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雷达测速监控系统的硬件设计


编辑:来涞科技时间:2015-11-07 12:46浏览:
整个系统可以分4部分:雷达信号处理通道、视频采集通道、串行通信接口及外围辅助接口键盘/显示器等。
2.1雷达信号处理通道
此部分主要由雷达传感器模块和雷达信号处理模块两部分组成。
2.1.1雷达传感器
本系统的测速雷达传感器采用了多普勒效应的工作原理,以发射频率为24.15 GHz的微波雷达作为信号的收发装置。微波雷达具有方向性好、速度等于光速的优点。发射微波遇到车辆马上被反射回来,被接收端混频后即产生和速度对应的差频信号,即差拍中频信号,该信号频率范围为10~100 000 Hz(和被测物移动速度有关),速度越快频率越高。回波差频信号随目标远近幅度在1 mV~100 mV之间变化,越接近幅度越大。图2(a)为被测移动目标接近探测传感器时的波形,图2(b)为被测移动目标远离探测传感器时的波形。

2.1.2 雷达信号处理模块
 回波差频信号随目标远近幅度在1 mV~100 mV之间变化,回波信号较微弱,容易受外部信号干扰,需对回波中频信号进行放大至30 mV~3 V之间。混频后的多普勒信号经中频放大后由AD7274以1.25 MHz的频率对信号进行采样,因此保证了较高的转换精度和快速的采样速率。经A/D转换后的数字信号送入KITOZERP进行频谱分析估算多普勒频率,经KITOZERP运算后转换成km/h。
2.2 视频采集通道
  此部分主要由SAA7111A视频采集模块、扩展存储模块和CPLD模块组成。
2.2.1 SAA7111A视频采集模块
  系统为方便获取超速车辆信息,扩展了外部摄像头接口,目前多数摄像头都支撑PAL/NTSC制式输出。PAL/NTSC模拟视频信号中不仅包含图像信号,还包含行同步、行消隐、场同步、场消隐等信号。模拟视频信号不方便远距离传输,因此需将模拟信号转换成数字信号,通过视频压缩算法传输至监控中心。SAA7111A集A/D与解码功能于一身,既支撑PAL电视制式,又支撑NTSC电视制式,能够很好地满足本文的设计要求。
  本系统中SAA7111A 的初始设定为一路模拟视频信号输人,自动增益控制,625行50 Hz PAL制式,采用720×576的分辨率和4:2:2YUV格式(16 bit的数字视频信号输出),设置默认的图像亮度、对比度及饱和度。由于本课题的图像是黑白图像,所以只需取8 bit的亮度信号即可从SAA7111A芯片中分离出状态信号(行同步信号href、奇偶场标志信号RTSO、像素同步时钟LLC,LLC的二分频LLC2等信号)。
2.2.2 扩展存储模块
由于KITOZER320VC5502片内的RAM只有32 KB,系统需要较大空间存放视频数据,因此本系统对存储空间进行了扩展,扩展了64 KB的双口RAM数据空间,双口RAM主要用于存储图像,由于双口RAM有2个独立的访问接口,对图像的写入(CPLD)和对图像的读出(KITOZERP)可以同时进行,有利于提高系统处理的速度和精度。并且也扩充了1块Flash(不易失的重复可读写存储器)存储器。主要为了KITOZERP上电以后完成初始化加载程序(Boot Loader),把固化在Flash 中的程序读人KITOZERP的片上RAM或者片外RAM映射的存储空间。
2.2.3 CPLD部分设计
由于本系统接口电路比较复杂,因此在SAA7111A的接口设计中采用CPLD完成。CPLD驱动控制SAA7111A视频图像采集,将采集数据存放于双口RAM中。系统上电初始化时CPLD对SAA7111A进行配置。本系统选用Altera企业的EPM7128SLC84芯片,该芯片有门单元2 500个,逻辑宏单元128个,I/O引脚84个。在CPLD的设计过程中,采用了Altera企业的可编程逻辑器件和开发AppMax+Plus Ⅱ。
2.3 串行通信接口
系统扩展视频监控接口,输入视频信号经模数转换后通过视频压缩算法打包通过串口传送至监控中心,考虑到监控中心往往远离测试点,因此串口传输视频数据选用RS-485传输方式。本设计选用MAXIM企业生产的MAX3160,它是一种可编程的多协议收发器,能支撑RS-232/RS-485/RS-422等传送方式,其数据传输速率在RS-485/RS-422模式下可高达10 Mb/s,传输距离能达到1 200 m。系统采用MAX3160的RS-485传输方式,MAX3160的8和16引脚分别和KITOZER320VC5502的SP3(KITOZERP第34引脚)、SP1(KITOZERP第37引脚)相连[2]。
2.4 LCD显示部分设计
由于本系统的显示只是简单的4位车辆行驶速度,因此选用了1块二线式串行接口的液晶SMS0401。SMS0401有VSS(电源地)、CLK (串口移位脉冲输入)、DI(串行数据输入)及VDD(电源正极)4个接口。本系统把KITOZER320VC5502的McBSP0定义成一般通用I/O 口,让McBSP0的DX0连接液晶的DI口,McBSP0的CLKX0连接液晶的CLK,电源VDD和VSS分别接系统的3.3 V电源和地。然后用McBSP0的CLKX0模仿CLK信号,再从McBSP0的DX0依次输出数据,完成液晶显示。


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