一种基于超声波和微波的车库检测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于超声波和微波的车库检测装置，包括用于检测环境区域中是否有车辆或行人的微波传感器，微波传感器将检测的信号传送给信号调理电路处理，信号调理电路将处理后的信号输送给微控制器，微处理器还与超声波传感器及照明控制电路相连，微处理器通过Zigbee通信模块将数据发送到监控中心。本发明安装的难度与成本低，可以实现车库中灯光智能控制、车辆移动方向检测、车位空置检测的多重功能，对车辆的行驶进行导航，节能节电，达到科学性与方便性的统一。
【专利说明】一种基于超声波和微波的车库检测装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种基于超声波和微波的车库检测装置。
【背景技术】
[0002]目前，我国城市地下车库的智能化程度非常落后，地下车库中没有专门针对车辆行驶方向、车位空置检测、灯光智能控制的装置。由此带来了很多麻烦:由于没有车位空置检测，车主在盲目寻找车位时，浪费了时间和资源；地下车库照明不能做到车来灯亮，车走灯灭。据统计，我国照明耗电大体占全国总发电量的10?12%。照明用电的迅速增加，不仅要增加大量的电力投资，制约国民经济的发展，而且发电还要产生大量污染。地下车库的照明设计也是电气设计的重要组成部分。而为了满足照明的需要，地下车库已成为潜藏在城市中的耗能大户。
[0003]目前地下车库中车主在停放车辆时，要么增派专人引导，要么车主盲目寻找车位。增派专人引导耗时又耗力，而且在引导人员忙碌时，仍需车主自己盲目寻找车位。与此同时，常用的车库灯光节能方法主要有:减少灯具数量，但这种方法可能会带来安全风险，造成不必要的事故；使用声控灯，这种方法相对比较节能，但存在灯泡频繁开关寿命减少的问题，也存在误开通的现象；分时段全亮，这种方法相对简单，节能效果一般，也不够智能。因此，在地下车库中就迫切的需要一种集车位空置检测、车辆行驶方向检测、灯光智能控制的多功能装置。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种基于超声波和微波的车库检测装置，鉴于上述地下车库中存在的缺点，本发明针对车辆移动方向检测、车位空置检测、灯光智能控制展开研究，利用基于超声波检测技术，zigbee无线通信技术等,达到节能节电、智能引导车辆行驶的目的。
[0005]为实现上述目的，本发明的具体方案如下:
[0006]一种基于超声波和微波的车库检测装置，包括用于检测环境区域中是否有车辆或行人的微波传感器，微波传感器将检测的信号传送给信号调理电路处理，信号调理电路将处理后的信号输送给微控制器，微处理器还与超声波传感器相连，微处理器通过RS485通信模块与电源及照明模块相连，微处理器通过Zigbee通信模块将数据发送到监控中心。
[0007]所述微波传感器安装在车库的中部，超声波传感器为两个，分别安装在车库的对立的两个斜面上。
[0008]所述信号调理电路包括二级运算放大电路及偏置比较电路，所述二级运算放大电路包括第一运算放大器U10A，第一运算放大器UlOA的正向输入端分两路，一路通过电阻R17与相并联的电阻R15及电容C13相连，相并联的电阻R15及电容C13的一个公共端通过电阻R14与5V电压端相连,另一个公共端与地相连，第一运算放大器UlOA的正向输入端的另一路与电容C15的正极端相联，电容C15的负极端分两路，一路与微波传感器HB100的IF端相连，另一路通过电阻R19与微波传感器HBlOO的GND端相连，第一运算放大器UlOA的负极端与相并联的电容C18及电阻R21相连，相并联的电容C18及电阻R21的一个公共端依次与可变电容R20、极性电容C19及地相连，相并联的电容C18及电阻R21的另一个公共端与第一运算放大器UlOA的输出端相连，第一运算放大器UlOA的输出端还通过相串联的极性电容C16及电阻R16与第二运算放大器UlOB的负极端相连，第二运算放大器UlOB的正极端与电阻R17相连，第二运算放大器UlOB的负极端还通过相并联的电容C14及电阻R18与第二运算放大器UlOB的输出端相连，第二运算放大器UlOB的输出端还与第三运算放大器UlOC的正极端相连，第三运算放大器UlOC的负极端与相串联的R12及电阻R13的公共端相连，第三运算放大器UlOC的输出端与微控制器相连。
[0009]所述微波传感器HB100的Vcc端与相并联的电容C17及极性电容C28的一个公共端相连，相并联的电容C17及极性电容C28的另一个公共端与地相连。
[0010]所述Zigbee通信模块包括无线通信模块电路和RS232接口电路，无线通信模块电路包括核心芯片CC2530，核心芯片CC2530的SWl的一端分两路，一路与电阻Rl相连，另一路与相并联的电容Cl及开关TESTl的一个公共端相连，相并联的电容Cl及开关TESTl的另一个公共端与地相连，核心芯片CC2530的Reset_N端分三路，一路与电阻R2相连，另一路通过电容与地相连，第三路与微控制器相连，所述核心芯片CC2530的TX及RX端与微控制器相连；
[0011 ] 所述RS232接口电路包括通信芯片MAX3232ESE,所述通信芯片MAX3232ESE的V_端通过电容C7与地相连，通信芯片MAX3232ESE的C2+端及C2-端串接有电容C6，通信芯片MAX3232ESE的Cl+端及Cl-端串接有电容C5，通信芯片MAX3232ESE的V+端及VCC端还串接有电容C3，通信芯片MAX3232ESE的TlIN端及RlOUT端与微控制器相连。
[0012]所述微控制器与MAX485通信模块的芯片MAX3485ESA的输出端相连，芯片MAX3485ESA的A端及B端之间还串联有电阻R5。
[0013]所述电源及照明模块包括电源控制电路及照明控制电路，电源控制电路包括与电源相连的变压器Tl，变压器Tl还与由二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6组成桥式电路相连，桥式电路通过电感与稳压电路相连；
[0014]所述照明控制电路包括与电源相并联的双向可控硅BTA16，双向可控硅BTA16与相串联的电阻R30及电容C27并联，双向可控硅BTA16的第一端通过电阻R31与芯片M0C3041的MTl端相连，双向可控硅BTA16的第二端通过电阻R29与芯片M0C3041的MT2端相连，双向可控硅BTA16的第三端与芯片M0C3041的MTl端相连，芯片M0C3041的输出端通过三极管与MOS管Ql相连，MOS管Ql与微控制器相连。
[0015]所述稳压电路包括第一稳压电路及第二稳压电路，所述第一稳压电路包括第一芯片SPX1521，第一芯片SPX1521输入端通过电容C23与地相连，输出端通过相并联的电容C24及极性电容C26与地相连，所述第二稳压电路包括第二芯片SPX1521，第二芯片SPX1521输入端通过相并联的电容C21及极性电容C20与地相连，输出端通过相并联的电容C22及极性电容C25与地相连。
[0016]所述微控制器还与电源监控芯片电路相连，所述电源监控芯片电路包括监控芯片MP706，芯片MP706的两个输入端与开关RETl相连，一个输出端与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端分三路，一路通过电容C8与地相连，另一路与电阻RlO相连，第三路与微控制器相连。
[0017]工作原理:微波传感器利用多普勒效应，通过信号调理电路能够及时准确的识别移动的物体，当检测到有车辆或行人时，产生信号经过处理并将其传送到微控制器。微控制器接收到外部信号，驱动照明控制电路点亮照明灯具，同时触发超声波传感器判断车辆的行驶方向。完成检测后将经过处理的信息通过Zigbee通信模块传递给监控中心。监控中心也可以通过通信模块主动点亮照明灯具及查询该控制节点的信息。
[0018]本发明的有益效果:
[0019]当检测到有车辆或行人时，产生信号经过处理并将其传送到微控制器。微控制器接收到外部信号，驱动照明控制电路点亮照明灯具，同时触发超声波传感器判断车辆的行驶方向。完成检测后将经过处理的信息通过Zigbee通信模块传递给监控中心。监控中心也可以通过通信模块主动点亮照明灯具及查询该控制节点的信息。本发明安装的难度与成本低，可以实现车库中灯光智能控制、车辆移动方向检测、车位空置检测的多重功能，对车辆的行驶进行导航，节能节电，达到科学性与方便性的统一。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1本发明的整体结构示意图；
[0021]图2本发明的Zigbee发送模块原理图；
[0022]图3本发明的MAX232通信模块原理图；
[0023]图4本发明的MAX485通信模块原理图；
[0024]图5本发明的信号调理模块；
[0025]图6本发明的电源及照明模块；
[0026]图7本发明的MCU模块；
[0027]图8本发明的电源监控芯片电路；
[0028]图9本发明的第一超声波传感器；
[0029]图10本发明的第二超声波传感器。
【具体实施方式】
:
[0030]下面结合附图对本发明进行详细说明:
[0031]如图1所示，一种基于超声波和微波的车库检测装置，包括用于检测环境区域中是否有车辆或行人的微波传感器，微波传感器将检测的信号传送给信号调理电路处理，信号调理电路将处理后的信号输送给微控制器，微处理器还与超声波传感器相连，微处理器通过RS485通信模块与电源及照明模块相连，微处理器通过Zigbee通信模块将数据发送到监控中心。
[0032]信号调理电路包括二级运算放大电路及偏置比较电路，所述二级运算放大电路包括第一运算放大器U10A，第一运算放大器UlOA的正向输入端分两路，一路通过电阻R17与相并联的电阻R15及电容C13相连，相并联的电阻R15及电容C13的一个公共端通过电阻R14与5V电压端相连,另一个公共端与地相连，第一运算放大器UlOA的正向输入端的另一路与与电容C15的正极端相联，电容C15的负极端分两路，一路与微波传感器HB100的IF端相连，另一路通过电阻R19与微波传感器HB100的GND端相连，第一运算放大器UlOA的负极端与相并联的电容C18及电阻R21相连，相并联的电容C18及电阻R21的一个公共端依次与可变电容R20、极性电容C19及地相连，相并联的电容C18及电阻R21的另一个公共端与第一运算放大器UlOA的输出端相连，第一运算放大器UlOA的输出端还通过相串联的极性电容C16及电阻R16与第二运算放大器UlOB的负极端相连，第二运算放大器UlOB的正极端与电阻R17相连，第二运算放大器UlOB的负极端还通过相并联的电容C14及电阻R18与第二运算放大器UlOB的输出端相连，第二运算放大器UlOB的输出端还与第三运算放大器UlOC的正极端相连，第三运算放大器UlOC的负极端与相串联的R12及电阻R13的公共端相连，第三运算放大器UlOC的输出端与微控制器相连。
[0033]微波传感器HB100的Vcc端与相并联的电容C17及极性电容C28的一个公共端相连，相并联的电容C17及极性电容C28的另一个公共端与地相连。
[0034]Zigbee通信模块包括无线通信模块电路和RS232接口电路，无线通信模块电路包括核心芯片CC2530，核心芯片CC2530的SWl的一端分两路，一路与电阻Rl相连，另一路与相并联的电容Cl及开关TESTl的一个公共端相连，相并联的电容Cl及开关TESTl的另一个公共端与地相连，核心芯片CC2530的Reset_N端分三路，一路与电阻R2相连，另一路通过电容与地相连，第三路与微控制器相连，所述核心芯片CC2530的TX及RX端与微控制器相连；
[0035]RS232接口电路包括通信芯片MAX3232ESE,所述通信芯片MAX3232ESE的V_端通过电容C7与地相连，通信芯片MAX3232ESE的C2+端及C2-端串接有电容C6，通信芯片MAX3232ESE的Cl+端及Cl-端串接有电容C5，通信芯片MAX3232ESE的V+端及VCC端还串接有电容C3，通信芯片MAX3232ESE的TlIN端及RlOUT端与微控制器相连。
[0036]如图4所示，所述微控制器与MAX485通信模块的芯片MAX3485ESA的输出端相连，芯片MAX3485ESA的A端及B端之间还串联有电阻R5。
[0037]电源及照明模块包括电源控制电路及照明控制电路，电源控制电路包括与电源相连的变压器Tl，变压器Tl还与由二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6组成桥式电路相连，桥式电路通过电感与稳压电路相连；
[0038]照明控制电路包括与电源相并联的双向可控硅BTA16，双向可控硅BTA16与相串联的电阻R30及电容C27并联，双向可控硅BTA16的第一端通过电阻R31与芯片M0C3041的MTl端相连，双向可控硅BTA16的第二端通过电阻R29与芯片M0C3041的MT2端相连，双向可控硅BTA16的第三端与芯片M0C3041的MTl端相连，芯片M0C3041的输出端通过三极管与小功率三极管A03400A相连，小功率三极管A03400A与微控制器相连。
[0039]稳压电路包括第一稳压电路及第二稳压电路，所述第一稳压电路包括第一芯片SPX1521，第一芯片SPX1521输入端通过电容C23与地相连，输出端通过相并联的电容C24及极性电容C26与地相连，所述第二稳压电路包括第二芯片SPX1521，第二芯片SPX1521输入端通过相并联的电容C21及极性电容C20与地相连，输出端通过相并联的电容C22及极性电容C25与地相连。
[0040]如图7-8所示，所述微控制器还与电源监控芯片电路相连，所述电源监控芯片电路包括监控芯片MP706，芯片MP706的两个输入端与开关RETl相连，一个输出端与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端分三路，一路通过电容C8与地相连，另一路与电阻RlO相连，第三路与微控制器相连。
[0041]微波传感器安装在车库的中部，超声波传感器为两个，分别安装在车库的对立的两个斜面上。
[0042]如图9-10所示，超声波传感器包括第一超声波传感器及第二超声波传感器，第一超声波传感器及第二超声波传感器均与微控制器相连。
[0043]如图6所示，电源及照明模块包括电源控制电路及照明控制电路，照明控制电路，选用双向可控硅BTA16作为控制灯具的主要器件。在电路中添加光电隔离器以避免负载对控制电路的干扰。MCU发出的RELY-CON经过MOS管Ql和三极管Q2，利用M0C3041的光电隔离作用，通过引脚4控制可控硅BTA16来控制灯具。
[0044]如图2-3所示，Zigbee通信模块由无线通信模块电路和RS232接口电路组成。RS232接口电路与单片机的串口 O相连，用于写地址。无线通信模块与单片机的串口 I连接，用于智能灯光控制器和监控中心之间的通信。以CC2530为核心的Zigbee发送模块，主要利用CC2530芯片的引脚16 (RX)及引脚17 (TX)作为信号发送接收的中转站，将微控制器与监控中心联系起来。
[0045]如图5所示，信号调理电路包括信号隔离电路、运算放大电路和偏置比较电路。以微波传感器HB100产生的微波信号，微波信号通过运算放大电路UlOA及运算放大电路UlOB二级放大及滤波处理，处理后的信号传送至作为偏执比较电路的运算放大电路U10C，经过偏执比较电路处理后的信号作为微控制器的输入信号。
[0046]车库多功能检测控制装置有其结构上的特殊特点，中间为微波传感器，两端为超声波传感器。这样的总体结构可以保证微波传感器可以提前检测到车辆驶入检测范围，再通过两个超声波传感器信号变化的先后顺序就可以准确的判断出车辆行驶方向，且超声波传感器安装在对立的两个斜面上，可以提前检测车辆，提高了检测准确度。这种结构可以保证微波传感器提前检测到车辆，通过比较两个超声波传感器信号判断出车辆行驶方向。
[0047]微波传感器的输出通过信号调理电路传给微处理器，微处理器4通过超声波传感器7识别车辆行驶姿态并控制点亮照明灯具，微处理器4将处理后的数据通过Zigbee通信模块5发送到监控中心。
[0048]微处理器对于传感器采集的数据，包括车辆身份信息和行驶姿态，然后将输出输送到Zigbee发送模块。微处理器在实例中采用芯片MSP430，通过串行口 UART直接与Zigbee发送模块5连接。Zigbee发送模块在实例中采用的型号是CC2530。
[0049]通信部分由无线通信模块电路和RS232接口电路组成。RS232接口电路与单片机的串口 O相连，主要是为写地址使用。无线通信模块与单片机的串口 I连接，负责智能灯光控制器和监控中心之间的通信。
[0050]使用时，电源控制电路通过开关电源将220V转换成芯片所需的5V和3.3V，微波传感器和超声波传感器所检测到的车辆信息传输到微处理器并控制点亮照明灯具，数据经过微处理器处理后通过Zigbee发送到监控中心。监控中心也可以通过通信模块主动点亮照明灯具及查询该控制节点的信息。
[0051]电源监控芯片通过1.6秒的看门狗定时器和4.4V的电源电压监视器，看门狗的喂狗信号间隔最大可达1.6秒，有利于单片机程序运行的完整性。
[0052]一种基于超声波和微波的车库检测装置，具体工作步骤如下:
[0053]步骤一:微波传感器感应到车辆驶入车库，产生信号并将其传送到微控制器；若车辆驶入车位，同样地微波传感器可以检测到车位有车辆停放，并产生信号传递给微控制器；
[0054]步骤二:微控制器接收到外部信号，驱动照明控制电路点亮照明灯具并延时设定的时间；
[0055]步骤三:微控制器触发超声波传感器并检测两个超声波传感器的信号先后变化顺序后判断车辆的行驶方向；
[0056]步骤四:完成检测后将经过处理的信息通过通信模块传递给监控中心。监控中心也可以通过通信模块主动点亮照明灯具及查询该控制节点的信息。
【权利要求】
1.一种基于超声波和微波的车库检测装置，包括用于检测环境区域中是否有车辆或行人的微波传感器，微波传感器将检测的信号传送给信号调理电路处理，信号调理电路将处理后的信号输送给微控制器，微处理器还与超声波传感器相连，微处理器通过RS485通信模块与电源及照明模块相连，微处理器通过Zigbee通信模块将数据发送到监控中心。
2.如权利要求1所述的一种基于超声波和微波的车库检测装置，其特征是，所述微波传感器安装在车库的中部，超声波传感器为两个，分别安装在车库的对立的两个斜面上。
3.如权利要求1所述的一种基于超声波和微波的车库检测装置，其特征是，所述信号调理电路包括二级运算放大电路及偏置比较电路，所述二级运算放大电路包括第一运算放大器U10A，第一运算放大器UlOA的正向输入端分两路，一路通过电阻R17与相并联的电阻R15及电容C13相连，相并联的电阻R15及电容C13的一个公共端通过电阻R14与5V电压端相连，另一个公共端与地相连，第一运算放大器UlOA的正向输入端的另一路与与电容C15的正极端相联，电容C15的负极端分两路，一路与微波传感器HB100的IF端相连，另一路通过电阻R19与微波传感器HB100的GND端相连，第一运算放大器UlOA的负极端与相并联的电容C18及电阻R21相连，相并联的电容C18及电阻R21的一个公共端依次与可变电容R20、极性电容C19及地相连，相并联的电容C18及电阻R21的另一个公共端与第一运算放大器UlOA的输出端相连,第一运算放大器UlOA的输出端还通过相串联的极性电容C16及电阻R16与第二运算放大器UlOB的负极端相连，第二运算放大器UlOB的正极端与电阻R17相连，第二运算放大器UlOB的负极端还通过相并联的电容C14及电阻R18与第二运算放大器UlOB的输出端相连，第二运算放大器UlOB的输出端还与第三运算放大器UlOC的正极端相连，第三运算放大器UlOC的负极端与相串联的R12及电阻R13的公共端相连，第三运算放大器UlOC的输出端与微控制器相连。
4.如权利要求3所述的一种基于超声波和微波的车库检测装置，其特征是，所述微波传感器HB100的Vcc端与相并联的电容C17及极性电容C28的一个公共端相连，相并联的电容C17及极性电容C28的另一个公共端与地相连。
5.如权利要求1所述的一种基于超声波和微波的车库检测装置，其特征是，所述Zigbee通信模块包括无线通信模块电路和RS232接口电路，无线通信模块电路包括核心芯片CC2530，核心芯片CC2530的SWl的一端分两路，一路与电阻Rl相连，另一路与相并联的电容Cl及开关TESTl的一个公共端相连，相并联的电容Cl及开关TESTl的另一个公共端与地相连，核心芯片CC2530的Reset_N端分三路，一路与电阻R2相连，另一路通过电容与地相连，第三路与微控制器相连，所述核心芯片CC2530的TX及RX端与微控制器相连； 所述RS232接口电路包括通信芯片MAX3232ESE，所述通信芯片MAX3232ESE的V_端通过电容C7与地相连，通信芯片MAX3232ESE的C2+端及C2-端串接有电容C6，通信芯片MAX3232ESE的Cl+端及Cl-端串接有电容C5，通信芯片MAX3232ESE的V+端及VCC端还串接有电容C3，通信芯片MAX3232ESE的TlIN端及RlOUT端与微控制器相连。
6.如权利要求1所述的一种基于超声波和微波的车库检测装置，其特征是，所述微控制器与MAX485通信模块的芯片MAX3485ESA的输出端相连，芯片MAX3485ESA的A端及B端之间还串联有电阻R5。
7.如权利要求1所述的一种基于超声波和微波的车库检测装置，其特征是，所述电源及照明模块包括电源控制电路及照明控制电路，电源控制电路包括与电源相连的变压器Tl，变压器Tl还与由二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6组成桥式电路相连，桥式电路通过电感与稳压电路相连。
8.如权利要求7所述的一种基于超声波和微波的车库检测装置，其特征是，所述照明控制电路包括与电源相并联的双向可控硅BTA16，双向可控硅BTA16与相串联的电阻R30及电容C27并联，双向可控硅BTA16的第一端通过电阻R31与芯片M0C3041的MTl端相连，双向可控硅BTA16的第二端通过电阻R29与芯片M0C3041的MT2端相连，双向可控硅BTA16的第三端与芯片M0C3041的MTl端相连，芯片M0C3041的输出端通过三极管与MOS管Ql相连，MOS管Ql与微控制器相连。
9.如权利要求7所述的一种基于超声波和微波的车库检测装置，其特征是，所述稳压电路包括第一稳压电路及第二稳压电路，所述第一稳压电路包括第一芯片SPX1521，第一芯片SPX1521输入端通过电容C23与地相连，输出端通过相并联的电容C24及极性电容C26与地相连，所述第二稳压电路包括第二芯片SPX1521，第二芯片SPX1521输入端通过相并联的电容C21及极性电容C20与地相连，输出端通过相并联的电容C22及极性电容C25与地相连。
10.如权利要求1所述的一种基于超声波和微波的车库检测装置，其特征是，所述微控制器还与电源监控芯片电路相连，所述电源监控芯片电路包括监控芯片MP706，芯片IMP706的两个输入端与开关RETl相连,一个输出端与电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端分三路，一路通过电容C8与地相连，另一路与电阻RlO相连，第三路与微控制器相连。
【文档编号】G08G1/14GK104167112SQ201410438703
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】王涛, 高焕兵, 孙二杰, 尚兆功, 王升军 申请人:济南鲁智电子科技有限公司