大型貨車超載超速實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)

第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能及配置

3.1.1 系統(tǒng)功能描述

本系統(tǒng)以嵌入式微處理器ARM9為硬件核心^[14]，應(yīng)用無線通信網(wǎng)技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)，通過移植嵌入式、操作系統(tǒng)Linux,實(shí)現(xiàn)一個(gè)便攜式大貨車超載超速實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)采集貨車的重量、傾角與速度，用CAN總線與系統(tǒng)中心聯(lián)系，經(jīng)過系統(tǒng)處理分析得出結(jié)果，并將貨車重量和速度的信息實(shí)時(shí)的顯示在駕駛室的顯示器上。當(dāng)貨車超重或超速時(shí)，向駕駛室發(fā)出警告，警告無效時(shí)，通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)將分析結(jié)果傳送到交管中心，作為處罰與管理的依據(jù)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖3.1：

圖3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

3.1.2 系統(tǒng)配置

根據(jù)系統(tǒng)功能以及設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的要求，開發(fā)此系統(tǒng)需要以下主要配置：

（1）開發(fā)環(huán)境：LinuxMint-8 +ARM Linux系統(tǒng)

（2）開發(fā)語言：C /C++語言

（3）硬件基礎(chǔ)：北京博創(chuàng)公司UP-NETARM2410-S開發(fā)板上大部分硬件，包括三星S3C2410核心板，64M NAND FLASH，TFT液晶LCD，等；另外還有凌陽SPACE061A；HX711測重專用芯片；霍爾開關(guān)件AH44E；GPRS模塊。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)是以北京博創(chuàng)公司的UP-NETARM2410-S實(shí)驗(yàn)開發(fā)板為中心，附加外部測速模塊、測重模塊、GPRS發(fā)送模塊和存儲(chǔ)模塊等構(gòu)成系統(tǒng)整體。由S3C2410 ARM CPU控制整個(gè)系統(tǒng)工作^[15]，整體結(jié)構(gòu)如圖3.2:

圖3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

（1）硬件結(jié)構(gòu)

硬件組成主要包含兩部分，一是開發(fā)平臺(tái)的硬件系統(tǒng)，二是擴(kuò)展硬件系統(tǒng)。

結(jié)構(gòu)如圖3.2所示，開發(fā)板平臺(tái)上使用的是核心板、LCD、音頻、電源和各種接口；擴(kuò)展硬件系統(tǒng)包含了主要功能模塊有速度測量模塊、重量測量模塊、傾斜角度測量和GPRS模塊。

（2）主要硬件介紹

① 測重模塊，使用壓力傳感器采集重力信號(hào)，使用HX711壓力傳感器24位高精度專用芯片對采集的信號(hào)進(jìn)行處理^[16]。經(jīng)過HX711處理后直接得到數(shù)字信號(hào)^[17]，將四路信號(hào)傳輸至SPACE061A，經(jīng)過換算處理后得到精確的貨車質(zhì)量，再傳輸?shù)絊3C2410 ARM。

② 測速模塊，在與傳動(dòng)軸相連的轉(zhuǎn)盤上放置四個(gè)磁鋼，當(dāng)磁鋼經(jīng)過霍爾開關(guān)時(shí)，霍爾開關(guān)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖。將AH44E的輸出端連接到SPACE061A的IOB3(外部中斷2輸入口)，利用中斷技術(shù)由SPACE061A對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并同時(shí)計(jì)時(shí)，通過SPACE061A的處理得到精確的速度值，再通過總線將速度傳輸?shù)絊3C2410 ARM CPU^[18]。

③顯示模塊，采集S3C2410自帶的LED顯示器，將速度和重量顯示出來，用以提示駕駛員。

④語音處理模塊，該模塊也采用S3C2410、凌陽SPACE061A開發(fā)板自帶的，S3C2410和凌陽SPACE061A有強(qiáng)大的語音處理功能，聲音模塊也是用于提醒駕駛員，以達(dá)到減少交通事故的目的。

⑤總線模塊，這里采用CAN（Controller Area Network）總線，CAN總線在汽車上使用比較廣泛。CAN總線是一種現(xiàn)場總線，具有穩(wěn)定可靠，連線簡單（就兩根線），組網(wǎng)消費(fèi)低，速度比串口快，能長距離傳輸?shù)忍攸c(diǎn)。

⑥GPRS模塊，使用博創(chuàng)的SIM300_v7.03自行開發(fā)完成，可以實(shí)現(xiàn)電話、短信、上網(wǎng)的功能，通過UART接口與ARM9通信。