智能車輛寬高檢測(cè)系統(tǒng)電路模塊設(shè)計(jì) - 全文

　　為實(shí)現(xiàn)高速公路車輛超寬超高治理工作的自動(dòng)化、智能化，設(shè)計(jì)了一種基于激光脈沖測(cè)距技術(shù)的智能車輛寬高檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用LMS二維激光測(cè)距傳感器，在新型高性能微處理器的控制下，對(duì)車輛輪廓進(jìn)行高速動(dòng)態(tài)掃描，將所接收到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)行進(jìn)車輛的寬高檢測(cè)和超限聲光報(bào)警。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)測(cè)量精度為±0．15m，測(cè)量準(zhǔn)確率達(dá)到95％，系統(tǒng)性能滿足高速公路管理部門對(duì)于車輛寬高超限檢。

　　硬件電路

　　智能車輛寬高檢測(cè)系統(tǒng)電氣控制部分以基于ARMCortex-M3內(nèi)核的LM3S8962處理器作為控制核心，按功能可劃分為以下模塊：電源模塊，主控制器模塊、時(shí)鐘模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊、鍵盤輸入模塊、液晶顯示模塊、繼電器控制模塊等，以下對(duì)3個(gè)部分作較詳細(xì)介紹。

　　主控制器電路模塊

　　采用ARM Cortex-M3內(nèi)核的微控制器LM3S8962作為系統(tǒng)控制核心。Cortex-M3內(nèi)核采用ARMv7-M架構(gòu)，它緊湊地結(jié)合Thumb-2指令集，采用哈佛處理器架構(gòu)，與ARM7TDMI相比，比Thumb指令每兆赫的效率提高了70％，比ARM指令提高35％。由于Thumb-2指令是 Thumb指令的擴(kuò)展，16位和32位指令共存于同一模式下，復(fù)雜性大幅下降，代碼密度和性能均得到提高。LM3S8962時(shí)鐘頻率高達(dá)50 Hz，多達(dá)36個(gè)中斷源具有8個(gè)優(yōu)先等級(jí)，提供系統(tǒng)時(shí)鐘，256 kB的FALSH，64 kB的SRAM，休眠模塊，通用異步收發(fā)器，通用定時(shí)器，PC接口以及其他豐富的外設(shè)接口，可方便的對(duì)各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行有效控制。圖3為L(zhǎng)M3S8962 的外設(shè)接口及其外圍電路（時(shí)鐘、復(fù)位、UART接口等）。

　　數(shù)據(jù)通訊電路模塊

　　將激光傳感器掃描得到的極值坐標(biāo)信號(hào)通過(guò)通用異步收發(fā)器（UART）傳送給微控制器，選用了MAX232進(jìn)行RS232電平轉(zhuǎn)換，如圖4所示。

　　LM3S8962具有兩個(gè)串行接口UART0和UART1。本系統(tǒng)選用UART1用于RS232通信使用。UART是一種應(yīng)用廣泛的短距離串行傳輸接口，通信雙方只要采用相同的幀格式和波特率，僅用兩根信號(hào)線（Rx和Tx）就可以完成通信過(guò)程，有獨(dú)立的發(fā)送FIFO和接收FIFO。有可編程的波特率發(fā)生器，允許速率高達(dá)460．8 kb／s。系統(tǒng)中通過(guò)UART傳送的數(shù)據(jù)高速存儲(chǔ)于SRAM存儲(chǔ)器內(nèi)供微控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)快速計(jì)算。

　　輸入輸出電路模塊

　　系統(tǒng)設(shè)置了4個(gè)按鍵，用于設(shè)置車輛的限寬限高值，設(shè)置及修改系統(tǒng)時(shí)間等，實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)修改信息的功能。為了便于工作人員查看過(guò)往車輛的寬度和高度，采用了 LCD顯示。選用青云創(chuàng)新公司生產(chǎn)的LCD液晶顯示模塊LCM192642，它是漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字和圖形。模塊工作電源為5 V；改變變位器W1的值可以調(diào)節(jié)LCD屏的顯示對(duì)比度；整個(gè)LCD屏被均分為三部分16～18是選屏信號(hào)線，可以選擇其中任一部分顯示。系統(tǒng)中設(shè)置了2個(gè) 12V繼電器，當(dāng)行駛車輛經(jīng)檢鍘超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)的寬度和高度時(shí)系統(tǒng)會(huì)通過(guò)繼電器分別接通警燈和室外擴(kuò)音器的電源而產(chǎn)生聲光報(bào)警，一方面提示現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行處理，另一方面告知司機(jī)該車超限需停車接受處理。如下圖5所示為輸入輸出模塊原理圖。

　　針對(duì)高速公路車輛超限超載這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于激光測(cè)距技術(shù)的寬高檢測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)行進(jìn)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量。本系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)期間，工作可靠穩(wěn)定，功耗低，計(jì)算速度快，測(cè)量精度高，抗干擾能力強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)誤差符合高速公路管理部門對(duì)于行進(jìn)車輛寬高超限檢測(cè)的要求。通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該設(shè)計(jì)有效可行，為下一階段進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)試作了充分準(zhǔn)備。