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[導(dǎo)讀]  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(shè)計了一種基于激光脈沖測距技術(shù)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

  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(shè)計了一種基于激光脈沖測距技術(shù)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(zhǔn)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(fù)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(shè)接口,可方便的對各種現(xiàn)場設(shè)備進行有效控制。圖3為LM3S8962 的外設(shè)接口及其外圍電路(時鐘、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(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(shè)置了4個按鍵,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(shè)置了2個 12V繼電器,當(dāng)行駛車輛經(jīng)檢鍘超過了標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計了基于激光測距技術(shù)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(fù)實驗驗證,該設(shè)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(zhǔn)備。

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