专利名称：基于无线自组网的车位检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及车位检测装置领域，具体是一种基于无线自组网的车位检测装置。
背景技术：
车位检测装置是智能化停车场建设的重要组成部分，管理者希望通过车位检测装置实时获取停车场内车位使用情况。在专利号为200520057183.7的新型实用专利中，公开了一种停车场车位引导装置，通过在停车位中央上方安装有超声波车位探测器，管理器和各个超声波车位探测器之间通过RS-485通信总线传输信息流，各管理器、通信转换器及通信总线与计算机练成一个整体，但是这种总线通信方式，工程量大，布线成本高，维护麻烦。基于Zigbee无线自组网的解决方案不但可以避免布线和不停业改造，省去昂贵的布线成本，而且该方案施工灵活，节点可以任意移动；同时可以通过无线方式升级软件， 保持市场的领先水平，Zigbee无线自组网以其特有的低成本，低功耗，高安全，大规模的自组织网络等优势，逐渐现在在停车场管理领域的巨大优势，对于停车场管理系统来说意味
着变革。
发明内容针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于无线自组网的车位检测装置， 本实用新型将检测到的车位信息，通过Zigbee无线自组网传输给控制中心，控制中心也可以通过Zigbee无线自组网对车位信息实行主动查询。实现本实用新型的目的采用以下技术方案基于无线自组网的车位检测装置，该装置包括车位检测传感器、Zigbee终端节点、Zigbee路由节点、Zigbee协调器节点和计算机；所述车位检测传感器将检测到的信号传输给Zigbee终端节点，再依次经过Zigbee路由节点和Zigbee协调器节点，最后传输到计算机。所述车位检测传感器包括单片机和超声波传感器；所述超声波传感器将检测到的信号传输给单片机，单片机将该信号传递给Zigbee终端节点。所述Zigbee终端节点、Zigbee路由节点和Zigbee协调器节点均为无线单片机最小系统。与现有技术相比，本实用新型所具有以下优点和有益效果(1)由于Zigbee无线自组网的高安全性等优势，车位检测装置能够实时可靠地传递数据，控制中心也可以通过Zigbee无线自组网主动查询某车位的使用情况，并可以通过 Zigbee无线自组网对于节点软件进行升级，保持系统的技术先进性。(2)通信效率高，成本低=Zigbee技术是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，同时Zigbee技术遵循无线传感器网络组网标准，具有自组网，自我修复功能，车位检测装置通过无线自组网，通过Zigbee无线自组网向控制中心上报。(3)功耗小在没有车进出车位时，通过编程控制，可使Zigbee终端节点大部分时间都处于休眠状态，超声波的发射电路和接收电路均采用低功耗器件，最大限度降低装置的功耗，并使用电池供电。(4)用超声波测距原理实现车位检测，简单可靠。
图1为本实用新型装置中的工作界面图；图2为本实用新型装置中车位检测传感器的安装示意图；图3为本实用新型装置中超声波发射电路原理图；图4为本实用新型装置中超声波接收电路原理图；图5为本实用新型装置中电源模块电路原理图；图6为本实用新型装置中无线单片机最小系统电路原理图；图7为本实用新型装置中Zigbee无线自组网数据传输流向示意；图8为本实用新型装置中Zigbee无线网络组建过程流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。如图1所示，单片机3通过I/O接口为超声波传感器发射电路1提供输入脉冲信号，超声波接收电路2接收发射回来的超声波脉并送入单片机3，单片机3通过分析处理可以判断车位上有没有车辆。当车位上使用情况发生改变时，单片机3通过与Zigbee终端节点4上的CC2430无线单片机直接相连的I/O端口唤醒Zigbee终端节点4，Zigbee终端节点4将获取的车位信息数据通过Zigbee无线自组网传输到Zigbee协调器节点6。由于 Zigbee网络具有短距离传输的特点，所以为了使得Zigbee无线自组网的覆盖范围更大，网络数据传输的稳定性更高，一般在无线自组网时，必须经过Zigbee路由节点5对数据进行转发，再传输到Zigbee协调器节点6，Zigbee协调器节点6是Zigbee网络的总控制中心， 作为Zigbee无线自组网的核心模块，通过RS232串口向控制中心计算机7发送信息。如图2所示，车位检测传感器一般安装在车位的正上方或正下方，能够实时准确地检测车位信息，通过单片机3与Zigbee无线自组网中的Zigbee终端节点4直接相连。 Zigbee终端节点应该安装在容易发现Zigbee网络的地方，不能放置的过低，通常安置在车位尾部的墙面上距离地面2米的位置。如图3所示，超声波发射电路1主要由发射信号处理电路和超声波发射换能器组成。图中的IN_40K是由单片机3产生的40kHZ方波；VCC是由电源模块8提供的5V电压。 40kHZ的方波信号不能直接用来驱动超声波发射换能器，需要经过LM386放大电路放大，驱动UCM40T的压电陶瓷即超声波发射换能器发出超声波脉冲。如图4所示为超声波接收电路原理图。超声波接收换能器接收到得超声波回波信号很微弱，需要经过接收信号处理电路的放大滤波处理。选用CX20106A作接收信号处理， CX20106A的5管脚连接200k Ω电阻，当CX20106A接收到40kHZ的信号时，会在第7脚产生一个低电平下降沿脉冲，这个信号可以连接到单片机3的外部中断引脚作为中断信号输入。只有在车位信息发生变化的时候，单片机3才会唤醒Zigbee终端节点4发射车位信息数据，在大部分时间车位信息未发生变化时，Zigbee终端节点4的CC2430无线单片机处于休眠状态，CC2430休眠时的流耗只有0. 9 μ A，而Zigbee终端节点收发数据的工作 时间也只需要几十到几百毫秒，Zigbee终端节点4的功耗很低，一般采用电池供电。如图5为电源模块8电路原理图。Zigbee无线自组网的硬件电路是以CC2430无线单片机作为控制芯片，CC2430单片机需要3. 3V和1. 8V供电，而车位检测传感器的逻辑高电平为5V，因此电源模块8必须能够提供5V、3. 3V和1. 8V的电源，分别选用LM7805、 AMSl 117-3. 3和AMSl 117-1. 8电平转换模块。在电源选择上，Zigbee协调器节点6和路由节点5负责Zigbee无线自组网的建立和维护，对于整个网络的稳定性起到决定性的作用，一般使用稳定的外部电源供电；由于Zigbee技术具有功耗小、传输速率低等特点，而且 Zigbee终端节点4功能简单，不需要一直处于工作状态，所以可以采用电池供电方式。如图6所示为CC2430最小系统电路原理图。Zigbee无线自组网中的协调器节点 6、路由节点5和终端节点4都是CC2430的最小系统。CC2430无线单片机的最小系统包括了时钟、天线、复位电路、调试接口。CC2430的时钟由32MHZ晶体振荡器连接X0SC_Q1、X0SC_ Q2管脚和32. 768kHz晶体振荡器连接P2_3/X0SC_Q1、P2_4/X0SC_Q2提供。该电路使用一个非平衡天线，为使天线性能更好，可连接一个非平衡变压器。电路中的非平衡变压器由电容C13和电感L1、L2和L3以及一个PCB微波传输线组成，整个结构满足射频输入/输出匹配电阻(50Ω)的要求。仿真接口采用10芯的JTAG接口供仿真调试和程序代码下载。如图7为车位信息数据传输流向示意。车位检测传感器与Zigbee终端节点4通过单片机I/O 口直接相连。Zigbee终端节点4经过Zigbee路由节点5和Zigbee协调器节点6通信，协调器节点6和控制中心(计算机7)通信，上报车位信息，其中Zigbee终端节点4是RFD (Reduced Function Device，半功能设备)，Zigbee路由节点5和Zigbee协调器节点6是FFD(Full Function Device，全功能设备)。图8为Zigbee无线网络组建过程流程图，Zigbee协调器6是整个Zigbee车位检测终端节点组成网络的管理员，它负责网络的建立、地址的分配和成员的加入、节点设备数据的更新、数据转发表、数据关联表的维护并根据网络的状况自动更新。它能够主动扫描本身覆盖范围内的传感器节点，Zigbee终端节点4总是试图和协调器节点进行通信。网络中只有一个协调器作为网络中心，用于车位检测装置数据的采集，并把车位信息反映给上层控制中心(计算机7)。车位节点组网之前，作为网络中心的协调器节点6必须把网络建立起来。协调器节点6(FFD)上点后会搜索网络，选择16个通道(Channel)的第一个通道，发出一个 Channel_Busy帧，请求在这个通道上的节点给予回复。如果在物理空间上已经存在使用这个通道的Zigbee网络，那么这个网络中的协调器节点(FFD2)在接收到CharmelBusy帧后会回复一个帧，通知刚上电启动协调器节点6此通道已经被占用。刚刚上点启动的协调器节点6(FFD)接收到回复帧以后，获取此通道被占用的信息，于是换到下一个通道，发送一个CharmelBusy帧。如此下去，直到这个协调器节点6 (FFD)在发出CharmelBusy帧后没有接收到任何回复，确认当前这个通道是空闲通道，于是协调器节点6 (FFDl)在这个空闲通道上建立Zigbee网络，等待终端节点4 (RFD)的加入。这样一个新的Zigbee网络组建成功。如果Zigbee网络CHANLIST中的16个通道都被占用，协调器节点6 (FFD)就没有空闲通道用来建立网络，结果是网络构建失败。 协调器节点6网络建立成功以后，协调器节点6 —直处于循环检测状态，每个周期开始都检测有无新的终端节点4 (RFD)加入或退出网络，如果有就调用加入/退出网络子程序。然后协调器节点6会发送网络维护信号，检测网络中的终端节点4是否因断电或者模块损坏退出网络，如果出现这种情况，我们应该及时更换模块或者电池，以维持整个系统的良好运行。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求1.基于无线自组网的车位检测装置，其特征在于，该装置包括车位检测传感器、 Zigbee终端节点、Zigbee路由节点、Zigbee协调器节点和计算机；所述车位检测传感器将检测到的信号传输给Zigbee终端节点，再依次经过Zigbee路由节点和Zigbee协调器节点，最后传输到计算机。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述车位检测传感器包括单片机和超声波传感器；所述超声波传感器将检测到的信号传输给单片机，单片机将该信号传递给 Zigbee终端节点。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述Zigbee终端节点、Zigbee路由节点和Zigbee协调器节点均为无线单片机最小系统。
专利摘要本实用新型公开了一种基于无线自组网的车位检测装置，该装置包括车位检测传感器、Zigbee终端节点、Zigbee路由节点、Zigbee协调器节点和计算机；所述车位检测传感器将检测到的信号传输给Zigbee终端节点，再依次经过Zigbee路由节点和Zigbee协调器节点，最后传输到计算机，本实用新型装置利用Zigbee无线自组网的高安全性等优势，能够实时可靠地传递数据，且通信效率高，成本低，功耗小。
文档编号G08G1/14GK202093688SQ201120188410
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月7日 优先权日2011年6月7日
发明者曾明, 洪增林 申请人:华南理工大学