基于ARM設計 的紅外光汽車速度管理系統(tǒng)研究

引 言

　　車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(xù)車輛的絆腳石。但是，常有個別司機不按規(guī)定的速度行駛而違章，導致事故頻生。交管部門為了取證糾違, 目前多采用雷達測速系統(tǒng)（利用多普勒效應）對違章車輛進行測速取證，予以處罰。

　　可近期市場上出現(xiàn)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(qū)時，能提前捕捉到雷達測速的信息而報警，使違章車輛逃脫處罰，事故隱患猶存。因此，研究一套既能準確測定汽車速度, 又不會被“電子狗”所發(fā)現(xiàn)的可靠測速、管理系統(tǒng)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(tǒng)測速時不會被“電子狗”所發(fā)現(xiàn)，不僅能識別汽車速度V 的大小，還能測出其速度超過上限速度（Vmax）的量值（+△V）或低于下限速度（Vmin）的量值（—△V）等信息，據(jù)該信息酌情驅動取證系統(tǒng)（打印、照相）工作，能有效提高交通管制的力度。

1 系統(tǒng)工作原理

　　系統(tǒng)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(tǒng)構成，如圖1 所示。圖1 中M、N 兩點是路旁一側護欄上的兩點，分別安裝著可發(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M’、N’處安放的光電接收器接收，共同組成一個光控測速區(qū)。當有車輛通過光控測速區(qū)時，M 點發(fā)出的光線首先被阻斷，第一個光電探測器M-M’將光信號轉換為電信號送入信號調理電路，經(jīng)過放大、整形，送至ARM 處理器。ARM接到此觸發(fā)信號，打開內(nèi)部計數(shù)器開始計數(shù)，時間t 的值相應不斷增加。當汽車達到N 點時，第二個光電探測器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(shù)器停止計數(shù)，t 的值就確定了。由M、N 兩點間的距離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(nèi)，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，同時顯示該車輛超速行駛，并讓攝像、報警電路啟動工作。同理，若車輛以VVmin 的低速狀態(tài)通過光控測速區(qū)時，照相及報警系統(tǒng)亦啟動工作，顯示屏顯示超速信息，提示此時車輛處于超低速行駛狀態(tài)。

2 系統(tǒng)硬件設計

　　2.1 光電發(fā)射接收系統(tǒng)

　　光電發(fā)射接收系統(tǒng)原理如圖2 所示。振蕩器產(chǎn)生頻率為38KHz 的信號, 驅動紅外發(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(jié)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，再通過脈沖同步解調，得到與車輛運動狀態(tài)相關的光電信號，并經(jīng)緩沖輸出。

　2.2 信號接收與定時器工作

　　如圖3 所示，在沒有車輛經(jīng)過光控測速區(qū)時，M’、N’兩點一直能接收到38KHz 的調制紅外光，均輸出高電平，暫穩(wěn)電路均處在穩(wěn)態(tài)。門G 的輸出為邏輯1，UL 始終為高電平。當有車輛通過光控測速區(qū)時，M 點發(fā)出的光線首先被阻斷，UM 由高電平先變?yōu)榈碗娖?，暫穩(wěn)態(tài)電路1 被觸發(fā)而進入暫穩(wěn)態(tài)，如圖4 中的t1 時刻之后所示。此時，UM’為低電平，G 門觸發(fā)，輸出UL 為低電平。ARM 系統(tǒng)的CAP1.0 捕獲到UL 由高電平變低電平，發(fā)生下降沿捕獲，自動裝載T1TC 的值傳輸?shù)讲东@寄存器T1CR，并產(chǎn)生中斷，進入中斷服務子程序，讀取T1CR 的值而保存。