基于激光測距的車輛寬高檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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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(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(jìn)行實(shí)時快速計(jì)算。
3．3 輸入輸出模塊設(shè)計(jì)
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(shí)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(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(kuò)音器的電源而產(chǎn)生聲光報(bào)警，一方面提示現(xiàn)場工作人員進(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。
4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用LAR5．11作為開發(fā)環(huán)境，使用C語言編程，采用模塊化程序設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)分為主控模塊、初始化模塊、中斷處理模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、鍵盤和顯示模塊等幾部分。主程序工作流程圖如圖6所示。系統(tǒng)上電后，首先完成系統(tǒng)初始化，然后給傳感器發(fā)命令，啟動傳感器掃描，接收串口發(fā)來的數(shù)據(jù)，從串口緩沖區(qū)提取所需數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，判斷，比較，存儲。進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理后調(diào)用相應(yīng)的執(zhí)行子程序完成相應(yīng)的功能，如調(diào)用LCD子程序顯示車輛寬高信息等，程序進(jìn)入不斷循環(huán)工作狀態(tài)。
數(shù)據(jù)采集使用串口通訊模式，發(fā)送數(shù)據(jù)采用查詢方式完成，接收數(shù)據(jù)采用中斷方式完成，接收中斷流程如圖7所示。傳感器和主控制器之間通過事先約定的通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，主控制器只需設(shè)置好相應(yīng)的串口號、波特率及相應(yīng)端口設(shè)量，發(fā)送測量命令，等待接收。單次讀數(shù)據(jù)命令為：RNLMDscandatata；連續(xù)讀數(shù)據(jù)命令為：EN LMDscandata1；連續(xù)停數(shù)據(jù)命令為：EN LMDscandata0。
5 模擬實(shí)驗(yàn)
系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)完成后，在進(jìn)入超限點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試之前，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)。將激光傳感器固定在3 m高的支架上，讓一放置立方體被測物的小推車以10km／h的速度從激光傳感器下經(jīng)過，如圖8所示。將激光傳感器設(shè)置在掃描角度為0°～180°，角度分辨率為0．5°的模式下，當(dāng)小推車完全經(jīng)過時，液晶屏上即可顯示立方體被測物的最大寬度和高度，同時可通過MATLAB仿真物體的輪廓，如圖9所示。同等條件下，讓小推車在傳感器下先后通過數(shù)次后統(tǒng)計(jì)結(jié)果，將測量值和實(shí)際值比較可得誤差在0．15m以內(nèi)的達(dá)到95％，符合測量精度要求。
6 結(jié)束語
針對高速公路車輛超限超載這一問題，設(shè)計(jì)了基于激光測距技術(shù)的寬高檢測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對行進(jìn)車輛進(jìn)行實(shí)時動態(tài)測量。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于行進(jìn)車輛寬高超限檢測的要求。通過反復(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)場進(jìn)行實(shí)地調(diào)試作了充分準(zhǔn)備。
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