- 基于激光测距技术的车辆宽高检测系统的设计[图]

LM3S8962具有两个串行接口UART0和UART1。本系统选用UART1用于RS232通信使用。UART是一种应用广泛的短距离串行传输接口，通信双方只要采用相同的帧格式和波特率，仅用两根信号线(Rx和Tx)就可以完成通信过程，有独立的发送FIFO和接收FIFO。有可编程的波特率发生器，允许速率高达460.8kb/s。系统中通过UART传送的数据高速存储于SRAM存储器内供微控制器进行实时快速计算。

3.3 输入输出模块设计

系统设置了4个按键，用于设置车辆的限宽限高值，设置及修改系统时间等，实现了随时修改信息的功能。为了便于工作人员查看过往车辆的宽度和高度，采用了LCD显示。选用青云创新公司生产的LCD液晶显示模块LCM192642，它是汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字和图形。模块工作电源为5V；改变变位器W1的值可以调节LCD屏的显示对比度；整个LCD屏被均分为三部分16～18是选屏信号线，可以选择其中任一部分显示。系统中设置了2个12V继电器，当行驶车辆经检铡超过了标准的宽度和高度时系统会通过继电器分别接通警灯和室外扩音器的电源而产生声光报警，一方面提示现场工作人员进行处理，另一方面告知司机该车超限需停车接受处理。如下图5所示为输入输出模块原理图。

4 系统软件设计

本系统采用LAR5.11作为开发环境，使用C语言编程，采用模块化程序设计。软件设计分为主控模块、初始化模块、中断处理模块、数据发送和接收模块、数据处理模块、键盘和显示模块等几部分。主程序工作流程图如图6所示。系统上电后，首先完成系统初始化，然后给传感器发命令，启动传感器扫描，接收串口发来的数据，从串口缓冲区提取所需数据，根据数据信息进行转换，判断，比较，存储。进行数据分析处理后调用相应的执行子程序完成相应的功能，如调用LCD子程序显示车辆宽高信息等，程序进入不断循环工作状态。

数据采集使用串口通讯模式，发送数据采用查询方式完成，接收数据采用中断方式完成，接收中断流程如图7所示。传感器和主控制器之间通过事先约定的通讯协议进行数据收发，主控制器只需设置好相应的串口号、波特率及相应端口设量，发送测量命令，等待接收。单次读数据命令为：RNLMDscandatata；连续读数据命令为：EN LMDscandata1；连续停数据命令为：EN LMDscandata0。

5 模拟实验

系统整体设计完成后，在进入超限点进行现场调试之前，在实验室进行了模拟实验。将激光传感器固定在3m高的支架上，让一放置立方体被测物的小推车以10km/h的速度从激光传感器下经过，如图8所示。将激光传感器设置在扫描角度为0°～180°，角度分辨率为0.5°的模式下，当小推车完全经过时，液晶屏上即可显示立方体被测物的最大宽度和高度，同时可通过MATLAB仿真物体的轮廓，如图9所示。同等条件下，让小推车在传感器下先后通过数次后统计结果，将测量值和实际值比较可得误差在0.15m以内的达到95%，符合测量精度要求。

6 结束语

针对高速公路车辆超限超载这一问题，设计了基于激光测距技术的宽高检测系统，可实现对行进车辆进行实时动态测量。本系统在实验期间，工作可靠稳定，功耗低，计算速度快，测量精度高，抗干扰能力强，实验误差符合高速公路管理部门对于行进车辆宽高超限检测的要求。通过反复实验验证，该设计有效可行，为下一阶段进入现场进行实地调试作了充分准备。