摘 要：文章設(shè)計一種基于單片機的便攜式的車牌信息采集器。該車牌信息采集器基于AT89C52單片機，將車牌號和時間通過USB通訊技術(shù)，直接以TXT格式保存到外插U盤或SD卡中，便于數(shù)據(jù)的傳輸和進一步處理，最后將設(shè)計的機動車牌信息采集器運用于實際的交通調(diào)查中，檢驗了設(shè)備的可靠性和實用性。

關(guān)鍵詞：交通調(diào)查；車牌；單片機；信息采集器

交通流調(diào)查是一種用客觀的手段，測定道路交通流以及與其有關(guān)現(xiàn)象的片段，并進行分析，從而了解掌握交通流的規(guī)律。交通流調(diào)查是交通學科中的一個重要組成部分，交通工程的發(fā)展在一定程度上依據(jù)交通調(diào)查工作的開展和數(shù)據(jù)資料的積累與利用。在各類交通流調(diào)查中，均會涉及對于在行機動車牌照的記錄和數(shù)據(jù)分析，如車速、延誤、密度、流量等，只要掌握了運行車牌信息，即可對于交叉口、線路乃至區(qū)域的交通狀況進行描述和分析。

現(xiàn)有車牌記錄采集分為人工紙質(zhì)采集和自動采集兩種，人工紙質(zhì)采集勞動強度大、錯誤率高；自動采集需要預埋線圈或者進行牌照視頻識別，造價昂貴且適應性差，因此行業(yè)內(nèi)急需一種便攜簡易、機動靈活且采集效率高的牌照信息采集方法以滿足多種交通調(diào)查需求，以期降低交通調(diào)查的成本、提高交通調(diào)查數(shù)據(jù)的準確性。

文章擬開發(fā)設(shè)計一種運用車牌照法對城市道路機動車牌信息進行采集的裝置，通過軟硬件設(shè)計及交互，使其能夠快速便攜的采集通過道路斷面的機動車牌信息，并將車牌信息與通過斷面時間進行一一對應，在此基礎(chǔ)上設(shè)計采集信息調(diào)查和處理的方案和并且進行案例實證。

一、整體技術(shù)方案設(shè)計

在進行充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，文章擬設(shè)計一種基于單片機的機動車牌信息采集器，完成該采集器的軟硬件的設(shè)計，在設(shè)計中應當充分考慮用戶操作的便捷性的前提下，能夠利用如下技術(shù)方案實現(xiàn)各項功能。

（1）應用外掛時鐘及交互實現(xiàn)時間信息自動記錄。

（2）應用LED液晶操作界面，實現(xiàn)友好的人機對話。

（3）應用USB傳輸技術(shù)完成車牌及時間數(shù)據(jù)的存儲和導出。

（4）運用Proteus軟件進行硬件模塊電路的設(shè)計和仿真調(diào)試功能。

（5）運用C語言進行內(nèi)嵌程序編寫，便于移植與升級。

二、采集器硬件設(shè)計

（一）硬件設(shè)計需求分析

本設(shè)計采用單片機為硬件基礎(chǔ)設(shè)計機動車牌信息采集器，通過4×4數(shù)字鍵盤來對車牌號的后四位進行輸入，采用LED液晶顯示屏顯示；采用外掛時鐘對于車牌號輸入的時間（即對應唯一性的車輛的通過時間）進行標定；設(shè)置U盤插口對于輸入的車牌號和時間進行自動生成TXT文件且存儲。采集器硬件設(shè)計中應綜合考慮其便攜性和低成本要求。

（二）技術(shù)方案設(shè)計

采集器技術(shù)方案如圖1所示，其中主要包括如下硬件及技術(shù)指標。

（1）主界面顯示器采用LED12864液晶顯示屏，多行顯示，可支持漢字的液晶屏，通過內(nèi)存的修改來顯示文字。

（2）4×4鍵盤完成車牌號后四位的錄入：4×4電路構(gòu)成16個輸入點的鍵盤，通過逐層掃描來完成按下數(shù)字的記錄。

（3）自動將車牌號輸入到U盤：應用CH376S芯片完成USB2.0接口協(xié)議對U盤的扇區(qū)進行讀寫，如在逐層扇區(qū)掃描后沒有發(fā)現(xiàn)，TXT文本文件，則建立新的文本文件，來進行車牌號的寫入。

（4）U盤可以完成車牌號的長時間存儲：半導體的技術(shù)，完成數(shù)據(jù)的長時間存儲。

（5）外掛時鐘DS1302記錄時間：通過12M的晶振，來記錄輸入的時間。

（三）功能模塊設(shè)計

采集器主要采用了AT89C52單片機、LED12864顯示屏、CH376S傳輸儲存芯片、DS1302時鐘芯片四個功能模塊，采集器模塊功能如圖2所示。

三、軟件設(shè)計與調(diào)試

軟件部分采用C語言編寫，便于移植與升級，最終可在PC上完成對于采集數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，形成交通流特征參數(shù)，對調(diào)查對象的交通流特征進行描述和評價。在軟件編程中采用C語言編程，便于移植與升級。運用Keil_uvsion編程軟件進行，并通過串口寫入AT89C52單片機中。程序編寫應當注意如下要點。

（1）采集記錄實時車輛牌號后四位作為某唯一性車輛的身份信息；

（2）采集記錄車輛通過的時間點（精確到秒）；

鑒于篇幅問題，程序代碼部分不再贅述。

四、采集器的應用實踐

（一）調(diào)查方案設(shè)計

在調(diào)查路段的起終點設(shè)置觀測點，每人手持一臺“機動車牌號信息采集器”（后稱采集器）。觀測人員首先應做好準備工作，包括檢查U盤是否插好、LED顯示屏是否正常、數(shù)字鍵盤是否正常、兩臺采集器的預設(shè)時間是否一致等。

完成上述工作后，即可記錄通過觀測點的車輛類型、牌照號碼（后四位數(shù)字）、各輛車的到達時間。測完后，取下U盤，在電腦上將兩個U盤內(nèi)的TXT文件拷貝即可進行后續(xù)處理分析。

關(guān)于調(diào)查人員及工具的配備：起終點斷面各配2名觀測員，1名觀測車型、牌照號碼及經(jīng)過本斷面的時間，另1名記錄。觀測時只需配備“便攜式機動車牌號信息采集器”即可。起終點的各控制點斷面配1名觀測員，抽樣記錄到達控制點斷面的車輛牌照號碼和各輛車的到達時間（時/分/秒）。觀測人員要保證“采集器”的使用達到同步，期望獲得較多的有效數(shù)據(jù)，以保證調(diào)查精度。

在正式測速前，用1/2000或比例更大的地形圖，確定觀測路段的起點和終點，一般將交叉口進口引道停車線作為出口控制點斷面，交叉口進口控制點斷面應參照進口引道最大排隊長度來確定。

（二）應用實證

為使觀測數(shù)據(jù)盡可能地接近路段行程車速，且能夠分析護欄位置與車速分布的關(guān)系，選取銀川市道路進行車速調(diào)查，觀測路段的基礎(chǔ)信息如表1所示。選取地點符合如下條件：路面和交通設(shè)施條件相似；各路段車種比例構(gòu)成相似；機動車行駛受非機動車和行人的干擾較??；觀測路段無進出交通，不受交叉口排隊影響，周邊沒有交通異常事件發(fā)生。

為了解道路交通現(xiàn)狀或制定道路交通改善方案而進行行程車速觀測，應選擇交通量比較集中的白天12h觀測，可選上午7時至下午7時。當車輛以車隊形式行駛的時候，其車速受到車隊首車運行速度的影響。因此，為測得調(diào)查路段自由流車速，應選擇非高峰、非擁擠時段調(diào)查，而且選擇晴好天氣進行。本次調(diào)查選擇時間為上午9：00～11：00。

本例中運用采集器定義的初始時間為10點，依次記錄機動車車牌后四位，記錄完一組數(shù)據(jù)后，關(guān)閉電源，將U盤插入電腦得到的TXT格式的部分原始數(shù)據(jù)如圖3。

通過統(tǒng)計前后對應兩個觀測點的數(shù)據(jù)比對，利用簡單的EXCEL表格進行運算，即可完成如下工作。

（1）某個道路斷面或者某兩道路斷面間的車輛身份信息與通過時間點的對應關(guān)系，可獲取車輛的行程時間；

（2）若設(shè)定兩道路斷面間的距離，即可獲得行程車速、行車延誤等交通流參數(shù)和指標。

以上采集和處理分析后的數(shù)據(jù)可以為本地的城市道路路段自由車速調(diào)查、交叉口出口車道寬度和路段車道寬度的設(shè)置提供依據(jù)，并為城市交通管理措施的制訂提供理論支持。

五、結(jié)語

文章設(shè)計了一種運用車牌照法對城市道路機動車牌信息進行采集工作的裝置，該采集器可以完成對道路斷面通過機動車輛的通過時間與車牌信息的對應，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了采集信息調(diào)查和處理的方案和并且進行了案例實證。上述研究結(jié)果可以為城市道路機動車流指標和參數(shù)調(diào)查統(tǒng)計和分析提供調(diào)查工具和方法體系，為道路建設(shè)、規(guī)劃、管理、運行評價提供實踐支持，也可為交通工程學研究和交通管理措施的制定提供理論依據(jù)。

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作者簡介：唐博（1982.01- ），碩士，寧夏大學機械工程學院，講師，研究方向：交通運輸與汽車工程。