基于A(yíng)RM設計 的紅外光汽車(chē)速度管理系統研究

引 言

　　車(chē)輛在公路上應以與路況相符的速度行駛，太快了易出事故, 太慢了將成為后續車(chē)輛的絆腳石。但是，常有個(gè)別司機不按規定的速度行駛而違章，導致事故頻生。交管部門(mén)為了取證糾違, 目前多采用雷達測速系統（利用多普勒效應）對違章車(chē)輛進(jìn)行測速取證，予以處罰。

　　可近期市場(chǎng)上出現了一種叫做“電子狗”的反雷達測速裝置，此裝置在接近雷達測速區時(shí)，能提前捕捉到雷達測速的信息而報警，使違章車(chē)輛逃脫處罰，事故隱患猶存。因此，研究一套既能準確測定汽車(chē)速度, 又不會(huì )被“電子狗”所發(fā)現的可靠測速、管理系統就尤為必要。

　　本文研究的以紅外光傳感器、ARM 為核心部件的新型測速系統測速時(shí)不會(huì )被“電子狗”所發(fā)現，不僅能識別汽車(chē)速度V 的大小，還能測出其速度超過(guò)上限速度（Vmax）的量值（+△V）或低于下限速度（Vmin）的量值（—△V）等信息，據該信息酌情驅動(dòng)取證系統（打印、照相）工作，能有效提高交通管制的力度。

1 系統工作原理

　　系統由調制式紅外光傳感器[1]、飛利浦公司的LPC2294 ARM 嵌入式處理器，帶觸摸屏的彩色液晶顯示器以及報警攝像等系統構成，如圖1 所示。圖1 中M、N 兩點(diǎn)是路旁一側護欄上的兩點(diǎn)，分別安裝著(zhù)可發(fā)射38KHz 的紅外發(fā)光管，一直向外發(fā)射調制式紅外光。調制式紅外光被另一側護欄上相應的兩點(diǎn)M’、N’處安放的光電接收器接收，共同組成一個(gè)光控測速區。當有車(chē)輛通過(guò)光控測速區時(shí)，M 點(diǎn)發(fā)出的光線(xiàn)首先被阻斷，第一個(gè)光電探測器M-M’將光信號轉換為電信號送入信號調理電路，經(jīng)過(guò)放大、整形，送至ARM 處理器。ARM接到此觸發(fā)信號，打開(kāi)內部計數器開(kāi)始計數，時(shí)間t 的值相應不斷增加。當汽車(chē)達到N 點(diǎn)時(shí)，第二個(gè)光電探測器N-N’將光信號轉換為電信號經(jīng)信號調理電路送至ARM 處理器使計數器停止計數，t 的值就確定了。由M、N 兩點(diǎn)間的距離L 除以t 便得到速度V。如果計算得到的V 值在設定的安全速度范圍之內，顯示屏則顯示當前安全速度值，攝像、報警電路就不工作；如果V 值超出設定范圍之外，則計算速度偏移量△V =Vmax—V，同時(shí)顯示該車(chē)輛超速行駛，并讓攝像、報警電路啟動(dòng)工作。同理，若車(chē)輛以VVmin 的低速狀態(tài)通過(guò)光控測速區時(shí)，照相及報警系統亦啟動(dòng)工作，顯示屏顯示超速信息，提示此時(shí)車(chē)輛處于超低速行駛狀態(tài)。

2 系統硬件設計

　　2.1 光電發(fā)射接收系統

　　光電發(fā)射接收系統原理如圖2 所示。振蕩器產(chǎn)生頻率為38KHz 的信號, 驅動(dòng)紅外發(fā)光管發(fā)光。光電接收器則接收紅外發(fā)光管射出的光脈沖，接收到的光脈沖信號經(jīng)調節電位器連接到檢測器的輸入端[2]。將接收到的調制式光脈沖信號送入放大器進(jìn)行放大，經(jīng)閾值檢測后變成與同步振蕩器同步輸出的邏輯電平脈沖，再通過(guò)脈沖同步解調，得到與車(chē)輛運動(dòng)狀態(tài)相關(guān)的光電信號，并經(jīng)緩沖輸出。

　2.2 信號接收與定時(shí)器工作

　　如圖3 所示，在沒(méi)有車(chē)輛經(jīng)過(guò)光控測速區時(shí)，M’、N’兩點(diǎn)一直能接收到38KHz 的調制紅外光，均輸出高電平，暫穩電路均處在穩態(tài)。門(mén)G 的輸出為邏輯1，UL 始終為高電平。當有車(chē)輛通過(guò)光控測速區時(shí)，M 點(diǎn)發(fā)出的光線(xiàn)首先被阻斷，UM 由高電平先變?yōu)榈碗娖?，暫穩態(tài)電路1 被觸發(fā)而進(jìn)入暫穩態(tài)，如圖4 中的t1 時(shí)刻之后所示。此時(shí)，UM’為低電平，G 門(mén)觸發(fā)，輸出UL 為低電平。ARM 系統的CAP1.0 捕獲到UL 由高電平變低電平，發(fā)生下降沿捕獲，自動(dòng)裝載T1TC 的值傳輸到捕獲寄存器T1CR，并產(chǎn)生中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)子程序，讀取T1CR 的值而保存。