專利名稱：基于磁場傳感器的車輛停放狀態(tài)探測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛探測裝置，尤其涉及基于磁場傳感器的車輛停放狀態(tài)探測裝置。
背景技術(shù)：
隨著城市交通的高速發(fā)展，城市車輛擁有量越來越多，停車場也越來越多越來越大，停車場的管理就顯得尤為重要。特別是大型停車場，如何及時知道車位是否無車，并在監(jiān)控室準(zhǔn)確地實(shí)時顯示，進(jìn)行智能化管理，是迫切需要解決的關(guān)鍵。目前的一些探測車輛的方式，如地埋式線圈、光電管等，存在耗電大、容易損壞、可靠性低等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于磁場傳感器的車輛停放狀態(tài)探測裝置，該裝置利用了磁場傳感器在有外部磁場干擾源的影響下，各個方向上的磁場數(shù)據(jù)發(fā)生比較大幅度的變化，依據(jù)變化的幅度情況判斷該區(qū)域是否有車輛停放，不容易受溫度變化及風(fēng)雪天氣干擾、性能可靠、安裝方便、價格經(jīng)濟(jì)，可以運(yùn)用于大型停車場的智能化管理系統(tǒng)中。本發(fā)明的基于磁場傳感器的車輛停放狀態(tài)探測裝置，包括電源、探測器、數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊，其電源管理模塊分別連接處理器和磁場傳感器，處理器分別與磁場傳感器和PC機(jī)串口通信工具雙向數(shù)據(jù)連接，PC機(jī)串口通信工具與上位機(jī)雙向無線連接。所述處理器采用LPMO休眠方式，內(nèi)部集成了磁場檢測算法、通信數(shù)據(jù)協(xié)議解釋、按鍵記錄初始值以及檢測時間設(shè)定模塊，處理器采用的CPU是MSP430G2313。所述磁場傳感器采用HMC5983，磁場傳感器設(shè)置成SPI通信接口。為了便于數(shù)據(jù)傳輸和處理，處理器與傳感器通信采用SPI接口。進(jìn)一步，為了保證通信過程中能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行收發(fā)數(shù)據(jù)，處理器與PC機(jī)串口通信工具通信采用USART接口。為了更好地傳輸適應(yīng)現(xiàn)場靈敏度、準(zhǔn)確性和真實(shí)性的數(shù)據(jù)，PC機(jī)串口通信工具以自行定義方式的串口通信協(xié)議與安裝了上位機(jī)軟件的上位機(jī)雙向無線連接。本發(fā)明的基于磁場傳感器的車輛停放狀態(tài)探測裝置，有如下特點(diǎn):1、采樣超低功耗微處理器MSP430G2313，在不檢測的時候，讓磁場傳感器和微處理器進(jìn)入低功耗休眠模式，能實(shí)現(xiàn)低功耗高效率的運(yùn)行；2、能根據(jù)客戶的需求，自行設(shè)定檢測的時間以及檢測的靈敏度；3、采樣三軸磁場HMC5983感應(yīng)檢測，能實(shí)現(xiàn)三維立體檢測，保證了檢測車輛停放的準(zhǔn)確性；4、在強(qiáng)磁環(huán)境下，能正常工作；當(dāng)強(qiáng)磁干擾消除，能夠?qū)崿F(xiàn)自動恢復(fù)到初始狀態(tài)，不受外磁場干擾；當(dāng)車輛放置一段時間以后，將車開出該停車位的時候，能夠讓磁場數(shù)據(jù)恢復(fù)到無車時候的數(shù)據(jù)；在外部強(qiáng)磁干擾下，磁場傳感器發(fā)生了被磁化的情況，能夠手動實(shí)現(xiàn)重新記錄初始狀態(tài)數(shù)據(jù)；5、根據(jù)溫度的變化，設(shè)定了自動溫度補(bǔ)償技術(shù)，自動補(bǔ)償由于溫差原因產(chǎn)生的磁場變化；能實(shí)現(xiàn)全天候、全氣候工作。在無人值守的大型停車場，實(shí)現(xiàn)自動檢測某個停車位上是否有車輛的停放情況，該設(shè)備安裝在停車位的中間位置；當(dāng)有車輛停放在上面時，自動確定，并發(fā)送信號給上位機(jī)即主機(jī)，主機(jī)根據(jù)接收到的指令，更新停車顯示屏的停車情況，實(shí)現(xiàn)無人控制，并能準(zhǔn)確的指引司機(jī)停放在正確的位置。


圖1是本發(fā)明的本發(fā)明的基于磁場傳感器的車輛停放狀態(tài)探測裝置的硬件結(jié)構(gòu)示意 圖2是處理器內(nèi)部程序結(jié)構(gòu) 圖3是操作HMC5983的流程 圖4是串口接收定制協(xié)議的流程 圖5是判定有無車算法流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基于磁場傳感器的車輛停放狀態(tài)探測裝置的電源管理模塊分別連接處理器和磁場傳感器，處理器分別與磁場傳感器和PC機(jī)串口通信工具雙向數(shù)據(jù)連接，PC機(jī)串口通信工具與上位機(jī)雙向無線連接。如圖1。所述處理器采用LPMO休眠方式，內(nèi)部集成了磁場檢測算法、通信數(shù)據(jù)協(xié)議解釋、按鍵記錄初始值以及檢測時間設(shè)定模塊，處理器采用的CPU是MSP430G2313。所述磁場傳感器采用HMC5983，磁場傳感器設(shè)置成SPI通信接口。處理器與傳感器通信采用SPI接口。處理器與PC機(jī)串口通信工具通信采用USART接口。PC機(jī)串口通信工具以自行定義方式的串口通信協(xié)議與安裝了上位機(jī)軟件的上位機(jī)雙向無線連接。處理器采用低功耗處理器芯片MSP430G2313，在處于低功耗模式下，只需要IuA的電流，使用內(nèi)部晶振，與傳感器HMC5983通信采用SPI接口，在讀取HMC5983之前，對該傳感器進(jìn)行了相關(guān)寄存器配置，保證了磁場數(shù)據(jù)讀取的準(zhǔn)確性和高效性，在處理器內(nèi)部集成了磁場檢測算法，通信數(shù)據(jù)協(xié)議解釋，按鍵記錄初始值，檢測時間設(shè)定。為了保證在低功耗模式下運(yùn)行，采用LPMO休眠方式，主要通過串口中斷、外部按鍵中斷或者定時器中斷來喚醒CPU進(jìn)行工作，通過串口通信，根據(jù)我們的協(xié)議可以配置測量的時間，配置測量的靈敏度，確定是否需要記錄本地磁場數(shù)據(jù)；應(yīng)用了該芯片中外部中斷，定時器中斷，串口接收發(fā)送中斷，F(xiàn)LASH數(shù)據(jù)讀寫操作，模擬SPI操作。具體見圖2。磁場傳感器HMC5983通過外圍電路設(shè)計，將該傳感器設(shè)置成SPI通信接口，使用陶瓷電容對HMC5983進(jìn)行復(fù)位操作，陶瓷電容等效串聯(lián)電阻值必須小于200毫歐姆，否則將對復(fù)位電路產(chǎn)生影響。HMC5983采用的單電源供電方式，供電電壓3V，采用四線通信方式，四線分別為 SPI_CS (對應(yīng) CPU 的端口是 Pl.5)，SPI_SCK (P2.0) , SPI_SD0(P2.2)，SPI_SDI (Ρ2.I);讀寫HMC5983的操作順序是:
配置HMC5983的操作寄存器(包括配置寄存器Α，配置寄存器B，模式寄存器)，讀取三軸磁場數(shù)據(jù)采用連續(xù)讀取方式；配置寄存器A的方式是采用平均使用是8次平均值作為輸出值，數(shù)據(jù)的輸出速率是:15Hz，測量模式正常測量方式；配置寄存器B的方式是:增益配置為±1.3Ga，輸出的范圍是-2048 - +2047 ;模式寄存器:配置成連續(xù)測量模式，當(dāng)三軸數(shù)據(jù)在寄存器中更新了數(shù)據(jù)，RDY端口就會輸出高電平。通信接口采用標(biāo)準(zhǔn)的SPI通信，HMC5983支持標(biāo)準(zhǔn)的和快速的模式，工作頻率分別為IOOKHz和400KHz，但是不支持高速模式，需要外接上拉電阻[如果將STM32端口配置成“復(fù)用推挽輸出”方式(在使用硬件I2C的情況下)]，如果用模擬I2C則要把端口設(shè)置成“內(nèi)部上拉”模式；在測量的過程中，不需要對HMC5883L進(jìn)行復(fù)位操作，在內(nèi)部會自動進(jìn)行復(fù)位的操作，復(fù)位后，會自動把正脈沖下讀取的磁場數(shù)據(jù)減去負(fù)脈沖下讀取的數(shù)據(jù)再除以2，送入對應(yīng)軸向的寄存器中，可以抵消內(nèi)部偏差和溫度漂移差；在讀取HMC5983的過程中，采用連續(xù)讀取的方式，在整個測量的過程中，為了保證每次讀取的是寄存器更新以后的值，就設(shè)置了一個判定值，連續(xù)讀寫一次HMC583的XYZ三軸磁場數(shù)據(jù)以后，都會自動讀取一次配置寄存器A的數(shù)據(jù)，如果是寫入OxFO的數(shù)據(jù)，則繼續(xù)讀寫三軸磁場數(shù)據(jù)，不正確就繼續(xù)等待。整個操作HMC5983的流程圖如下圖3所示，在對SPI初始化過程中，先設(shè)定了其工作頻率為1MHz，將MSP430G2313處理器的P2.0、P2.2設(shè)置為輸出端口，將該單片機(jī)的方向寄存器設(shè)定為輸出類型，把P2.1的方向寄存器設(shè)定為輸入類型。Pl.5作為SPI的選擇端，也設(shè)定方向寄存器為輸出類型；
HMC-5983配置，配置HMC5983的寄存器A，寄存器B，模式寄存器；把寄存器A配置成使用溫度對測量結(jié)果進(jìn)行自動補(bǔ)償，采用的數(shù)值進(jìn)行8次平均以后才輸出，數(shù)據(jù)的輸出速率為15Hz;配置寄存器B，將測量的磁場數(shù)據(jù)增益配置為土 1.3 Ga，每次測量正確以后就能自動清除；配置模式寄存器，采用四線制SPI模式，對測量的結(jié)果進(jìn)行持續(xù)測量方式； 磁場的持續(xù)測量方式是:讀寫時序采用標(biāo)準(zhǔn)的SPI讀寫時序，使能CS端，對SCK信號端輸出時鐘信號，在時鐘信號的上升沿將連續(xù)讀寫的地址0xC3寫入，接下來對6個字節(jié)的XYZ磁場數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，讀取的時候，高位在前，16位為一組數(shù)據(jù)，對三組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行寄存，再利用平均值濾波算法對測量的結(jié)果取10次平均。保證測量結(jié)果的正確性。為了保證CPU能穩(wěn)定的工作，采用了內(nèi)部IMHz的時鐘進(jìn)行工作，配置了內(nèi)部FLASH的存儲方式，定時器AO的工作方式，對HMC5983操作的SPI操作進(jìn)行了初始化，并配置HMC5983 了工作方式，配置了外部中斷方式，用于外接一個按鍵來記錄一次當(dāng)?shù)氐拇艌鰯?shù)據(jù)；為了保證測量的結(jié)果準(zhǔn)確無誤，靈敏度最小要求設(shè)置為40。為了保證整個系統(tǒng)能夠在低功耗模式下進(jìn)行工作，設(shè)置定時器AO中斷執(zhí)行時間為20Hz，為了配合該系統(tǒng)的端口設(shè)置判定有無車的時間，設(shè)定了一個中間變量寄存器，當(dāng)檢測到端口電平處于下表I中所示，在中斷AO里面的設(shè)定時間將發(fā)生改變，那么定時器根據(jù)設(shè)定的時間，定時喚醒CPU執(zhí)行讀磁場傳感器以及判定有無車輛的狀態(tài)。表I設(shè)定檢測時間表
權(quán)利要求
1.基于磁場傳感器的車輛停放狀態(tài)探測裝置，包括電源、探測器、數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊，其特征在于:電源管理模塊分別連接處理器和磁場傳感器，處理器分別與磁場傳感器和PC機(jī)串口通信工具雙向數(shù)據(jù)連接，PC機(jī)串口通信工具與上位機(jī)雙向無線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的基于磁場傳感器的車輛停放狀態(tài)探測裝置，其特征在于:處理器采用LPMO休眠方式，內(nèi)部集成了磁場檢測算法、通信數(shù)據(jù)協(xié)議解釋、按鍵記錄初始值以及檢測時間設(shè)定模塊，處理器采用的CPU是MSP430G2313。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的基于磁場傳感器的車輛停放狀態(tài)探測裝置，其特征在于:磁場傳感器采用HMC5983。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的基于磁場傳感器的車輛停放狀態(tài)探測裝置，其特征在于:磁場傳感器設(shè)置成SPI通信接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的基于磁場傳感器的車輛停放狀態(tài)探測裝置，其特征在于:處理器與傳感器通信采用SPI接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的基于磁場傳感器的車輛停放狀態(tài)探測裝置，其特征在于:處理器與PC機(jī)串口通信工具通信采用USART接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的基于磁場傳感器的車輛停放狀態(tài)探測裝置，其特征在于:PC機(jī)串口通信工具以自行定義方式的串口通信協(xié)議與安裝了上位機(jī)軟件的上位機(jī)雙向無線連接。
全文摘要
本發(fā)明的基于磁場傳感器的車輛停放狀態(tài)探測裝置，包括電源、探測器、數(shù)據(jù)處理與傳輸模塊，其電源管理模塊分別連接處理器和磁場傳感器，處理器分別與磁場傳感器和PC機(jī)串口通信工具雙向數(shù)據(jù)連接，PC機(jī)串口通信工具與上位機(jī)雙向無線連接。該探測裝置利用磁場傳感器在有外部磁場干擾源的影響下，各個方向上的磁場數(shù)據(jù)發(fā)生比較大幅度的變化，依據(jù)變化的幅度情況判斷該區(qū)域是否有車輛停放，不容易受溫度變化及風(fēng)雪天氣干擾、性能可靠、安裝方便、價格經(jīng)濟(jì)，可以運(yùn)用于大型停車場的智能化管理系統(tǒng)中。
文檔編號G08G1/14GK103150929SQ201310068500
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者魏承赟 申請人:桂林飛宇電子科技有限公司