超聲波在停車場(chǎng)中大放異彩

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1、超聲波在停車場(chǎng)中大放異彩 QQ發(fā)布日期：2010-11-05來(lái)源：中國(guó)智能停車網(wǎng)瀏覽次數(shù)：2736責(zé)任編輯：黃磊磊將超聲波運(yùn)用于停車場(chǎng)誘導(dǎo)管理系統(tǒng)，主要用于引導(dǎo)車輛停車和管理停車場(chǎng)。 停車場(chǎng)車位檢測(cè)引導(dǎo)系統(tǒng)介紹 1超聲波檢測(cè)車位狀態(tài)的原理 超聲波檢測(cè)車位狀態(tài)是基于超聲波測(cè)距原理實(shí)現(xiàn)的，超聲波探頭不易受干擾，安裝方 便，將超聲波傳感器安裝在車位的正上方，向下發(fā)射超聲波，超聲波經(jīng)地面或車輛頂部反 射又由傳感器接收，可獲取超聲波傳輸?shù)臅r(shí)間，從而計(jì)算出超聲波傳輸?shù)木嚯x。當(dāng)車位有車 時(shí)，超聲波傳輸?shù)木嚯x與無(wú)車時(shí)是不同的，由此可判斷泊位上有無(wú)車輛停放。為此，采用超 聲波傳感器進(jìn)行車位檢測(cè)器

2、的研制[2]。 如圖1所示，在超聲波檢測(cè)車位狀態(tài)的原理圖中，L為超聲波探頭到反射面的距離， L=Vt/2其中：t為發(fā)射超聲波與接收超聲波的時(shí)間間隔，v為在空氣中的傳播速度。 圖1超聲波檢測(cè)車位狀態(tài)原理圖 2超聲波檢測(cè)車位狀態(tài)的實(shí)現(xiàn) 根據(jù)超聲波測(cè)距的原理，假設(shè)停車場(chǎng)的頂部（探頭所在位置）與地面的高度為2米，空氣的傳播速度認(rèn)為是不變的。在實(shí)際中，如果有車停入時(shí)，超聲波發(fā)出后遇到汽車頂部反 射,超聲波接收到的時(shí)間就要比沒(méi)有車時(shí)的時(shí)間短，可以根據(jù)公式L=Vt/2推出，這樣得到 的距離L也就小，實(shí)際測(cè)得距離小于2m,可以將2m作為比較距離，把實(shí)測(cè)距離和2m做比較，如果小于2m,則表

3、示車位有車停放，否則說(shuō)明車位未被占據(jù)。為了克服人在車位上走動(dòng)時(shí)的干擾，當(dāng)檢測(cè)到有車剛停放時(shí)，需要隔幾秒鐘之后再進(jìn)行確認(rèn)[3]。 超聲波檢測(cè)車位狀態(tài)的電路包括：超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路和單片機(jī)電路。 如圖2所示。 圖2超聲波檢測(cè)車位狀態(tài)電路圖 超聲波發(fā)射電路核心器件為TCT40-16（T）,由單片機(jī)的P1.0管腳產(chǎn)生頻率為40 KHZ的方波信號(hào)。為了提高發(fā)射強(qiáng)度，用推挽形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器兩端，。輸 出端采用兩個(gè)反相器（集電極開(kāi)路輸出的門電路）并聯(lián)，用于提高驅(qū)動(dòng)能力。超聲波接收電路核心器件為CX20106,CX20106是日本索尼公司一款紅外線檢波接收的專用芯片

4、,常 用于電視機(jī)紅外遙控接收器，在輸入信號(hào)過(guò)強(qiáng)時(shí)防止前置放大器過(guò)載，設(shè)有帶通濾波器，頻 率f0可由5腳的外接電阻或電位器調(diào)節(jié)。使用時(shí)調(diào)節(jié)方便，抗電磁干擾能力較強(qiáng)。考慮到 紅外遙控常用的載波頻率38K與測(cè)距的超聲波頻率40K較為接近，利用CX20106制作超聲波檢測(cè)接收電路。當(dāng)接收探頭接收到回波后，把超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯碾娦盘?hào)。再經(jīng)過(guò) CX20106的放大，濾波，會(huì)在INTO產(chǎn)生一個(gè)下降沿信號(hào)，此信號(hào)作為單片機(jī)的中斷信號(hào)。單片機(jī)響應(yīng)中斷后，讀取單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器的時(shí)間，計(jì)算距離。通過(guò)距離判斷此車位有無(wú)停 放車輛。如果有車，則把P1.1管腳置為高電平，如果沒(méi)有車，則P1.1為低電平。此電

5、平信號(hào)作為車位狀態(tài)信息送給車位信息采集模塊。 停車場(chǎng)車位檢測(cè)引導(dǎo)系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn) 超聲波車位檢測(cè)引導(dǎo)系統(tǒng)的原理框圖如圖3.車位檢測(cè)引導(dǎo)系統(tǒng)由車位檢測(cè)器，車位引 導(dǎo)屏，方向指示燈等組成。在每個(gè)車位設(shè)置一個(gè)車位檢測(cè)器，通過(guò)總線并入管理軟件子系統(tǒng) 后，車位引導(dǎo)屏將顯示沿方向指示燈的空余車位數(shù)給司機(jī)，引導(dǎo)司機(jī)停車，避免司機(jī)在車庫(kù) 內(nèi)找車位的煩惱。若車庫(kù)內(nèi)己無(wú)車位使用，則入口車位顯示屏顯示車庫(kù)滿位（0）”字樣， 不再受理車輛進(jìn)庫(kù)［4］。 車位檢測(cè)器由一對(duì)超聲波探頭組成，首先由一只超聲波探頭發(fā)出超聲波，再由另一個(gè) 超聲波探頭接收，把接收到的超聲波轉(zhuǎn)化為電信號(hào)送到單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)的內(nèi)部軟件進(jìn)

6、行 判斷，如有車進(jìn)入，則單片機(jī)控制第1組LED實(shí)現(xiàn)加1顯示，如有車離開(kāi)，則控制LED 進(jìn)行減1顯示，同時(shí)單片機(jī)控制第二組LED進(jìn)行當(dāng)前剩余車位的顯示，控制第三組LED進(jìn) 行最近車位的號(hào)碼顯示。 超 擊 波 探 頭 圖3停車場(chǎng)車位管理系統(tǒng)總體原理圖 為了試驗(yàn)簡(jiǎn)單，停車場(chǎng)車位以8個(gè)作為示意。這樣車位總數(shù)可以由一位數(shù)碼管顯示， 當(dāng)前空車位數(shù)用一位數(shù)碼管顯示，最近車位號(hào)用一位數(shù)碼管顯示。顯示電路由74LS573鎖 存器以及共陰極數(shù)碼管組成。 超聲波車位探測(cè)器的車位信息由P1口接收。例如，如果P1.1為高電平，說(shuō)明1號(hào)車位有車停放，反之，則說(shuō)明無(wú)車停放。P1口為數(shù)碼管的位選端，高

7、電平有效。P3口的0, 1,2管腳為鎖存器的片選端。 停車場(chǎng)車位檢測(cè)引導(dǎo)系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn) 采用模塊化程序設(shè)計(jì)思想，對(duì)不同功能的程序分別編程。本系統(tǒng)軟件主要分為兩大部分，一部分是超聲波探測(cè)器部分的程序，主要有40KHz方波產(chǎn)生，超聲波的發(fā)射控制，距離的計(jì)算，車位情況的判斷以及車位信息的發(fā)送。另一部分是車位信息采集及顯示部分的程 序，有車位信息采集，計(jì)算空車位數(shù)量，最近車位判斷，顯示內(nèi)容[5]。 1超聲波探測(cè)器程序總體流程圖 超聲波探測(cè)器部分的程序主要由超聲波發(fā)射程序和中斷服務(wù)程序兩部分組成。分別如圖4、5所示。 中斷入口 初始化，包括定時(shí)器TO的設(shè)置,中斷" INTO的設(shè)置，］

8、 I關(guān)中斷，美定時(shí)器 等待中斷通過(guò)置PL1口發(fā)信息 圖4超聲波發(fā)射程序圖5中斷程序 2車位信息采集及顯示部分程序 最近車位判斷原理：把車位由近及遠(yuǎn)按順序排隊(duì)，即1號(hào)車位最近，8號(hào)車位最遠(yuǎn)。1 號(hào)車位超聲波探測(cè)器的信息輸出端即P1.1接車位信息采集及顯示模塊的P1.1,依次接線。 車位信息采集及顯示模塊掃描P1口，第一個(gè)低電位的車位即為最近車位。本模型只接了8 個(gè)車位示意，在實(shí)際應(yīng)用中可通過(guò)多路數(shù)據(jù)選擇器等器件方便的擴(kuò)展［6］。流程圖如下圖6。 通過(guò)P1口收集車位信息 計(jì)第空4.it數(shù)豪及判斷最近 顯不禁位信.總 圖6車位信息采集及顯示部分程序流程圖 3車位監(jiān)測(cè)控

9、制系統(tǒng)的軟件管理系統(tǒng) 管理軟件系統(tǒng)是整套停車庫(kù)智能管理系統(tǒng)的核心部分。雖然因停車庫(kù)功能的不同需求 其軟件的組成有所不同，但它應(yīng)該是一套先進(jìn)的停車庫(kù)自動(dòng)化管理程序。它不僅要為建設(shè)單 位提供一種靈活，有效的管理模式，而且要具備自維護(hù)功能和一定的擴(kuò)展性，以適應(yīng)將來(lái)功能的需要。目前主要是空車位數(shù)、最近車位號(hào)等，入場(chǎng)引導(dǎo)方式主要是：停車場(chǎng)外入口車位顯示屏［7］。如圖7所示。 圖7車位檢測(cè)控制系統(tǒng)的管理軟件 圖7中的設(shè)計(jì)采用了VISA的串行通訊子VI來(lái)開(kāi)發(fā)串行通信軟件。VISA庫(kù)駐留在 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，完成計(jì)算機(jī)與儀器之間的連接，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的程序控制。VISA本身不 具有編程能力

10、，它是一個(gè)高層次API。通過(guò)調(diào)用低層驅(qū)動(dòng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的編程。VISA 的I/O控制適用于VXI儀器、GPIB儀器、RS-232串行儀器等類型。VISA串口子VI共有5個(gè)串口通信節(jié)點(diǎn)，分別是實(shí)現(xiàn)尋找設(shè)備號(hào)、串口初始化、串口寫(xiě)、串口讀、檢測(cè)串口緩存、關(guān)閉串行設(shè)備的任務(wù)或事件功能。程序設(shè)計(jì)如圖5所示。 首先是對(duì)串口的初始化設(shè)置：波特率9600,8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無(wú)校驗(yàn)位，串口號(hào)為1。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)VISAWrite向單片機(jī)發(fā)送發(fā)送請(qǐng)求命令1"，由于Labview的串行通信子VI只允許對(duì)字符串難道讀寫(xiě)，因此在數(shù)據(jù)處理時(shí)，必須進(jìn)行字符串與數(shù)字的轉(zhuǎn)換，我們采用字符串到數(shù)字的轉(zhuǎn)換函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)

11、。另外在接到計(jì)算機(jī)發(fā)送來(lái)的請(qǐng)求信 號(hào)后，單片機(jī)則回應(yīng)應(yīng)答信號(hào)3,計(jì)算機(jī)通過(guò)VISARead.vi節(jié)點(diǎn)讀取單片機(jī)的應(yīng)答信號(hào)，并且判斷是否收到3來(lái)控制順序結(jié)構(gòu)中的While循環(huán)，若計(jì)算機(jī)沒(méi)有收到單片機(jī)的應(yīng)答信號(hào)則重發(fā)發(fā)送請(qǐng)求命令”，若收到應(yīng)答信號(hào)則順序執(zhí)行下面的程序，即通過(guò)VISARead. vi節(jié)點(diǎn)讀取數(shù)據(jù)。最后對(duì)取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示。 僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途 Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse. Nurfurdenpers?nlichenfurStudien,Forschung,zukommerziellenZweckenverwendetwerden. Pourl'etudeetlarechercheuniquementddesfinspersonnelles;pasddesfinscommerciales. tojibkoAJiajiioAeakpTOpwenojib3y肛3i(aHH6yqeH曲況cRe^OBahhh6haoji>khei Hcnojib3OBaTbCHbKOMMepnecKHxuejiax. 以下無(wú)正文