交通信息发布系统中光强度的测定

吕耀文 包头职业技术学院 014030

【文章摘要】

交通信息发布系统是信息化交通体系的重要组成部分，同时也是交通管理部门向道路使用者及时发布指令或提供实时信息、确保道路行车安全和资源合理分配的重要手段。交通信息发布系统应能实现对当前道路车流量、车速、光强等交通信息的动态显示。本课题中，车流量和车速等信息由上位机通过VB 界面向下位机传送数据，而光强则通过光线传感器测量后，将输出信息传给MCS-51 单片机，最后在单片机的LCD 模块上显示所有的交通状态信息。本文着重介绍系统中光强度的测量及信号的传递过程。

【关键词】

交通信息发布系统；MCS-51 单片机；TSL230 光频转换器

1 交通信息发布系统结构框图

整个交通信息发布系统由上位PC机、光强转换和下位单片机及LCD 显示三大功能块构成。在测量光强度部分，选用TI 公司的可编程光频转换器TSL230 来进行光强检测和转化。TSL230 属于高性能光频转换芯片，它不但具备可编程的特性，而且还有成本低、分辨率高、动态范围宽等优点，因此可以简化光强的测量，大大降低成本。

TSL230 可以直接和单片机连接，也可以与PC 机之间通过两线通信实现远距离光强度的测量。它的输入端为多晶硅光电二极管，可将光强信号进行光电转换，把一定光谱的光转换成电流，再由电流频率转换器转换成相应的脉冲频率。输出的方波频率与光强一一对应，因此只要能计算出频率，也就能表示出光强。本系统中将单片机与可编程光频转换器TSL230 结合起来就能实现光强度的低成本、高精度测量。由于单片机灵活的编程能力和很强的逻辑判断能力，既可以在线改变光频转换器的测量灵敏度，也可以随时对频率定标。

2 TSL230 与MCS-51 单片机的接口电路

首先，通过单片机的P1 口对光频转换器TSL230 的S0、S1、S2、S3 进行预编程，先将P1.4 ～ P1.1 口的控制参数锁存到74LS174 中，然后送入TSL230 的S3 ～ S0引脚中。而TSL230 的输出波形送入MCS-51 单片机的P3.2 口，然后单片机测量出输出波形的周期。

3 光强度的测量过程

TSL230 采用TTL ／ CMOS 兼容的电平，可以直接和单片机联接。在测量过程中，根据被测量光的强弱应先对TSL230进行预编程，例如，要求测量灵敏度为100×，输出频率采用2 分频，则MCS-51P1 口的P1.4 ～ P1.1=0111，随后将TSL230 的控制数据锁存到74LS174 中，P1.0 发送锁存脉冲。然后，由单片机对TSL230 的输出波形进行频率脉冲计数，等到定时器的定时到，响应中断后测得计数值和实际的定时值，就可以计算出待测周期，通过计算转换为光强值，送出显示后完成一次测量。

单片机的T0 和T1 口分别工作在定时器和计数器，取2 分频后的频率信号作为计数器的输人，它的上升沿启动计数器和定时器，先扩展T1 为外部中断源，产生中断时读出TO 的定时值，就可测出周期。而定时器的初始值可根据对光强度测量的速率而定。根据测量的光强度判断是否修正TSL230 的编程参数，接着开始下一次测量。

确定TSL230 编程参数的原则是：如果被测光强较弱时，应该改变S1 和S0，选取较高的灵敏度；反之，若光强较强时，或者输出频率已到达上限值时，应该改变S1 和S0，选取较低的灵敏度。当被测量光源变化缓慢或不变，要求较高的测量精度时，应该改变S3 和S2，选择较高的分频系数；当被测量光源变化较快时，要求快速测量时，应该选择较低的分频系数。多次分频实际上是求光强的平均值，可以得到较高的测量精度，抗干扰能力较强，但测量速率较低。在实际应用时，频率定标要综台考虑测量精度和灵敏性，以求达到最佳的测量效果。

【参考文献】

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