专利名称：低功耗智能遥控车位锁的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低功耗智能遥控车位锁，更具体的说，尤其涉及一种自动控制的节能的低功耗智能遥控车位锁。
背景技术：
在体育馆举行活动的过程中，为了维持现场秩序和确保公共安全，公安、消防和急救发挥着重要作用，如何确保体育馆的停车厂上有足够的公安、消防和急救的专用车位，让停车更有效率，是体育场馆的公共场所管理部门亟待解决的问题。只有体育馆的公共停车厂上预留足够的停车位，才可确保发生事故时，能顺利、快速地出警，最大限度地确保人们的生命财产安全。为了在体育场馆附近预留足够的停车位，单纯依靠现有的智能车流调控系统还是不够的，必须将停车厂上某些车位上锁，且上锁之后的停车位只有通过特定的遥控设备才能开启，才可确保停车位不被占用。现在市场上虽然已经有多种类型的车位锁，但其基本上是纯机械结构的，不具有智能化控制的特点。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种自动控制的节能的低功耗智能遥控车位锁。本发明的低功耗智能遥控车位锁，包括对车辆进行限位的起降架、驱使起降架升降的驱动电机、车位锁遥控器和控制电路部分，所述驱动电机通过转动轴与起降架相连接，转动轴转动地固定于地基上；其特别之处在于所述控制电路部分包括起运算和控制作用的单片机、提供电能的电源以及产生脉冲信号的时钟电路；所述单片机的输入端连接有升起状态传感器、落下状态传感器、车辆在位状态传感器以及遥控信号接收电路，输出端连接有控制驱动电机运行的电机控制模块；所述车位锁遥控器中设置有发送车位锁升降控制信号的遥控信号发送电路，遥控信号接收电路用于接收遥控信号发送电路发送的无线信号。起降架在驱动电机的驱动下，可进行升起和降落运动；起降架处于升起状态时，可限制车辆进入停车位；只有起降架回落，车辆才可进入相应车位。车位锁遥控器用于遥控起降架进行升起和降落运动，控制电路部分用于接收车位锁遥控器的信号，并控制驱动电机运动。微控制器采用单片机，以便实现信号采集、数据运算和控制输出的作用；升起状态传感器、落下状态传感器用于检测起降架所处的状态位置，车辆在位状态传感器用于检测停车位上是否有车辆存在；遥控信号接收电路与遥控信号发送电路相配合，以实现无线遥控控制作用。本发明的低功耗智能遥控车位锁，所述转动轴通过两端的支撑轴承水平地固定于地基上；所述升起状态传感器、落下状态传感器均为霍尔开关传感器，且分别固定于转动轴的下方和左侧；起降架的下方固定有与升起状态传感器、落下状态传感器相配合的永磁体。转动轴通过支撑轴承进行固定，具有更强的稳定性，更加节能；通过霍尔开关与永磁体的配CN 102913023 A
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合，实现了对起降架位置状态的非接触式检测，检测更稳定、更耐用。本发明的低功耗智能遥控车位锁，所述单片机还连接有电源控制模块和调试用的ISP通信模块，电源控制模块连接有欠压指示电路；遥控信号接收电路与电源控制模块相连接。通过ISP通信模块，可实现调试作用；当电源的电量不足时，可通过欠压指示电路进 行报警指示，以便及时更换电源。本发明的低功耗智能遥控车位锁，所述车辆在位状态传感器包括均与单片机相连接的超声波发射电路和超声波接收电路。采用超声波发射电路和超声波接收电路来检测停车位上是否有车辆存在，可有效地实现10-60cm距离范围内的精准检测。本发明的低功耗智能遥控车位锁，所述单片机采用型号为STC12C2052AD的芯片，升起状态传感器、落下状态传感器均采用型号为3020T的霍尔开关；所述超声波发射电路由反相器、超声波发射换能器TX和三极管组成，超声波接收电路由超声波接收芯片CX20106A、超声波接收换能器RX和三极管组成；电机控制模块由驱动三极管以及控制驱动电机(4)正反转动的单刀双掷继电器Jl和双刀双掷继电器J2组成。STC12C2052AD可有效地满足信号检测、运算和控制作用；反相器和三极管配合单片机的输出信号，可控制超声波发射换能器TX输出超声波信号，以及超声波接收换能器RX接收超声波信号。电机控制模块中的驱动三极管起信号放大作用，以便驱使驱动电机正常转动；通过单片机对单刀双掷继电器Jl和双刀双掷继电器J2的控制，有效地实现驱动电机的正转和反转。本发明的低功耗智能遥控车位锁，所述遥控信号发送电路由发射电路和编码电路组成，遥控信号接收电路由接收电路和解码电路组成；接收电路采用型号为MICRF002芯片，编码电路和解码电路分别由芯片PT2262和芯片PT2272组成。本发明的低功耗智能遥控车位锁，所述电源控制模块由三极管Tl、T2、T3以及稳压管DZl组成，三极管Tl、T2、T3的型号分别8050、9012和9013 ;三极管Tl的基极经稳压管DZl接地，集电极与三级管T2的发射极相连接，发射极为电源输出端；三极管T2的集电极经电阻Rl后接于三极管Tl的基极上，基极与三极管T3的集电极相连接；三极管T3的发射极接地，基极经过电容C3与电阻R4组成的并联电路后接地；单片机端口 P3. 4输出的控制信号与解码电路输出的解码有效信号经过或运算后接于三极管T3的基极上。电源控制模块采用这种电路结构形式，只有当遥控信号接收电路接收到控制信号后，才能驱使电源控制模块输出电压；否则会切断除遥控信号接收电路外的所有电源的供给。本发明的有益效果是本发明的低功耗智能遥控车位锁，通过设置驱使起降架升降的驱动电机，用于接收车位锁遥控器控制信号的接收电路，以及对起降架状态和停车位上是否有车辆存在的传感器；有效地实现了车位锁的自动开启和锁闭的控制，而且只有当车位锁遥控器的地址与接收电路的地址一致时，才可开启停车位上的车位锁，具有“一个遥控器开启一个车位锁”的特点，更加有利于在体育场馆的停车位上预留出足够的停车位，以供公安、消防和救护车之用，确保了体育内秩序的稳定和人们生命财产的安全。由于升起状态传感器和落下状态传感器均采用霍尔开关元件，实现了非接触式的位置状态检测功能，使得检测更准确、更稳定。车辆在位状态传感器采用超声波来测量停车位上是否有车辆存在，可有效地实现10-60cm范围内的准确测量。电源控制模块只有当遥控信号接收电路接收到信号时，才输出电压信号来驱使单片机进行工作，有效地节约了电
4能。本发明的车位锁具有结构新颖、有益效果突出和便于应用推广的优点。本发明的低功耗智能遥控车位锁通过硬件和软件相结合，在低功耗和智能化两方面进行了深入研究，在这两方面具有如下创新
(O本文通过单片机的控制和巧妙地电路设计，实现层层相控的电源控制电路，哪里 用电哪里供电，用完即刻断电，并采用低功耗元器件，解决了车位锁耗电量大的问题，实现了用干电池供电而不用铅酸蓄电池供电，从而解决了蓄电池自放电大的问题和充电的麻烦。实现了四节二号碱性干电池在平均一天升降一次的情况下可使用一年，使用便捷节约成本。(2)本产品首次把超声波测距原理引入到车位说中，实现了车位锁的车辆在位检测，解决了车辆在位时由于误操作致使车位锁起降杆卡在车底的问题。考虑到超声波测距电路成本较高，且车位锁对距离测量的准确度要求不是太高，因此本文把成本较低的红外线接收电路引用到超声波接收电路中，因为超声波和红外线频率相近，即达到了目的又节约了成本。本发明的基于单片机的超低功耗智能遥控车位锁立足于社会需求，在节能、智能化、降低成本等方面进行了深入研究和创新，具有很好的市场前景。
图I、图2为本发明的车位锁的结构示意图3为本发明的车位锁控制电路部分的电路原理图4为型号STC12C2052AD的单片机管脚分布的示意图5为本发明中升起状态传感器、落下状态传感器所采用的霍尔开关传感器的电路原理图6为本发明中升起状态传感器、落下状态传感器与单片机相连接的电路图7为本发明中超声波发射电路的原理图8为本发明中超声波接收电路的原理图9为电机控制模块的电路原理图10为遥控信号发送电路中发射电路的原理图11为遥控信号接收电路中接收电路的原理图12为遥控信号发送电路中编码电路的原理图13为遥控信号接收电路中解码电路的原理图14为本发明中电源控制模块的电路原理图。图中I起降架，2转动轴，3地基，4驱动电机，5永磁体，6升起状态传感器，7落下状态传感器，8支撑轴承，9单片机，10车辆在位状态传感器，11 ISP通信模块，12时钟电路，13电机控制模块，14电源，15电源控制模块，16欠压指示电路，17遥控信号接收电路，18遥控信号发送电路。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。如图I和图2所示，分别给出了本发明的低功耗智能遥控车位锁的结构示意图，其包括起降架I、转动轴2、驱动电机4、永磁体5、升起状态传感器6、落下状态传感器7、支撑轴承8以及控制电路部分；所示的起降架I为长方体形状，起降架I通过转动轴2与驱动电机4的输出轴相连接，转动轴2通过两端的支撑轴承8固定在地基3上。通过驱动电机4的驱动，可实现起降架I的升起和落下，以便限制和准许车辆进入停车位。所示的升起状态传感器6和落下状态传感器7分别设置在转动轴2的下方和左侧，起降架I的下方固定有与升起状态传感器6和落下状态传感器7相配合的永磁体。当起降架I处于升起状态时，永磁体5会使得下方的升起状态传感器发生动作；当起降架I处于落下状态时，永磁体5会使左侧的落下状态传感器7发生动作，以便控制电路部分中的单片机9检测出起降架I所处的状态。如图3所示，给出了控制电路部分的原理图，所示的控制电路部分包括单片机9、车辆在位状态传感器10、ISP通信模块11、时钟电路12、电机控制模块13、电源14、电源控制模块15、欠压指示电路16、遥控信号接收电路17以及遥控信号发送电路18 ;单片机9用于信号采集、数据运算和控制输出，其可采用型号为STC12C2052AD的芯片，如图4所示，给出了该型号单片接的管脚分布示意图。升起状态传感器6和落下状态传感器7均采用霍尔开关传感器，霍尔开关传感器的电路原理图如图5所示，其主要由稳压电路、霍尔元件、放大器、整形电路、开路输出五部分组成。稳压电路可以使传感器在较高的电源电压范围工作，开路输出可使传感器方便的与各种逻辑电路接口。霍尔开关集成传感器工作过为当有磁场作用在传感器上时，根据霍尔效应原理，霍尔元件输出霍尔电压，该电压经放大后，送至施密特整形电路。当放大后的电压大于开启阀值时，施密特整形电路翻转，输出高电平，半导体三极管导通，且具有吸收电流的负载能力，这种状态为开状态。当磁场减弱时，霍尔电压减小，该电压经放大后也低于施密特触发器的关闭阀值，施密特整形电路翻转，输出低电平，半导体三极管截止，这种状态为关状态。如图6所示，给出了采用霍尔开关传感器的升起状态传感器6、落下状态传感器7与单片机相连接的电路图，所示的单片机9的Pl. O端口经反相器和三极管Tl后接于两霍尔开关传感器的电源端，两霍尔开关传感器的输出端分别与单片机9的Pl. O和Pl. 2端口相连接。当单片机9需要检测起降架I的位置状态时，先将Pl. O置0，以便给两霍尔开关传感器提供工作电压；当永磁体5靠近相应的传感器时，相应霍尔开关传感器的输出端就会置1，单片机9通过读取Pl. O和Pl. 2端口的值，即可判断出起降架I所处的位置状态。车辆在位状态传感器10与单片机9的输入端相连接，用于检测停车位上是否有车辆存在，其由超声波发射电路和超声波接收电路组成，单片机9通过计算超声波发出和接收之间的时间差，来计算出一定距离范围内是否有障碍物存在，例如10-60cm的距离范围内是否有车辆存在。如图7所示，给出了超声波发射电路的原理图，其主要由反相器、超声波发射换能器TX和电源控制三极管Tl构成。发射电路工作时，单片机9的Pl. 3端口置
O,反相器取反输出I，开关管Tl导通,然后Pl. 4端口输出40kHz的方波信号,一路进入ICl的5脚和10脚，经两个反向器取反后并联送到超声波换能器的I脚；另一路送入I脚，取反后送到3脚和8脚，再经反向器取反后并联送到超声波换能器的2脚，用这种形式将方波信号放大后加到超声波换能器的两端，可以提高超声波的发射功率。如图8所示，给出了超声波接收电路的电路图，由超声波接收芯片CX20106A、超声波换能器RX(S)和电源控制三极管Tl构成。CX20106A是一款红外接收专用集成电路，超
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声波接收电路工作时，单片机9的Pl. 3端口置0，反相器取反输出1，开关管Tl导通，超声波接收芯片0乂20106八通电工作，超声波换能器1 (5)将接收到的超声波信号转换成电信号输入I脚，经过CX20106的前置放大、限幅放大、带通滤波、检波、积分器积分，最后从7脚输出，输出后接单片机的Pl. 5引脚。电机控制模块13与单片机9的输出端口相连接，单片机9根据接收的指令和检测·的传感器状态通过电机控制模块13控制驱动电机4的正转和反转，以便控制起降架I的上升和下降。图9给出了电机控制模块13的电路原理图，由由反相器IC1、开关三极管Tl和T2、单刀双掷继电器J1、双刀双掷继电器J2和驱动电机组成。起降架I要升起时，单片机9的Pl. 7 口置1，开关管T2处于关闭状态，继电器J2处于常闭状态，然后单片机Pl. 6 口置
O,开关管Tl导通，继电器Jl吸合，电源Vcc导通，驱动电机4转动，起降架I升起；需要停止时P1.6置1，P1.7置1，电机停止。起降架I要下降时，单片机Pl. 7 口置0，开关管T2导通，继电器J2处于吸合，然后单片机Pl. 6 口置0，开关管Tl导通，继电器Jl吸合，电源Ncc导通，驱动电机4反向转动,起降架I下降；需要停止时Pl. 6先置I,然后Pl. 7置I,驱动电机4停止。车位锁遥控器中设置有遥控信号发送电路18，用于发送起降架I的上升和下降指令。遥控信号发送电路18发射电路和编码电路组成，如图10和图12所示，分别给出了发射电路和编码电路的电路图。图10中，数据信号与遥控发射电路之间采用47K电阻，利用产生的偏置电流来保证发射电路的正常工作；如图12所示，图中SWO是车位锁升起按键，Sffl是车位锁下降按键。当按键未按下时，PT2260电源不导通，电路不损耗电流。只有当按键按下时，电源通过二极管Dl或D2送给PT2206，编码电路开始工作。编码后的信号通过Dout引脚输出，通过发射电路发射出去。遥控信号接收电路17与单片机9的输入端口相连接，遥控信号接收电路17由接收电路和解码电路组成，如图11和图13所示，分别给出了接收电路和解码电路的电路图。所示的接收电路中，遥控AM信号由4脚输入MICRF002，数字信号由10脚输出，由解码电路进行解码；芯片MICRF002输出的W信号为唤醒信号，用来唤醒解码电路。图13所示，数字编码信号经遥控接收电路接收后连接Din脚进入PT2272，解码后的信号连接单片机的P3. 2和P3. 3 口，解码有效信号VT用来进行电源控制。如图14所示，给出了本发明中电源控制模块的电路原理图，当遥控接收电路接收到信号时，遥控接收电路即输出编码信号，输出的唤醒信号W信号使三极管T4导通，遥控解码电路通电工作，对输入的编码信号进行解码，当地址码一致时，输出数据信号，同时输出高电平的解码有效信号VT。二极管Dl、D2构成一个或门，电阻R3、R4构成分压电路，电容C3用来消除外部干扰，当VT或P3. 4输出高于3V的电压时，三极管T3、T2组成的复合管导通，调整三极管Tl基极获得高电平，Tl导通，Vcc2输出电压，给单片机9、传感器电路供电，单片机运行后，先把P3. 4值为高电平，以保障单片机等的正常供电。当单片机9运行结束后，P3. 4值O，若解码电路也无解码有效信号输出，VT和P3. 2同时输出低电平(小于3V)时，三极管Tl、T2、T3截止，Vcc2为零，车位锁处于待机状态。该电源控制模块同时具有稳压和限压功能，当Vccl高于6. 3V时，6. 2V稳压管DZl导通，使调整管Tl基极电压钳位在6. 2V，则Vcc2=6. 2V-0. 7V=5. 5V，起到稳压的功能，其中
O.7V为Tl基极集电极PN节压降。当Vccl低于6. 3V时，6. 2稳压管DZl处于截止状态，则
7Vcc2=Vccl-0. 1V-0. 7V，其中O. IV为T2集电极发射机压降，O. 7V为Tl基极集电极PN节压降，正常工作状态下Rl压降小于O. IV，忽略不计。电容C1、C2、C4、C5为电源滤波电容。调整三极管Tl可提供的最大电流为500毫安，电路正常平均工作电流小于21毫安。车位锁在待机状态下，只有遥控接收电路处于工作状态，工作电流为260微安，其它电路全都处于 断电状态，在待机状态下车位锁的总耗电量不大于261uA，能耗十分小。本发明的低功耗智能遥控车位锁的使用过程如下
当按下车位锁遥控器的升起键时，遥控信号接收电路17接收信号并比较编码是否一致，若一致则唤醒单片机9并把升起信号送给单片机，单片机9收到信号后检测车辆在位信号和起降架I的位置信号，若停车位上无车辆存在且起降架I处于落下状态，则单片机9发出升起起降架I的指令，通过驱动电机4升起起降架I ;当升起状态传感器6检测到起降架I升起到位后，单片机6发出指令停止驱动电机的运转，起降架I停止运行；之后单片机9进入计时状态，三分钟后若没有接收到其它指令，则单片机发出指令切断除遥控信号接收电路7外的所有电源供给，进入车位锁等待节能状态。当按下车位锁遥控器的下降键时，遥控信号接收电路17接收信号并比较编码是否一致，若一致则唤醒单片机9并把下降信号送给单片机9，单片机9收到信号后检测起降架I位置信号，若起降架I处于升起状态，单片机9发出下降起降架I指令，然后通过驱动电机4降下起降架1，当落下状态传感器7感应到起降架I到位后，发送信号给单片机9，单片机9发出指令停止驱动电机4的运行；接着单片机进入计时状态，五分钟后若没有接收到其它指令，单片机9就检测车辆在位信号和起降架I位置信号，若两信号显示车位没车，则单片机发出升起起降架I指令，升起起降架I ;此后，单片机再次进入计时状态，三分钟后若没有接收到其它指令，则单片机发出指令切断除遥控信号接收电路17外的所有电源供给，进入车位锁等待节能状态。
权利要求
1.一种低功耗智能遥控车位锁，包括对车辆进行限位的起降架(I)、驱使起降架升降的驱动电机(4)、车位锁遥控器和控制电路部分，所述驱动电机通过转动轴(2)与起降架相连接，转动轴转动地固定于地基(3)上；其特征在于所述控制电路部分包括起运算和控制作用的单片机(9)、提供电能的电源(14)以及产生脉冲信号的时钟电路(12);所述单片机的输入端连接有升起状态传感器(6)、落下状态传感器(7)、车辆在位状态传感器(10)以及遥控信号接收电路(17)，输出端连接有控制驱动电机运行的电机控制模块(13);所述车位锁遥控器中设置有发送车位锁升降控制信号的遥控信号发送电路(18)，遥控信号接收电路用于接收遥控信号发送电路发送的无线信号。
2.根据权利要求I所述的低功耗智能遥控车位锁，其特征在于所述转动轴(2)通过两端的支撑轴承(8)水平地固定于地基(3)上；所述升起状态传感器(6)、落下状态传感器(7)均为霍尔开关传感器，且分别固定于转动轴的下方和左侧；起降架(I)的下方固定有与升起状态传感器、落下状态传感器相配合的永磁体(5)。
3.根据权利要求I或2所述的低功耗智能遥控车位锁，其特征在于所述单片机(9)还连接有电源控制模块(15)和调试用的ISP通信模块(11)，电源控制模块连接有欠压指示电路(16);遥控信号接收电路(17)与电源控制模块相连接。
4.根据权利要求I或2所述的低功耗智能遥控车位锁，其特征在于所述车辆在位状态传感器(10)包括均与单片机相连接的超声波发射电路和超声波接收电路。
5.根据权利要求4所述的低功耗智能遥控车位锁，其特征在于所述单片机(9)采用型号为STC12C2052AD的芯片，升起状态传感器(6)、落下状态传感器(7)均采用型号为3020T的霍尔开关；所述超声波发射电路由反相器、超声波发射换能器TX和三极管组成，超声波接收电路由超声波接收芯片CX20106A、超声波接收换能器RX和三极管组成；电机控制模块(13)由驱动三极管以及控制驱动电机(4)正反转动的单刀双掷继电器Jl和双刀双掷继电器J2组成。
6.根据权利要求5所述的低功耗智能遥控车位锁，其特征在于所述遥控信号发送电路(18)由发射电路和编码电路组成，遥控信号接收电路(17)由接收电路和解码电路组成；接收电路采用型号为MICRF002芯片，编码电路和解码电路分别由芯片PT2262和芯片PT2272 组成。
7.根据权利要求6所述的低功耗智能遥控车位锁，其特征在于所述电源控制模块(15)由三极管T1、T2、T3以及稳压管DZl组成，三极管Τ1、Τ2、Τ3的型号分别8050、9012和9013 ;三极管Tl的基极经稳压管DZl接地，集电极与三级管Τ2的发射极相连接，发射极为电源输出端；三极管Τ2的集电极经电阻Rl后接于三极管Tl的基极上，基极与三极管Τ3的集电极相连接；三极管Τ3的发射极接地，基极经过电容C3与电阻R4组成的并联电路后接地；单片机(9)的端口 Ρ3. 4输出的控制信号与解码电路输出的解码有效信号经过或运算后接于三极管Τ3的基极上。
8.根据权利要求I或2所述的低功耗智能遥控车位锁，其特征在于所述电源(14)为碱性干电池。
全文摘要
本发明的低功耗智能遥控车位锁，包括起降架、驱动电机、车位锁遥控器和控制电路部分，特征在于控制电路部分包括单片机、电源和时钟电路；单片机的输入端连接有升起状态传感器、落下状态传感器、车辆在位状态传感器以及遥控信号接收电路，输出端连接有控制驱动电机运行的电机控制模块；车位锁遥控器中设置有发送车位锁升降控制信号的遥控信号发送电路。本发明的体育场馆专用车位锁，实现了车位锁的自动开启和锁闭的控制，有利于在体育场馆的停车位上预留出足够的停车位，以供公安、消防和救护车之用。本发明的车位锁立足于社会需求，在节能、智能化、降低成本等方面进行了深入研究和创新，具有很好的市场前景。
文档编号E04H6/42GK102913023SQ201210419939
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者娄家星, 刘元田 申请人:娄家星