,输出车辆计数脉冲P2。
图2中,可逆限幅计数单元101的输入为地磁传感脉冲P1和采样时钟脉冲CLK,输出为限幅累积计数值X1,限幅累积计数值X1的上、下限幅值分别为N、0;译码器单元102输入为限幅累积计数值X1,输出为译码输出信号X2;抗干扰阈值选择单元103的输入为译码输出信号X2,输出为第一置位信号SE1和第二置位信号RE1;输出控制单元104的输入为第一置位信号SE1和第二置位信号RE1,输出为车辆计数脉冲P2;振荡器单元105输出采样时钟脉冲CLK。
下面的干扰脉冲过滤电路实施例中,N=6。
图3为N=6时可逆限幅计数单元的实施例。图3中,T触发器FF1、FF2、FF3和非门FN1,与门FA4、FA5、FA6、FA7,或门FO1、FO2组成可逆计数器,与非门FA1、FA2、FA3组成限幅及加减控制电路,他们共同组成可逆限幅计数单元;T触发器FF1、FF2、FF3的触发输入CP均为下降沿有效。地磁传感脉冲P1的电平状态包括高电平和低电平,图3实施例中,P1的高电平、低电平状态分别控制可逆限幅计数器处于加计数状态、减计数状态。也可以令P1的高电平、低电平分别控制可逆限幅计数器处于减计数状态、加计数状态。
图3的可逆计数器输入中,CE来自限幅及加减控制电路输出,x11、x12及其反相输入信号来自T触发器FF1、FF2的同相及反相输出端;地磁传感脉冲P1和采样时钟脉冲CLK来自可逆限幅计数单元外部;CE为可逆计数器的使能输入端,P1接至的输入端为可逆计数器的加减控制输入端。当CE=0时,与门FA4、FA5、FA6、FA7全部输出为0,使或门FO1、FO2全部输出为0,FF1、FF2、FF3的T输入端全部为0,可逆计数器保持输出不变,处于限幅保持状态。当CE=1、P1为1时,T触发器FF1的T输入端为1,变为T′触发器;P1使与门FA4、FA6开放,FF2的T输入端在x11等于1时为1、FF3的T输入端在x11、x12同时等于1时为1,可逆计数器工作在同步加法计数状态,即可逆限幅计数单元在采样时钟脉冲CLK的下降沿进行加计数。当CE=1、P1为0时,T触发器FF1的T输入端为1,变为T′触发器;P1通过非门FN1使与门FA5、FA7开放,FF2的T输入端在x11等于0时为1、FF3的T输入端在x11、x12同时等于0时为1,可逆计数器工作在同步减法计数状态,即可逆限幅计数单元在采样时钟脉冲CLK的下降沿进行减计数。令P1经过反相器接至图3中的可逆计数器的加减控制输入端时,则P1的高电平、低电平分别控制可逆限幅计数单元处于减计数状态、加计数状态。
图3中限幅及加减控制电路的输入信号中,x11、x12、x13来自T触发器FF1、FF2、FF3的同相输出端,地磁传感脉冲P1来自可逆限幅计数单元外部。当P1为1,x13、x12同时为1时,与非门FA1输出低电平,与门FA3输出低电平,CE=0;或者是当P1为0,x13、x12、x11同时为0时,与非门FA2输出低电平,与门FA3输出低电平,CE=0。当CE为0时,可逆限幅计数单元处于限幅保持状态,在采样时钟脉冲CLK的下降沿不计数。x13、x12同时为1包括2种情况,x13、x12、x11为1、1、0时,可逆限幅计数单元的输出等于上限幅值6;x13、x12、x11为1、1、1时,可逆限幅计数单元的输出等于7,处于超限状态,该情况只有在系统启动时的初始状态有可能出现,可逆限幅计数单元经过减计数进入正常限幅计数区间后,输出的超限状态不会再出现。
图3中,T触发器FF3、FF2、FF1只在他们的时钟输入端CP输入的采样时钟脉冲CLK的下降沿时刻,由P1的状态来控制其是否进行计数以及进行加计数还是减计数;在CLK的非下降沿时刻,P1的变化不影响FF3、FF2、FF1输出的x13、x12、x11。可逆限幅计数单元的输出由采样时钟脉冲下降沿时刻的P1值来控制改变,即可逆限幅计数单元的输出与采样时钟脉冲下降沿时刻P1的采样值相关,受采样时钟脉冲下降沿时刻P1的采样值控制。可逆限幅计数单元的输出也可以由采样时钟脉冲上升沿时刻的P1值来控制改变。
图3中的T触发器可以使用JK触发器或者D触发器构成,例如,将JK触发器的J、K输入端并联作为T输入端。N为其他数值时,可以增减图3中T触发器的数量及相应电路、改变限幅及加减控制电路来实现。可逆限幅计数单元也可以采用由74HC191、CD4516等可逆计数器结合门电路组成。
图4为N=6时译码器单元实施例1,FD1为3线—8线译码器74HC138。限幅累积计数值X1的3位二进制输出x13、x12、x11分别连接至FD1的3位地址输入端A2、A1、A0,FD1的3个使能输入端E3分别输入0、0、1,FD1工作在译码状态。7个译码输出信号X2从FD1的译码输出端输出,FD1的译码输出端 分别输出信号y0、y1、y2、y3、y4、y5、y6。全部为低电平有效的y0、y1、y2、y3、y4、y5、y6组成译码输出信号X2,y0、y1、y2、y3、y4、y5、y6分别与限幅累积计数值X1的0、1、2、3、4、5、6一一对应。N=6时,限幅累积计数值X1的超限输出状态只有X1=7,与FD1的译码输出端输出的信号y7对应。译码器单元的功能可以采用1片或者多片译码器芯片,或者是门电路组成的组合逻辑电路实现。
图5为N=6时抗干扰阈值选择单元实施例,由与非门FA8、FA9,电阻R91、R92、R93、R94,抗干扰上限阈值选择开关KS5、KS4,抗干扰下限阈值选择开关KR1、KR2组成;+VCC为供电电源;抗干扰上限阈值XU1的取值范围为4、5、6,抗干扰下限阈值XD1的取值范围为0、1、2。图5中抗干扰上限阈值XU1由选择开关KS5、KS4进行选择,当KS5、KS4全部断开时,只有限幅累积计数值X1等于6时,y6有效,第一置位信号SE1才有效,此时抗干扰上限阈值XU1等于6;当KS5闭合、KS4断开时,只要限幅累积计数值X1大于等于5,即y6及与y6相邻的1个译码输出信号y5之中的任何1个有效,则第一置位信号SE1有效,此时抗干扰上限阈值XU1等于5;当KS5、KS4都闭合时,只要限幅累积计数值X1大于等于4,即y6及与y6相邻的2个译码输出信号y5、y4之中的任何1个有效,则第一置位信号SE1有效,此时抗干扰上限阈值XU1等于4。图5中抗干扰下限阈值XD1由选择开关KR1、KR2进行选择,当KR1、KR2全部断开时,只有限幅累积计数值X1等于0时,y0有效,第二置位信号RE1才有效,此时抗干扰下限阈值XD1等于0;当KR1闭合、KR2断开时,只要限幅累积计数值X1小于等于1,即y0及与y0相邻的1个译码输出信号y1之中的任何1个有效,则第二置位信号RE1有效,此时抗干扰下限阈值等于1;当KR1、KR2都闭合时,只要限幅累积计数值X1大于等于4,即y0及与y0相邻的2个译码输出信号y1、y2之中的任何1个有效,则第二置位信号RE1有效,此时抗干扰下限阈值XD1等于2。当初始的限幅累积计数值X1大于N,处于超限状态时,译码器单元将输出与超限的限幅累积计数值X1相应的状态,即X1=7时,译码器单元输出的信号y7有效;图5中,y7是可逆限幅计数单元的输出大于N时,译码输出信号中的多于N+1个的信号。y7与y6一样,被直接连接至与非门FA8的输入端,因此,当y7有效时,与y6有效的作用一样,将令第一置位信号SE1为有效。
图5中,第一置位信号SE1、第二置位信号RE1高电平有效;与非门FA8、FA9改成与门,第一置位信号SE1、第二置位信号RE1变成低电平有效。选择yN及与N-XU1个与yN相邻的译码输出信号中有一个有效,则令第一置位信号有效,以及选择y0及与XD1个与y0相邻的译码输出信号中有一个有效,则令第二置位信号有效均为或逻辑;在本实施例中,译码器单元的输出为低电平有效,抗干扰阈值选择单元采用与逻辑门来实现上述或逻辑功能。当译码器单元的输出为高电平有效时,抗干扰阈值选择单元可以采用或门、或非门实现上述或逻辑功能。
图6为N=6时译码器单元实施例2,FD2为3线—8线译码器74HC138,FA0为与门。限幅累积计数值X1的3位二进制输出x13、x12、x11分别连接至FD2的3位地址输入端A2、A1、A0,FD2的3个使能输入端E3分别输入0、0、1,X2有7个译码输出信号,其中的y0、y1、y2、y3、y4、y5分别直接从FD2的译码输出端 输出,y6从与门FA0的输出端输出,与门FA0的2个输入端分别连接至FD2的输出端;当限幅累积计数值X1等于N,即等于6时,以及限幅累积计数值X1大于N,即等于7时,均为yN,即y6有效。如果将译码器单元实施例2的输出作为图5抗干扰阈值选择单元的信号输入时,没有y7信号,此时图6中FA8需要改为3输入的与非门,其中的y7输入信号及y7输入端取消。
图7为输出控制单元实施例,输出控制单元的功能由RS触发器实现。图7中,或非门FO3、FO4组成RS触发器,第一置位信号SE1和第二置位信号RE1均高电平有效。RS触发器的功能是,第一置位信号为RS触发器的置位信号,第二置位信号为RS触发器的复位信号;车辆计数脉冲P2从RS触发器的同相输出端或者反相输出端输出。当SE1有效、RE1无效时,将从同相输出端FO4输出的车辆计数脉冲P2置为1;SE1无效、RE1有效时,将车辆计数脉冲P2置为0;当SE1和RE1均无效时,车辆计数脉冲P2的状态不变。车辆计数脉冲P2也可以从反相输出端,即或非门FO3输出端输出。输出控制单元也可以采用其他形式的RS触发器。
图8为振荡器单元实施例。图8中,CMOS非门FN2和FN3、电阻R95、电容R95组成多谐振荡器,采样时钟脉冲CLK从FN3输出端输出。CLK的频率通过调整电阻R95、电容R95的值来改变。振荡器单元还可以采用其他类型的多谐振荡器。
设上述N=6的实施例中,抗干扰上限阈值XU1取值为5,抗干扰下限阈值XD1取值为0;即当限幅累积计数值X1大于等于5时,输出SE1为高电平,将车辆计数脉冲P2置为1;当限幅累积计数值X1小于等于0时,输出RE1为高电平,将车辆计数脉冲P2置为0。
图9为N=6时干扰脉冲过滤电路抗干扰效果示意图。图9中给出了15个采样时钟脉冲CLK对地磁传感脉冲P1的采样值P1*,每个采样点的限幅累积计数值X1,以及得到的车辆计数脉冲P2。采样值P1*为采样时钟脉冲CLK计数边沿时地磁传感脉冲P1的值;由地磁传感脉冲P1的2种状态分别控制可逆限幅计数单元对采样时钟脉冲CLK进行加计数或者减计数,实质是由采样时钟脉冲CLK计数边沿时地磁传感脉冲P1的值分别控制可逆限幅计数单元对采样时钟脉冲CLK进行加计数或者减计数。设在图9中CLK的采样点1之前CLK对地磁传感脉冲P1的6个采样值P1*均为0,车辆计数脉冲P2为0。图9中,地磁传感脉冲P1在CLK的采样点2前至采样点3后出现了正脉冲干扰,导致X1在采样点2、采样点3采样得到P1*的干扰值1;地磁传感脉冲P1在CLK的采样点4至采样点5之间出现了正窄脉冲干扰,但该正窄脉冲宽度小于采样周期且处于2个采样点之间,未影响采样结果P1*,即采样过程自动滤除了该正窄脉冲干扰。地磁传感脉冲P1在CLK的采样点6之后开始从0变1,从0变1过程中出现了2次边沿抖动,其中的第2个正窄脉冲抖动干扰被采样过程自动滤除,采样点7、采样点8的采样值分别为1、0。图9中,在时钟脉冲CLK的采样点1至采样点15得到的采样值P1*、车辆计数脉冲P2和限幅累积计数值X1见表1。
表1采样点1-15的采样值P1*、限幅累积计数值X1和车辆计数脉冲P2
观察表1中采样点的情况,在采样点1,X1小于等于XD1,RE1有效,SE1无效,P2置为0;在采样点2-4,X1大于XD1且小于XU1,SE1、RE1均无效,P2维持为0;在采样点5-6,X1小于等于XD1,RE1有效,SE1无效,P2置为0;在采样点7,X1大于XD1且小于XU1,SE1、RE1均无效,P2维持为0;在采样点8,X1小于等于XD1,RE1有效,SE1无效,P2置为0;在采样点9-12,X1大于XD1且小于XU1,SE1、RE1均无效,P2维持为0;在采样点13-15,X1大于等于XU1,SE1有效,RE1无效,P2置为1。N=6时,可逆限幅计数单元的计数区间为0-N;在表1中的采样点5,X1已经达到了下限幅值0,在采样点6,P1*=0(即此时的P1=0),X1也不再进行减计数,X1维持为下限幅值0;在采样点14,X1已经达到了上限幅值6,在采样点15,P1*=1(即此时的P1=1),X1也不再进行加计数,X1维持为上限幅值6。
图9给出的是干扰脉冲过滤电路在地磁传感脉冲P1为0时的抗正脉冲干扰效果,以及地磁传感脉冲P1由0变为1的条件与过程。干扰脉冲过滤电路在地磁传感脉冲P1为1时的抗负脉冲干扰效果,以及地磁传感脉冲P1由1变为0的条件与过程,与地磁传感脉冲P1为0时的抗正脉冲干扰效果,以及地磁传感脉冲P1由0变为1的条件与过程相同。
设在时钟脉冲CLK的采样点31之前CLK对地磁传感脉冲P1的6个采样值P1*均为1,车辆计数脉冲P2为1。采样点31至采样点45得到的采样值P1*、限幅累积计数值X1和车辆计数脉冲P2见表2。
表2采样点31-45的采样值P1*、限幅累积计数值X1和车辆计数脉冲P2
观察表2中采样点的情况,在采样点31-32,X1大于等于XU1,SE1有效,RE1无效,P2置为1;在采样点33,X1大于XD1且小于XU1,SE1、RE1均无效,P2维持为1;在采样点34,X1大于等于XU1,SE1有效,RE1无效,P2置为1;在采样点35-42,X1大于XD1且小于XU1,SE1、RE1均无效,P2维持为1;由于在采样点31-42之间,采样值P1*处于0多1少的状态,可逆限幅计数单元累积计数的结果是限幅累积计数值X1趋向于减小,到采样点43,X1小于等于XD1,RE1有效,SE1无效,P2置为0;在采样点44-45,X1小于等于XD1,RE1有效,SE1无效,P2置为0。在表2中的采样点43,X1已经达到了下限幅值0,在采样点44-45,P1*=0(即此时的P1=0),X1也不再进行减计数,X1维持为下限幅值0。
在本N=6的实施例中,车辆计数脉冲P2与地磁传感脉冲P1之间为同相关系。如果将可逆限幅计数单元的功能改为:P1=1时,可逆限幅计数单元进行减计数;P1=0时,可逆限幅计数单元进行加计数,则车辆计数脉冲P2与地磁传感脉冲P1之间为反相关系。或者是在图7中将车辆计数脉冲P2改为从或非门FO3输出,则功能改变为,当SE1有效、RE1无效时,将车辆计数脉冲P2置为0;当SE1无效、RE1有效时,将车辆计数脉冲P2置为1;当SE1和RE1均无效时,车辆计数脉冲P2的状态不变;此时车辆计数脉冲P2与地磁传感脉冲P1之间为反相关系。如果同时进行上述修改,则车辆计数脉冲P2与地磁传感脉冲P1之间为同相关系。
以车辆计数脉冲P2与地磁传感脉冲P1之间为同相关系为例,从表1、表2及电路的工作原理可以得出结论,由于可逆限幅计数单元具有累积效应,当地磁传感脉冲P1的采样值在一段时间之内1的数量多于0的数量时,限幅累积计数值X1会趋向增大,使X1大于等于抗干扰上限阈值XU1并将车辆计数脉冲P2置为1;当地磁传感脉冲P1的采样值在一段时间之内0的数量多于1的数量时,限幅累积计数值X1会趋向减小,使X1小于等于抗干扰下限阈值XD1并将车辆计数脉冲P2置为0;该特性使本发明电路的可逆限幅计数单元具有自启动能力,限幅作用及地磁传感脉冲P1采样值P1*中的0,会使可逆限幅计数单元进入正常的限幅计数区间进行限幅加、减计数。
由于抗干扰上限阈值XU1为大于N/2且小于等于N的整数,抗干扰下限阈值XD1为大于等于0且小于N/2的整数,第一置位信号SE1和第二置位信号RE1不可能同时有效,因此,输出控制单元的输出不会出现逻辑状态不确定的情况。
以车辆计数脉冲P2与地磁传感脉冲P1之间为同相关系为例做进一步的说明。当地磁传感脉冲P1使限幅累积计数值X1小于等于抗干扰下限阈值XD1,车辆计数脉冲P2置为0后,只要限幅累积计数值X1一直小于抗干扰上限阈值,则车辆计数脉冲P2不会变为1;当地磁传感脉冲P1使限幅累积计数值X1大于等于抗干扰上限阈值XU1,车辆计数脉冲P2置为1后,只要限幅累积计数值X1一直大于抗干扰下限阈值XD1,则车辆计数脉冲P2不会变为0。当P1、P2都为低电平时,只要在P1中出现的正脉冲使P1采样值中连续出现大于等于XU1个为1的值,或者是,在连续XU1+2个P1采样值中出现XU1+1个为1的值,等等,则能够从P2输出与该P1中正脉冲相对应的正脉冲;当P1、P2都为高电平时,只要在P1中出现的负脉冲使P1采样值中连续出现大于等于N-XD1个为0的值,或者是,在连续N-XD1+2个P1采样值中出现N-XD1+1个为0的值,等等,则能够从P2输出与该P1中负脉冲相对应的负脉冲。当地磁传感脉冲P1由0变为1后,车辆计数脉冲P2需要限幅累积计数值X1经过几个采样脉冲周期的加计数延迟,才能使限幅累积计数值X1大于等于抗干扰上限阈值XU1,将P2置1;当地磁传感脉冲P1由1变为0后,车辆计数脉冲P2需要限幅累积计数值X1经过几个采样脉冲周期的减计数延迟,才能使限幅累积计数值X1小于等于抗干扰下限阈值XD1,将P2置0。当抗干扰上限阈值XU1的取值越大时,车辆计数脉冲P2从0变1的条件更加苛刻,电路的低电平抗正脉冲干扰效果更好;当抗干扰下限阈值XD1的取值越小时,车辆计数脉冲P2从1变0的条件更加苛刻,电路的高电平抗负脉冲干扰效果更好。当N的取值变大时,干扰脉冲过滤电路将车辆计数脉冲P2从0变1,以及从1变0的条件变严格,抗干扰效果变好,但车辆计数脉冲P2相对于地磁传感脉冲P1的延迟时间变大;当N的取值变小时,干扰脉冲过滤电路将车辆计数脉冲P2从0变1,以及从1变0的条件变宽,抗干扰效果变小,但车辆计数脉冲P2相对于地磁传感脉冲P1的延迟时间变小。
采样时钟脉冲的周期和高电平宽度要根据地磁传感脉冲P1的脉冲宽度、变化速度和干扰脉冲的宽度确定。在城市路况车速限制在80km/h的情况下,电磁传感器单元输出的脉冲宽度至少有200ms,因此,可以选择采样时钟脉冲的周期为10ms左右,N在5至12范围内取值。
干扰脉冲过滤电路中可逆限幅计数单元、抗干扰阈值选择单元、译码器单元、输出控制单元、振荡器单元中的全部,或者是部分功能可以采用PAL、GAL、CPLD、FPGA,或者是其他可编程逻辑器件、逻辑单元来实现。
除说明书所述的技术特征外,均为本领域技术人员所掌握的常规技术。例如,根据车辆计数脉冲产生的需要,选择现有的地磁传感器,或者是选择地磁传感模块(元件),针对地磁传感模块的输出设计信号调理电路,选择合适的磁场扰动比较阈值,构成地磁传感器输出地磁传感脉冲等,是本领域技术人员所掌握的常规技术。

Claims (7)

1.一种基于地磁传感的车辆计数脉冲产生装置,其特征在于:
包括地磁传感器、可逆限幅计数单元、译码器单元、抗干扰阈值选择单元、输出控制单元、振荡器单元;
地磁传感器输出地磁传感脉冲;可逆限幅计数单元的输入为地磁传感脉冲和采样时钟脉冲,输出为限幅累积计数值;译码器单元的输入为限幅累积计数值,输出为译码输出信号;抗干扰阈值选择单元的输入为译码输出信号,输出为第一置位信号和第二置位信号;输出控制单元的输入为第一置位信号和第二置位信号,输出为车辆计数脉冲;振荡器单元输出采样时钟脉冲;
由地磁传感脉冲的电平状态控制可逆限幅计数单元处于加计数状态还是减计数状态;可逆限幅计数单元输入的计数脉冲为采样时钟脉冲;
所述限幅累积计数值为二进制计数值;所述限幅累积计数值的下限幅值为0,上限幅值为N;所述N为大于等于2的整数;
译码器单元对限幅累积计数值进行译码得到N+1个译码输出信号;所述N+1个译码输出信号由y0、y1、……、yN组成,y0、y1、……、yN中有且仅有一个有效;所述y0、y1、……、yN中的有效信号与限幅累积计数值中的0、1、……、N一一对应;
抗干扰阈值选择单元的功能是,当输入的yN及与N-XU1个与yN相邻的译码输出信号中有一个有效时,则第一置位信号有效,否则第一置位信号无效;当输入的y0及与XD1个与y0相邻的译码输出信号中有一个有效时,则第二置位信号有效,否则第二置位信号无效;所述XU1为抗干扰上限阈值,XD1为抗干扰下限阈值。
2.根据权利要求1所述的基于地磁传感的车辆计数脉冲产生装置,其特征在于:
所述抗干扰上限阈值为大于N / 2且小于等于N的整数;所述抗干扰下限阈值为大于等于0且小于N / 2的整数。
3.根据权利要求2所述的基于地磁传感的车辆计数脉冲产生装置,其特征在于:
输出控制单元的功能是,输入的第一置位信号有效且第二置位信号无效时,将车辆计数脉冲置为1;输入的第一置位信号无效且第二置位信号有效时,将车辆计数脉冲置为0;输入的第一置位信号和第二置位信号均无效时,车辆计数脉冲状态不变。
4.根据权利要求2所述的基于地磁传感的车辆计数脉冲产生装置,其特征在于:
输出控制单元的功能是,输入的第一置位信号有效且第二置位信号无效时,将车辆计数脉冲置为0;输入的第一置位信号无效且第二置位信号有效时,将车辆计数脉冲置为1;输入的第一置位信号和第二置位信号均无效时,车辆计数脉冲状态不变。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于地磁传感的车辆计数脉冲产生装置,其特征在于:当可逆限幅计数单元的输出大于N时,N+1个译码输出信号中的yN有效。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的基于地磁传感的车辆计数脉冲产生装置,其特征在于:当可逆限幅计数单元的输出大于N时,则译码输出信号多于N+1个;当多于N+1个的译码输出信号中是y0、y1、……、yN之外的译码输出信号有效时,则令第一置位信号有效。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的基于地磁传感的车辆计数脉冲产生装置,其特征在于:可逆限幅计数单元由具有单时钟输入的可逆计数器和限幅及加减控制电路组成;所述可逆计数器具有加减控制输入端和使能输入端。
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