基于激光測距的車輛寬高檢測系統(tǒng)設計
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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傳送的數據高速存儲于SRAM存儲器內供微控制器進行實時快速計算。
3．3 輸入輸出模塊設計
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(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。
4 系統(tǒng)軟件設計
本系統(tǒng)采用LAR5．11作為開發(fā)環(huán)境，使用C語言編程，采用模塊化程序設計。軟件設計分為主控模塊、初始化模塊、中斷處理模塊、數據發(fā)送和接收模塊、數據處理模塊、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)來的數據，從串口緩沖區(qū)提取所需數據，根據數據信息進行轉換，判斷，比較，存儲。進行數據分析處理后調用相應的執(zhí)行子程序完成相應的功能，如調用LCD子程序顯示車輛寬高信息等，程序進入不斷循環(huán)工作狀態(tài)。
數據采集使用串口通訊模式，發(fā)送數據采用查詢方式完成，接收數據采用中斷方式完成，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)議進行數據收發(fā)，主控制器只需設置好相應的串口號、波特率及相應端口設量，發(fā)送測量命令，等待接收。單次讀數據命令為：RNLMDscandatata；連續(xù)讀數據命令為：EN LMDscandata1；連續(xù)停數據命令為：EN LMDscandata0。
5 模擬實驗
系統(tǒng)整體設計完成后，在進入超限點進行現場調試之前，在實驗室進行了模擬實驗。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過，如圖8所示。將激光傳感器設置在掃描角度為0°～180°，角度分辨率為0．5°的模式下，當小推車完全經過時，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次后統(tǒng)計結果，將測量值和實際值比較可得誤差在0．15m以內的達到95％，符合測量精度要求。
6 結束語
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，為下一階段進入現場進行實地調試作了充分準備。
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