智能停車場車輛檢測系統的設計原理
圖1停車管理系統原理圖控制器設計框圖如圖2所示。 系統選用SPCE061A單片機作為主控芯片。 單片機通過讀卡信號和鎖相環電路的電平變化來檢測車輛的到達。 DS1302時鐘電路為系統提供準確的時間信息,並通過驅動LED顯示板實時顯示停車位和時間信息。 該系統與上位機具有串行通信接口,圖2智能停車場車輛檢測系統總體設計框圖
3. 系統原理簡介 3.1車輛檢測 準確的車輛檢測是系統正常運行的前提。 通過各種方案的比較,本設計的車輛檢測器採用了接地感應線圈檢測方案。 地面感應線圈車輛檢測器是一種基於電磁感應原理的車輛檢測器。 地面感應線圈ll埋設在路面下,由多匝導體纏繞具有一定工作電流的環形線圈,埋設在路面內。 由接地感應線圈組成的耦合電路如圖3所示:
圖。 3耦合振盪電路
T為隔離變壓器,匝數比為1:1,三極管UL和U2形成共射極振盪器,電阻R3為兩個三極管的共射極電阻,並形成正反饋。 作為檢測器諧振電路中的電感元件,接地感應線圈與車輛檢測器的振盪電路一起形成lc諧振。 當車輛通過時,線圈中單位電流產生的磁通量會增加,導致線圈電感值略有變化,進而改變LC諧振的頻率。 這種頻率的變化被用作車輛通過地面感應線圈的輸入信號。 為了檢測這種變化,常用的方法是用單片機計算單位時間內的振盪脈衝數,以判斷汽車是否來了。 在這種設計中,需要檢測兩個接地感應線圈的頻率變化。 如果用單片機同時測量兩個信號的頻率變化,系統比較大,程序複雜,使單片機承受了沉重的負擔。 這裡介紹了一種新的檢測方法: PLL音頻解碼器LM567用於檢測頻率的變化。 應用電路圖如圖4所示:
圖。 4 PLL電路LM567的引腳5和6的外部電阻和電容確定了IC中VCO的中心頻率,fo = 1/1.1rc。 引腳1和引腳2通常接地,以形成輸出濾波器網絡和環路低通濾波器網絡。 連接到引腳2的電容決定了PLL電路的捕獲帶寬。 帶寬的理論值可以通過以下公式計算:
當音頻解碼器LM567工作時,如果輸入信號頻率落在給定的通帶內,則PLL將鎖定信號。 同時,LM567的內部晶體管被控制導通,引腳8輸出低電平,否則輸出高電平。 當輸入信號頻率在通帶內時,LM567鎖定並輸出低電平。 通常,當沒有車輛時,耦合電路的振盪頻率將在一定範圍內保持不變。 當車輛通過接地感應線圈時,耦合電路的振盪頻率會發生變化。 而且,隨著車型的不同,加上車輛本身鐵質參差不齊,這個頻率的變化也會在一定範圍內浮動。 因此,通過實驗,選擇合適的LM567捕獲帶寬值,這樣當沒有車輛時,雖然輸入信號頻率略有變化,但浮動頻率在通帶內,LM567被鎖定,8針輸出低電平; 當汽車到達時,頻率變化劇烈,不再處於通帶,引腳8將輸出高電平。 此時,對車輛是否來的檢測轉化為對關卡的檢測。 通過觸發單片機的外部中斷就可以感知到車輛的到來,無需通過複雜的程序辨別此時的頻率變化是否是車輛到來引起的,大大降低了編程的難度。 3.2其他控制部件 控制剎車桿機的升降,就是控制剎車桿機直流電動機的正反轉。 高電平和低電平通過單片機控制端口輸出,與繼電器配合。 正向和反向可以通過在直流電動機的兩端添加正反向電壓來實現。 對於時間記錄,此處選擇DS1302日曆芯片。 DS1302可以記錄年、月、日、周、小時、分鐘和秒。 它可以連接到備用電源,並且在主電源關閉時始終可以連續工作。 單片機SPCE061A可以隨時讀取當前時間。 與主機的通信使用SPCE061A的通用異步串行通信模塊 (UART),該模塊提供了全雙工標準接口。 藉助iob端口和UART IRQ中斷的特殊功能,實現了與上位機配置的RS-232串行通信接口的com鍊接,實現了數據的及時傳輸。 此外,語音提示部分利用了SPCE061A的語音處理優勢。 使用SPCE061A語音壓縮算法庫和內置DAC,無需添加語音芯片即可實現清晰的語音廣播功能。 4. 系統的主要軟件設計 系統的主程序主要負責系統初始化 (包括每個IO端口的初始化,中斷初始化和DS1302初始化),以及LED顯示板的時間顯示。 使用SPCE061A的0.5s時基中斷,每隔0.5s讀取DS1302的時間信息,並刷新LED顯示屏。 地面感應線圈讀卡信息和車輛信息的檢測採用外部中斷觸發的形式,在中斷服務程序中實現各種自動控制。 主中斷服務程序的程序流程如圖5和圖6所示:
圖。 5讀卡中斷服務程序流程圖。 6接地感應線圈中斷服務程序
本設計採用SPCE061A實現了車輛進出停車場的自動檢測、剎車桿機的自動起降和停車位信息的實時顯示。 藉助ic卡信息處理和圖像處理系統,可以實現智能停車場的自動管理。 接地感應線圈的應用使車輛檢測準確,保證了系統的可靠性。 參考: 羅飛亞,凌陽16位單片機應用基礎,北京: 北京航空航天大學出版社,2005 趙海蘭。 DS1302原理實時顯示時間。 電子技術,2004,1:43-46 馮紅梅。 環形線圈車輛檢測儀的設計與實現 _ 青島科技大學學報2oo5,26 (1): 448-451 作者簡介: 孫從軍,女,1984年出生,西南交通大學電氣工程學院研究生。 她的主要研究方向是自動控制和自動化。 張西茂,段國艷,西南交通大學電氣工程學院,四川工程職業技術學院
