智能車輛寬高檢測系統(tǒng)電路模塊設計 - 全文

　　為實現(xiàn)高速公路車輛超寬超高治理工作的自動化、智能化，設計了一種基于激光脈沖測距技術的智能車輛寬高檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)采用LMS二維激光測距傳感器，在新型高性能微處理器的控制下，對車輛輪廓進行高速動態(tài)掃描，將所接收到的實時數(shù)據(jù)進行分析處理，實現(xiàn)對行進車輛的寬高檢測和超限聲光報警。實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)測量精度為±0．15m，測量準確率達到95％，系統(tǒng)性能滿足高速公路管理部門對于車輛寬高超限檢。

　　硬件電路

　　智能車輛寬高檢測系統(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3個部分作較詳細介紹。

　　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指令的擴展，16位和32位指令共存于同一模式下，復雜性大幅下降，代碼密度和性能均得到提高。LM3S8962時鐘頻率高達50 Hz，多達36個中斷源具有8個優(yōu)先等級，提供系統(tǒng)時鐘，256 kB的FALSH，64 kB的SRAM，休眠模塊，通用異步收發(fā)器，通用定時器，PC接口以及其他豐富的外設接口，可方便的對各種現(xiàn)場設備進行有效控制。圖3為LM3S8962 的外設接口及其外圍電路（時鐘、復位、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信號通過通用異步收發(fā)器（UART）傳送給微控制器，選用了MAX232進行RS232電平轉(zhuǎn)換，如圖4所示。

　　LM3S8962具有兩個串行接口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，僅用兩根信號線（Rx和Tx）就可以完成通信過程，有獨立的發(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460．8 kb／s。系統(tǒng)中通過UART傳送的數(shù)據(jù)高速存儲于SRAM存儲器內(nèi)供微控制器進行實時快速計算。

　　輸入輸出電路模塊

　　系統(tǒng)設置了4個按鍵，用于設置車輛的限寬限高值，設置及修改系統(tǒng)時間等，實現(xiàn)了隨時修改信息的功能。為了便于工作人員查看過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屏的顯示對比度；整個LCD屏被均分為三部分16～18是選屏信號線，可以選擇其中任一部分顯示。系統(tǒng)中設置了2個 12V繼電器，當行駛車輛經(jīng)檢鍘超過了標準的寬度和高度時系統(tǒng)會通過繼電器分別接通警燈和室外擴音器的電源而產(chǎn)生聲光報警，一方面提示現(xiàn)場工作人員進行處理，另一方面告知司機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。

　　針對高速公路車輛超限超載這一問題，設計了基于激光測距技術的寬高檢測系統(tǒng)，可實現(xiàn)對行進車輛進行實時動態(tài)測量。本系統(tǒng)在實驗期間，工作可靠穩(wěn)定，功耗低，計算速度快，測量精度高，抗干擾能力強，實驗誤差符合高速公路管理部門對于行進車輛寬高超限檢測的要求。通過反復實驗驗證，該設計有效可行，為下一階段進入現(xiàn)場進行實地調(diào)試作了充分準備。