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智能車輛寬高檢測系統電路模塊設計

作者:秩名  來源:IT165收集  發布日期:2014-10-27 18:37:19

  為實現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。系統采用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掃描,將所接收到的實時數據進行分析處理,實現對行進車輛的寬高檢測和超限聲光報警。實驗結果表明,系統測量精度為±0.15m,測量準確率達到95%,系統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電氣控制部分以基于ARMCortex-M3內核的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、數據通訊模塊、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內核的微控制器LM3S8962作為系統控制核心。Cortex-M3內核采用ARMv7-M架構,它緊湊地結合Thumb-2指令集,采用哈佛處理器架構,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個優先等級,提供系統時鐘,256 kB的FALSH,64 kB的SRAM,休眠模塊,通用異步收發器,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)。

  智能車輛寬高檢測系統電路模塊設計

  數據通訊電路模塊

  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器(UART)傳送給微控制器,選用了MAX232進行RS232電平轉換,如圖4所示。

  智能車輛寬高檢測系統電路模塊設計

  LM3S8962具有兩個串行接口UART0和UART1。本系統選用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,有獨立的發送FIFO和接收FIFO。有可編程的波特率發生器,允許速率高達460.8 kb/s。系統中通過UART傳送的數據高速存儲于SRAM存儲器內供微控制器進行實時快速計算。

  輸入輸出電路模塊

  系統設置了4個按鍵,用于設置車輛的限寬限高值,設置及修改系統時間等,實現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。選用青云創新公司生產的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的值可以調節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。系統中設置了2個 12V繼電器,當行駛車輛經檢鍘超過了標準的寬度和高度時系統會通過繼電器分別接通警燈和室外擴音器的電源而產生聲光報警,一方面提示現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。

  智能車輛寬高檢測系統電路模塊設計

  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,可實現對行進車輛進行實時動態測量。本系統在實驗期間,工作可靠穩定,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,為下一階段進入現場進行實地調試作了充分準備。

  為實現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。系統采用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掃描,將所接收到的實時數據進行分析處理,實現對行進車輛的寬高檢測和超限聲光報警。實驗結果表明,系統測量精度為±0.15m,測量準確率達到95%,系統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電氣控制部分以基于ARMCortex-M3內核的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、數據通訊模塊、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內核的微控制器LM3S8962作為系統控制核心。Cortex-M3內核采用ARMv7-M架構,它緊湊地結合Thumb-2指令集,采用哈佛處理器架構,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個優先等級,提供系統時鐘,256 kB的FALSH,64 kB的SRAM,休眠模塊,通用異步收發器,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)。

  智能車輛寬高檢測系統電路模塊設計

  數據通訊電路模塊

  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器(UART)傳送給微控制器,選用了MAX232進行RS232電平轉換,如圖4所示。

  智能車輛寬高檢測系統電路模塊設計

  LM3S8962具有兩個串行接口UART0和UART1。本系統選用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,有獨立的發送FIFO和接收FIFO。有可編程的波特率發生器,允許速率高達460.8 kb/s。系統中通過UART傳送的數據高速存儲于SRAM存儲器內供微控制器進行實時快速計算。

  輸入輸出電路模塊

  系統設置了4個按鍵,用于設置車輛的限寬限高值,設置及修改系統時間等,實現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。選用青云創新公司生產的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的值可以調節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。系統中設置了2個 12V繼電器,當行駛車輛經檢鍘超過了標準的寬度和高度時系統會通過繼電器分別接通警燈和室外擴音器的電源而產生聲光報警,一方面提示現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。

  智能車輛寬高檢測系統電路模塊設計

  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,可實現對行進車輛進行實時動態測量。本系統在實驗期間,工作可靠穩定,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,為下一階段進入現場進行實地調試作了充分準備。

Tag標簽: 檢測系統   電路   模塊  
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