基于ARM 的紅外光汽車(chē)速度管理系統(tǒng)研究

引 言

　　車(chē)輛在公路上應(yīng)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(chē)輛的絆腳石。但是，常有個(gè)別司機(jī)不按規(guī)定的速度行駛而違章，導(dǎo)致事故頻生。交管部門(mén)為了取證糾違, 目前多采用雷達(dá)測(cè)速系統(tǒng)（利用多普勒效應(yīng)）對(duì)違章車(chē)輛進(jìn)行測(cè)速取證，予以處罰。

　　可近期市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種叫做“電子狗”的反雷達(dá)測(cè)速裝置，此裝置在接近雷達(dá)測(cè)速區(qū)時(shí)，能提前捕捉到雷達(dá)測(cè)速的信息而報(bào)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(zhǔn)確測(cè)定汽車(chē)速度, 又不會(huì)被“電子狗”所發(fā)現(xiàn)的可靠測(cè)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(cè)速系統(tǒng)測(cè)速時(shí)不會(huì)被“電子狗”所發(fā)現(xiàn)，不僅能識(shí)別汽車(chē)速度V 的大小，還能測(cè)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(jù)該信息酌情驅(qū)動(dòng)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(diào)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(bào)警攝像等系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1 所示。圖1 中M、N 兩點(diǎn)是路旁一側(cè)護(hù)欄上的兩點(diǎn)，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(diào)制式紅外光。調(diào)制式紅外光被另一側(cè)護(hù)欄上相應(yīng)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(cè)速區(qū)。當(dāng)有車(chē)輛通過(guò)光控測(cè)速區(qū)時(shí)，M 點(diǎn)發(fā)出的光線首先被阻斷，第一個(gè)光電探測(cè)器M-M’將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送入信號(hào)調(diào)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(hào)，打開(kāi)內(nèi)部計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，時(shí)間t 的值相應(yīng)不斷增加。當(dāng)汽車(chē)達(dá)到N 點(diǎn)時(shí)，第二個(gè)光電探測(cè)器N-N’將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路送至ARM 處理器使計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，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(jì)算得到的V 值在設(shè)定的安全速度范圍之內(nèi)，顯示屏則顯示當(dāng)前安全速度值，攝像、報(bào)警電路就不工作；如果V 值超出設(shè)定范圍之外，則計(jì)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(bào)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(cè)速區(qū)時(shí)，照相及報(bào)警系統(tǒng)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(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　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(hào), 驅(qū)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(hào)經(jīng)調(diào)節(jié)電位器連接到檢測(cè)器的輸入端[2]。將接收到的調(diào)制式光脈沖信號(hào)送入放大器進(jìn)行放大，經(jīng)閾值檢測(cè)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(diào)，得到與車(chē)輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相關(guān)的光電信號(hào)，并經(jīng)緩沖輸出。

　2.2 信號(hào)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(cè)速區(qū)時(shí)，M’、N’兩

點(diǎn)一直能接收到38KHz 的調(diào)制紅外光，均輸出高電平，暫穩(wěn)態(tài)

電路均處在穩(wěn)態(tài)。門(mén)G 的輸出為邏輯1，UL 始終為高電平。當(dāng)

有車(chē)輛通過(guò)光控測(cè)速區(qū)時(shí)，M 點(diǎn)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(jìn)入暫穩(wěn)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(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(dòng)裝載T1TC 的值傳輸?shù)讲东@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。