论文导读：高速公路交管部门为了取证纠违，目前多采用固定式或流动式雷达测速系统对违章车辆进行测速、取证。对于固定式测速点则利用GPS定位实现提前报警，从而使违章车辆逃避交通管制，导致大量现有高速公路测速系统对装备此类设备的车辆束手无策。针对电子狗的工作原理，本文设计了以对射式调制红外光幕为核心的新型测速系统，针对测速现场的隐蔽性与安全性要求，系统设计了2.4G短距离无线通信模块配合上位机管理软件实现测速数据及控制命令的无线传输，使得高速公路执法人员能够在架设好测速装置后能够快速脱离现场测速点，并通过计算机实现远程测速以及管理。测速模块通过内部定时器测量两次信号的时间间隔，并根据时间间隔和测速区宽度L（由两对传感器之间的安设距离决定）计算车速，并根据预设值决定是否进行拍照，同时，通过无线收发模块将数据传送至远程接收模块，由远程接收模块通过RS-232串口将数据传送给管理计算机。
关键词：红外光幕，测速，高速公路，无线
引 言
高速公路交管部门为了取证纠违，目前多采用固定式或流动式雷达测速系统对违章车辆进行测速、取证。但部分车辆为逃避交通管制，装备了带有“电子狗”等反雷达测速装置的GPS导航设备。此类车载装置隐蔽性强、不易查处；能够在接近雷达测速区时提前捕捉到雷达信号而报警；对于固定式测速点则利用GPS定位实现提前报警，从而使违章车辆逃避交通管制，导致大量现有高速公路测速系统对装备此类设备的车辆束手无策。
针对电子狗的工作原理，本文设计了以对射式调制红外光幕为核心的新型测速系统，针对测速现场的隐蔽性与安全性要求，系统设计了2.4G短距离无线通信模块配合上位机管理软件实现测速数据及控制命令的无线传输，使得高速公路执法人员能够在架设好测速装置后能够快速脱离现场测速点，并通过计算机实现远程测速以及管理。
1系统工作原理
两对光幕架设在高速公路两侧构成测速区。当有车辆通过测速区时，前后两对光幕先后被遮挡并发送信号给测速模块进行处理。测速模块通过内部定时器测量两次信号的时间间隔，并根据时间间隔和测速区宽度L（由两对传感器之间的安设距离决定）计算车速，并根据预设值决定是否进行拍照，同时，通过无线收发模块将数据传送至远程接收模块，由远程接收模块通过RS-232串口将数据传送给管理计算机。如图1所示。
图1 硬件系统工作原理图
2测速系统硬件设计
系统硬件设计主要包括现场测速模块、无线收发模块、远程接收模块。测速模块的中央处理单元选用宏晶科技的STC89C52RC，两个传感器的信号输入端分别接在STC89C52RC的第1号引脚T2（P1.0）和第15号引脚T1（P3.5），利用定时器T1和T2作为扩展外部中断源接收来自两组光幕的外部中断信号。P1口通过2.54mm双列直插插座和无线模块NRF24L01相连，通过模拟SPI时序实现对NRF24L01的控制与通讯。如图2所示。
图2 测速模块电路原理图
3 测速系统软件设计
软件设计主要包括下位机的测速程序设计、测速模块主程序设计、远程无线接收模块主程序设计以及上位机软件设计几部分。上位机软件采用VB程序编写；下位机程序则由C语言实现。
3.1 测速程序模块设计
当车辆通过测速区的第一道光幕时，STC89C52RC的T1脚（P3.5）作为扩展外部中断源检测到低电平信号，产生中断，程序跳转至T1中断服务子程序。T1中断服务子程序首先打开定时器T0开始计时，然后打开定时器T2的外部中断使能，等待车辆通过测速区的第二道光幕时捕获传感器被遮挡而输出的低电平信号，触发T2外部中断。定时器T0在计数过程中，每溢出一次，则自动进入定时器T0中断服务子程序，累加溢出次数。当车辆通过测速区的第二个传感器触发T2外部中断进入T2中断服务子程序时，停止定时器T0的计数，通过定时器T0的计数值以及溢出次数，配合晶振频率计算出车辆通过测速区的时间，并由时间和测速区两传感器的距离，得到车速值。论文参考。测速模块主程序流程图如图3所示。
图3测速程序流程图
3.2 远程无线接收模块程序设计
无线接收模块上电后，首先进行串口初始化和无线收发模块NRF24L01初始化配置，然后调用nRF24L01数据接收函数nRF24L01_RxPacket( )接收数据。如果接收到新的数据，则打开串口发送程序和计算机建立串口通信并传输数据；否则跳过串口发送执行显示和键盘扫描子程序。程序流程图如图4所示。
图4 远程无线接收程序流程图
3.3上位机管理系统软件设计
高速公路车速管理系统运行在使用RS-232线缆与远程无线接收模块相连接的计算机上，通过串口接收远程的车速信息。管理系统使用VB开发，人机界面包含主界面框架、参数设置、实时监测、历史记录查询等几个窗体，实现车速的实时显示、报警、记录等功能。论文参考。
3.3.1主界面框架
主界面框架主要包含下拉菜单、一系列选择按钮以及不可见的MSComm控件。界面如图5所示：
图5主界面框架
其中MSComm控件用来实现计算机的串口通信控制。论文参考。进行串行通信程序的设计有两种方式，一是直接调用Windows API，另一种方式是使用通信组件。在操作系统方面，Windows使用通信驱动程序Comm.drv,以便于应用程序能够使用标准的Windows API函数来传递和接收数据。串行外围设备的制造商则提供硬件驱动程序，以便让其硬件能与Windows连接。使用MSComm控件进行串行通信，实际上就是通过通信组件MSComm间接的调用Windows API函数，API函数将被Comm.drv解释并传送给外围设备驱动程序。因此，使用MSComm所提供的属性和事件，可以方便的驱动API函数的接口完成工作。
3.3.2 系统参数设置
通过打开软件后，首先需要进行系统参数设定。系统参数设定界面使用两个COMBOL控件，分别实现串口号的选择和波特率的选择；使用两个文本框加UPDOWN控件，实现车速报警设定；以及一个用来输入操作员代号的文本框和一个开始通信的按钮。
串口号用来选择所连接主机的串口，默认值设为COM1；波特率默认值设定为和无线接收模块相匹配的4800；最高速度设定和最低速度设定可通过键盘输入目标数值，也可鼠标点击文本框右侧的上下箭头对数值进行调整；操作员名称可使用汉语名称或操作员代号。各项参数设定完毕，点击开始通信按钮，以操作员代号和时间的组合为文件名，创建并打开记录文件（记录文件格式自左向右设置四列，分别为日期、时间、车速以及报警情况）；建立计算机与无线接收模块的串口异步通信。如果点击右上角的“X”关闭按钮，关闭此界面，不改变原始参数设定，不创建记录文件，不进行通信连接。
3.3.3实时车速监测与报警显示
实时车速监测界面主要由实时车速显示和报警指示两部分组成，实时车速显示由远程测速模块发送的数据驱动即时更新，报警指示根据超高速和超低速报警设定进行判断，当车速在正常范围内时，显示车速正常；当车速高于超速报警设定值时，显示“超速报警”字样，并伴随声音报警提示；当车速低于超低速报警设定值时，显示“超低速报警”字样，同时伴有声音报警提示。
3.3.4历史记录查询
历史记录界面主要由窗体左侧的DriverListBox控件、DirListBox控件和FileListBox控件以及窗体右侧的大文本框组成。DriverListBox控件用来选定历史记录文件所在盘符，默认设置在C盘根目录下。DirListBox控件用来选定历史记录文件所在目录。FileListBox控件显示该选定目录下的所有有效文件。右侧的大文本框显示选定记录文件的内容。
4 结束语
采用对射式调制式红外光幕作为测速方案的高速公路测速管理系统，通过2.4G短距离无线通信功能，测速人员能够远离测速现场，保障了高速公路测速现场的隐蔽性与安全性。经多家用户使用表明，该系统在使用过程中具有测速范围大、精度高、安装调试简便、工作性能稳定等特点，经济效益和社会效益显著。
参考文献
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