设备方位不妥等原因，当车辆彻底停下后距发卡机间隔较远，司机伸手无法顺畅取卡。为处理该问题，在主动发卡机上添加滑动渠道，使用功用检测车辆离发卡机的间隔，主动弹性平移，缩短车辆与发卡机的间隔，防止司机下车取卡，完成安全、便利、便利取卡通行，节约取卡时刻，添加通行功率。
作者简介：黄涛（1983—），男，南昌人，工程师，首要研讨方向为高速公路机电设备的研制。邮箱：。
物体振荡时都会宣布动静。在物理学上，频率的界说为物体每一秒振荡的次数，单位为赫兹。超声波是高于两万赫兹的声波[1]。超声波测距传感器包含超声波发射器和超声波接纳器，经过发射器向某一方向发射必定频率的超声波（频率一般大于20 kHz），在发射超声波的一起开端计时，超声波在空气中传达碰到障碍物马上反射回来，超声波接纳器收到反射回来的超声波后当即中止计时。超声波测距传感器便是使用超声波在空气中传达，碰到障碍物往复时刻，再乘以超声波传输速度，即可求得间隔障碍物的间隔，原理示意图如图1 所示。
假定S 为被测障碍物到测距仪的间隔，超声波往复时刻为 t，超声波传达速度为 v，则被测间隔S = vt / 2。
高速公路主动发卡机包含上工位和下工位发卡箱体，别离用于大型车辆和小型车辆发卡，首要硬件操控电路包含以STM32 单片机为主操控芯片的操控电路、上工位测距仪、上工位箱体移动电机及驱动电路、上工位箱体刹车机及驱动电路、下工位测距仪、下工位箱体移动电机及驱动电路、下工位箱体刹车机及驱动电路、车检器和车型辨认器，体系示意图如图2 所示。
当车辆进入收费车道时，车型辨认器主动辨认车辆类型，并将车型数据经过RS-485 串口发送至发卡机。随后，车辆行进至取卡方位，车检器检测到车辆，发卡机根据车辆类型判别上工位仍是下工位发卡，大型车辆为上工位发卡，小型车辆为下工位发卡。根据超声波测距传感器丈量到的发卡机箱体间隔车辆的间隔，发卡机箱体滑动设备主动调理箱体移出间隔。
超声波测距传感器选用老练安稳牢靠的超声波雷达技能，测距规模广，可精确勘探到0~3 m 以内的障碍物间隔，测距精度能够到达1 cm，结合滑动渠道移动伸出适宜间隔，确保经过主动发卡车道的车辆驾驭人员能便利安全地取到通行卡，一起防止发卡机碰撞到车辆。超声波测距传感器通讯电气接口为单线UART 方法，高电平（+5 V）为逻辑1，低电平（0 V）为逻辑0，空闲时为高电平。整个通讯协议由5 个有次序的信息码组成，别离是P0、P1、P2、P3、P4，其间P0 固定为0xC4，P1、P2、P3、P4 别离对应4 个测距探头（本项目选用的超声波测距传感器有4 个探头）的测距数据，信息码的波形时序图如图3 所示。
每个信息码由“前导码（010）”、8 bit 数据码、1 个中止位组成，共12 个bits，即Pi=010+Di+1，其间i 别离为0、1、2、3、4，信息码的每个bit 时刻宽度固定为80 μs。
超声波测距传感器数据码界说：P0，操控码，固定为0×C4；P1、P2、P3、P4：对应4 个测距探头的测距数据，在信息码时序图的表现为从左至右次序，单位为2 cm，取值规模是0 ～ 150，对应的丈量间隔为0.0~3.0 m，例如0×10 代表32 cm。特别值0xFF 代表无穷远，即没有勘探到障碍物。
将超声波测距传感器的数据输出线接入单片机I/O端口，并设置为外部中止，下降沿触发。当传感器有测距数据输出时，单片机触发下降沿中止，延时40 μs 后，翻开80 μs 的定时器中止，在定时器中止中读取5 个信息码的每一位数据。
滑动渠道选用24 V直流电机操控滑动渠道的弹性，在承载100 kg 质量情况下能平稳滑动，滑动渠道最大可弹性间隔能到达200 mm。车辆间隔发卡机较远时，滑动渠道可彻底伸出200 mm，车辆间隔发卡机较近时，滑动渠道可滑动适宜间隔而不碰撞到车辆，便利司机安全取卡或刷卡。弹性间隔根据机箱外壳上所配4 个超声波测距传感器探头丈量车辆间隔机箱的间隔而定，当间隔大于设定值时，滑动渠道主动水平伸出，按键取卡后，机箱主动缩回原位。
主操控板单片机程序选用C 言语编写，与汇编比较，C 言语在功用、结构性、可读性、可维护性方面有显着优势，易学易用。
主操控程序首要包含车型数据接纳、车检器中止、超声波测距传感器数据接纳、箱体移动和刹车等作业。车型数据选用串口中止方法接纳数据包；车检器用于检测车辆是否停在取卡方位，为开关量信号，接入单片机的外部中止输进口；箱体移动包含箱体伸出和退回原位，以及加速度、恒速和减速度，由中止状况启动时为加速度移动，中心移动速度为恒速移动，在挨近中止方位时为减速度移动，箱体移动流程图如图4 所示。
超声波测距传感器具有简略便利、易于完成、成本低、精度高、不易受环境影响等特色，能够勘探通明物体，包含从玻璃和液体外表反射的回波，还能反抗雾气、尘埃和尘垢颗粒，可安稳地勘探出杂乱形状的物体，比方网格托盘、绷簧等。在3 m 测距规模内，与红外或激光等测距方法比较具有显着的优势，在日常日子中使用广泛，如倒车辅佐体系、智能导盲体系、移动机器人、液位丈量等。
上一篇：超声波传感器在无人机测距范畴中的运用 下一篇：超声波传感器在机器人感知体系中的运用