专利名称：超声波车位信息采集器及超声波车位信息采集方法
技术领域：
本发明涉及停车场空余车位信息的自动化采集，更具体地说是涉及一种超声波车位信息采集器及超声波车位信息采集方法。
背景技术：
随着城市居民汽车保有量的迅猛增加，在拥挤的市区里汽车与停车位之间的矛盾越来越突出。如果能实时掌握空置停车位的数量及位置信息，可以帮助停车场管理人员更充分、高效地利用有限的车位资源。现在技术文献公开的车位信息采集器，大多采用有超声波发射/接收套件，是利用在车位有车和无车状态下超声波发射后遇到障碍物反射回来的时间不同的原理，作出车位上有车/无车的判断。利用超声波采集车位信息，检测原理和技术方案简单，采集到的信 息实时性强。不过，本发明人发现现有技术文献公开的超声波车位信息采集器大多采用一对超声波发射/接收器进行测量，其测量量程固定单一、切换量程需要手动更改档位；也有使用两对超声波发射/接收器、并为每一对探头各配置一套参数以实现多量程测量的技术方案，但由于采用两对超声波发射/接收器导致需要使用两路信号处理电路，元件数量较多、成本较高。
发明内容
本发明的目的，即在于提供一种结构简单、只使用一套超声波发射/接收器件即可适用于不同量程间切换测量的超声波车位信息采集器及超声波车位信息采集方法。(—)本发明超声波车位信息米集器的技术方案本超声波车位信息采集器主要包括有单片机、与所述单片机相连的超声波信号发射电路和超声波信号接收电路；所述超声波信号发射电路中包括采用有超声波发射器件；所述超声波信号接收电路包括有顺序相连的超声波接收器件、信号放大电路、比较整形电路；所述比较整形电路的信号输出端与单片机的相应中断口相连；所述超声波发射器件和接收器件，设在停车场目标车位的上方；所述比较整形电路采用的是两路比较整形电路每路比较整形电路中均包括有一比较器；两个比较器的同相输入端均与所述信号放大电路的信号输出端相连，两个比较器的反相输入端各自通过连接上、下偏置电阻设置有不同的反相输入端比较电平，两个比较器的输出端分别连接至所述单片机的中断口 I和中断口 II ;其中，所述中断口 I的优先级高于中断口 II，同时，所述各比较器反相输入端上、下偏置电阻的参数选择，应使得与所述中断口 I相连的那一路比较整形电路的比较器反相输入端比较电平高于与中断口 II相连的那一路比较整形电路的比较器反相输入端比较电平；本车位信息采集器，采用所述单片机的CAN通信接口或相应I/O 口作为采集到的车位信息数据的输出端。其中，所述超声波信号发射电路可采用现有技术实现，在此不再赘述。
(二)本发明超声波车位信息采集方法的技术方案本发明超声波车位信息采集方法具体适用于如下超声波车位信息采集系统并包括采用如下车位信息采集步骤(I)所述超声波车位信息采集系统，包括有设置在停车场各车位的超声波车位信息采集器；所述超声波车位信息采集器采用上述(一)中的超声波车位信息采集器技术方案；各所述超声波车位信息采集器通过其CAN通信接口经由CAN局域网与上位机相连；(2)所述车位信息采集步骤包括有步骤I、到了系统设定的车位信息采集时间或收到上位机发来的车位信息采集指令后，所述超声波车位信息采集器中的单片机屏蔽所述中断口 I，同时启动定时器I和定时器II;所述定时器I用于控制所述超声波信号发射电路发射指定时长的超声波信号，所述定时器II用于计时；
步骤2、反射回来的超声波信号经放大及比较整形后，通过所述中断口 II触发单片机进入中断程序；所述定时器II中止计时，转至步骤5 ；步骤3、如果所述定时器II到了某一设定时间时，所述中断口 II仍未触发单片机进入中断程序，则屏蔽所述中断口 II，打开所述中断口 I，并再次启动定时器I，同时，定时器II清零并重新启动；步骤4、反射回来的超声波信号经放大及比较整形后，通过所述中断口 I触发单片机进入中断程序，同时，所述定时器II中止计时；步骤5、单片机CPU根据定时器II中记录的时间，计算出反射面与超声波发射器件之间的距离；步骤6、单片机CPU将计算结果与系统预设值进行比较，作出车位状态判断，并通过单片机的CAN通信接口向上位机报送该判断结果；返回。采用如上超声波车位信息采集方案，通过对两个比较器的反相输入端设置不同的比较电平，并利用单片机不同中断口的优先级，可实现对不同超声波量程的车位信息进行自动选择采集反相输入端比较电平较高且中断口优先级较低(即中断口 II)的那一路比较整形电路，适用于测量距离较近的反射面；反相输入端比较电平较低且中断口优先级较高(即中断口 I)的那一路比较整形电路，适用于测量距离较远的反射面。通过配合软件进行相应设置，可随时调整采用任一路进行车位信息采集，还可默认先启动短距情形下的采集，采集不成功时再启动长距情形下的采集。在超声波收发器件性能可能下降、外界对超声波检测的干扰可能较大等情形下，该采集方案由于能实现自动换量程进行采集，尤能显其优势。上述方案中，由于各超声波车位信息采集器是通过CAN局域网与上位机相连，为便于通信及管理，需要对各超声波车位信息采集器在所处CAN局域网中的通信地址进行设定。现有技术中，该通信地址通常是用拨码开关以二进制码的方式进行配置，由于二进制码普通人难以记忆，在配置时容易拨错，极易造成超声波车位信息采集器的通信地址冲突。本发明人设计采用如下方法对各超声波车位信息采集器在所处CAN局域网中的通信地址进行设定，其具体步骤包括有步骤I、需要设定某一超声波车位信息采集器在所处CAN局域网中的通信地址时，先将该超声波车位信息采集器重新上电或复位，然后向上位机提交通信地址设定请求；
步骤II、收到上位机许可或经过一定时间间隔后，该超声波车位信息采集器中的单片机读取通信地址存储区中的信息，结合单片机的唯一标识符一起上报给上位机；步骤III、上位机搜索内部数据库，查询所传来的通信地址是否已被占用；
如果未被占用，则记录下该超声波车位信息采集器传来的单片机唯一标识符，并将该通信地址与该单片机唯一标识符相匹配，同时，通知该超声波车位信息采集器拥有该通信地址的授权；如果该通信地址已被占用，则上位机核对数据库中该通信地址对应的单片机唯一标识符是否与超声波车位信息采集器此次传来的单片机唯一标识符匹配；如匹配，则通知该超声波车位信息采集器拥有该通信地址的授权；如不匹配，则上位机查询数据库并获取一个未被占用的通信地址，在数据库中相应位置记录下该超声波车位信息采集器传来的唯一标识符，将该标识符与新通信地址相匹配，并通知该超声波车位信息采集器拥有该新通信地址的授权；步骤IV、超声波车位信息采集器的单片机接收到新通信地址的授权后，将该通信地址保存到通信地址存储区；步骤V、结束。采用如上方法，显然可以方便、快捷、高效地实现各超声波车位信息采集器通信地址的自动设定。为方便调试等需要，还可以在所述步骤I与步骤II之间，包括增加如下步骤，以方便技术人员通过内置软件为该超声波车位信息采集器分配通信地址al.超声波车位信息采集器的单片机启动定时器倒计时；a2.上位机通过内置软件为该超声波车位信息采集器分配通信地址，并将该通信地址授权给超声波车位信息采集器；转到步骤IV ；同时，超声波车位信息采集器的单片机判断倒计时是否结束；如未结束，继续等待;a3.若倒计时结束时，所述超声波车位信息采集器仍未收到上位机的新通信地址的授权，转到步骤II ;若倒计时结束时，所述超声波车位信息采集器已收到上位机的新通信地址的授权，转到步骤V。通过以上方案，可以实现超声波车位信息采集器的通信地址与车位的绑定管理。为避免通信地址被分配出去，还可通过程序作如下设置在完成某一超声波车位信息采集器的通信地址设定后，在进行下一次设定前该通信地址将维持不变。此外，在现有的超声波车位信息采集电路中，超声波接收器件与后级的滤波器或者放大电路通常采用直接相连；采用这样的前后级直接相连方式，由于超声波接收器件的输出为高阻，会造成一部分的信号能量损耗在前级的输出电阻中，这也是影响超声波车位信息采集准确度的一个重要原因。针对于此，本发明人还对本发明的上述技术方案作了进一步优化在所述超声波车位信息采集器的超声波接收器件与信号放大电路之间，还包括设有电压跟随电路；所述电压跟随电路，包括有一运放；该运放的同相输入端与所述超声波接收器件的信号输出端的其中一极相连，该运放的信号输出端同时与所述信号放大电路的信号输入端及该运放的反相输入端相连；所述同相输入端上还连接有上、下偏置电阻；所述超声波接收器件的信号输出端另一极接地。采用此方案，避免了现有技术中超声波接收器件直接与后级的滤波/放大电路采用直接连接时，由于超声波接收器件为高阻输出而导致部分信号能量损耗在前级的输出电阻上，造成无谓能耗的情形发生，同时信号能量的节省显然还有助于提高超声波接收器件的灵敏度。当信号放大电路中采用有源带通滤波器时，由于超声波接收器件输出阻抗较高，加设本电压跟随电路还有助于为有源带通滤波器提闻输入阻抗。考虑到在停车场进行工程安装时需安装的超声波车位信息采集器数量较多，此时难免会出现采集器接错线的情形，万一电源线接反，极易造成整条供电线路上的所有超声波车位信息采集器短路，由于不利于排查，严重时甚至可能烧坏同一供电线路上的所有超声波车位信息采集器，因此，作为对上述超声波车位信息采集器技术方案的改进，所述单片机的电源输入端与所述单片机的供电直流电源之间，还可以增加串接有电源输入保护电路。该电源输入保护电路的具体内容及接入方案为供电直流电源的正极串接保险丝后，直接或经降压后间接地连接到所述单片机的电源输入端正极；供电直流电源的负极，连接到一 N沟道增强型场效应管的漏极；该场效应管的源极接所述单片机的接地端，其栅极串接一电阻后也直接或经降压后间接地连接到所述单片机的电源输入端正极。即本电源输入 保护电路可以根据需要设在各级直流供电电源与其直接负载之间，该负载可以是指最终负载单片机(此时，该电源输入保护电路接在单片机的主电源引脚与其直接供电电源之间)，也可以是指采用多级直流供电电源时的下级直流供电电源(此时，该电源输入保护电路接在下级直流供电电源的输入端与其上级直流供电电源的输出端之间)。优选接在单片机与其直接供电电源之间。考虑到与CAN局域网通信的需要，停车场中的各超声波车位信息采集器都需要配置CAN局域网通信模块，因此，优选在各超声波车位信息采集器中集成有CAN局域网通信模块，此时，将所述单片机通过其CAN通信接口与所述CAN局域网通信模块相连即可。由上面的技术方案可知，本发明超声波车位信息采集器及超声波车位信息采集方法具有如下特点及优点(I)本发明超声波车位信息采集器结构简单、设计合理，配合本发明超声波车位信息采集方法使用时，只采用一套超声波发射/接收器件、并为每一路比较整形电路配置适合的电路参数，即可针对存在超声波测量干扰因素(如温度、湿度等)或超声波量程不同的车位设计由软件根据现场实际需要实现进行量程自主选择或自动切换或智能设定以完成车位信息采集任务，尤其适宜于车位高度不统一或各车位超声波测量环境不一致的停车场；(2)辅以所述超声波车位信息采集器通信地址的设定方法，可准确、方便、快捷、高效地实现各超声波车位信息采集器通信地址的自动设定；可避免采用现有的通过外加拨码开关以二进制码的方式进行配置、在配置时容易拨错、甚至造成通信地址冲突的情形的发生，而且，可减少了拨码开关的投入及地址设置成本；(3)在所述超声波车位信息采集器的超声波接收器件与信号放大电路之间增设电压跟随电路时，可减少线路无谓损耗，并有助于提高超声波接收器件的灵敏度；(4)增设电源输入保护电路时，能有效避免工程安装时由于超声波车位信息采集器数量较多、工人极可能将电源线误反接造成的线路短路、采集器烧坏等经济损失。与现有的电源输入防反接保护电路一般是在输入端串接一个二极管(利用电源接反时二极管反向不导通的原理)、但是在正常工作时约有O. 6-0. 7V的管压降、会产生能耗的方案相比，本电源输入保护电路采用导通电阻极低(约为52πιΩ )的N沟道增强型场效应管，由于其具有极小的管压降(导通时工作电流为IA时，管压降约O. 052V),因此具有更节能、低碳的效果。
图I是本发明超声波车位信息采集器的一个实施例的电路结构组成示意框图。图2是本发明超声波车位信息采集器的一个实施例中的比较整形电路的原理示意图。图3是本发明超声波车位信息采集器的一个实施例中的电压跟随电路的原理示意图。图4是本发明超声波车位信息采集器的一个实施例中的电源输入保护电路的原 理示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明超声波车位信息采集器及超声波车位信息采集方法作进一步的说明。(一)本发明超声波车位信息采集器图I是本发明超声波车位信息采集器的一个实施例的电路结构组成示意框图。如图所示的本实施例超声波车位信息采集器主要由单片机和与单片机相应端口相连的超声波信号发射电路、超声波信号接收电路、电源输入保护电路、CAN局域网通信模块、车位状态指示电路、功能设定模块组成。所述超声波信号发射电路和超声波信号接收电路中分别采用有超声波发射器件和接收器件，均设在停车场目标车位的上方。本车位信息采集器，可以采用所述单片机的CAN通信接口或相应I/O 口作为采集到的车位信息数据的输出端。图I中的超声波信号发射电路可以采用如下方案实现通过控制单片机内部定时器，经由单片机I/o 口或单片机的其中一个定时器输出引脚输出40KHZ、占空比50%的振荡信号，送经超声波信号驱动电路放大后驱动超声波发射器件发射超声波。当然，也可以采用现有技术中的其它超声波信号发射电路，例如通过单片机控制一超声波发生电路产生超声波，经信号放大后驱动超声波发射器件发射超声波。现有的超声波信号接收电路通常由顺序相连的超声波接收器件、信号放大电路、比较整形电路组成。如图I所示，本发明在所述超声波接收器件与信号放大电路之间，还包括设有电压跟随电路；所述电压跟随电路可采用如图3所示的方案包括有运放U3A ;该运放U3A的同相输入端与所述超声波接收器件的信号输出端的其中一极相连,该运放U3A的信号输出端OUT同时与该运放的反相输入端及后级的信号放大电路的信号输入端相连；所述同相输入端上还连接有上、下偏置电阻R4和R8 ;所述超声波接收器件的信号输出端另一极接地。本发明中，所述比较整形电路的信号输出端可设计为与单片机的相应I/O端或中断口相连。对超声波接收器件接收得到超声波反射信号进行放大之前，由于该信号非常微弱，并可能含用其它高频干扰信号，可以先通过有源带通滤波器过滤掉高频干扰信号，再采用两级反比例放大电路对有源带通滤波器输出的信号进行放大。由于超声波接收器件的输出阻抗较高，上述电压跟随电路的采用还有助于提高有源带通滤波器的输入阻抗，降低电路能耗及信号损失，从而有助于提高超声波接收器件的灵敏度。本发明的另一特色，是图I中所示的比较整形电路采用的是图2所示的两路比较整形电路实现两路比较整形电路中各包括有一比较器U4A或U4B ;两个比较器的同相输入端均与前级的信号放大电路的信号输出端(图中标有“IN”处)相连，两个比较器的反相输入端各自通过连接上偏置电阻R14或R21、下偏置电阻R17或R24设置有不同的反相输入端比较电平，两个比较器的输出端分别 连接至所述单片机的中断口 K图2中标记为INT10)和中断口 II (图2中标记为INT11);其中，所述中断口 I的优先级高于中断口 II，同时，所述各比较器反相输入端上、下偏置电阻的参数选择，应使得与所述中断口 I (即图2中的INT10)相连的那一路比较整形电路的比较器反相输入端比较电平高于与中断口 II (即图2中的INT11)相连的那一路比较整形电路的比较器反相输入端比较电平。本实施例中，所述比较器的输出端与所述单片机的中断口之间，如图2所示，还连接有RC低通滤波电路。本实施例的超声波车位信息采集器中，如图I中所示还设有电源输入保护电路。该电源输入保护电路可以借鉴采用现有技术中的电源输入保护电路，也可以具体采用图4所示的电路实现供电直流电源的正极VCC_IN串接保险丝Fl (推荐使用自恢复保险丝)后，直接或经降压后间接地连接到所述单片机的电源输入端正极VCC;供电直流电源的负极，连接到一 N沟道增强型场效应管Ql的漏极；该场效应管Ql的源极接所述单片机的接地端，其栅极串接一电阻R30后也直接或经降压后间接地连接到所述单片机的电源输入端正极VCC。该电源输入保护电路，可直接接在单片机与其直接供电电源之间，也可以接在为单片机提供电源的各级直流供电电源之间。该电源输入保护电路的工作原理当电源正向输入时，N沟道增强型场效应管导通，由于其管压降极小，因而可为后级负载提供正常供电；而电源反向输入(即反接)时，场效应管不导通，后级负载不会被损坏；当电源正向输入电流过大时，保险管烧断，从而发挥电路保护作用。根据需要，还可在本电源输入保护电路中增设发光二极管，以提供电源反接告警。为便于对众多车位进行统一管理，本实施例的车位信息采集器可以通过单片机的CAN通信接口连接有CAN局域网通信模块，以用于通过CAN局域网与上位机相连。所述CAN局域网通信模块中优选地还包括采用有CAN总线保护电路。所述CAN局域网通信模块及CAN总线保护电路的具体实现方案，可借鉴现有技术。根据需要，所述单片机的相应I/O 口还连接有功能设定模块，用于设定超声波反射时间阈值(或超声波反射距离阈值)、CAN局域网通信波特率及本采集器在连到CAN局域网时的通信地址等。所述功能设定，可以采用在所述单片机相应I/O 口设置拨码开关并配以相关内置软件的方式实现；所述通信地址设定，还可以通过在所述单片机的串口连接PC机，由PC机通过上位机软件对超声波车位信息采集器的通信地址进行逐个设定，甚至，由PC机通过上位机软件通过CAN局域网通信模块进行分配；或者，还可以由工程设计人员根据个人喜好及习惯采用其它方法实现。本发明超声波车位信息采集器中所述单片机的具体选型，本领域技术人员可以根据实际功能需要自行选用，例如在需要用到CAN通信接口时，可选用STM32单片机。(二)以下对本发明超声波车位信息采集方法作进一步说明本发明超声波车位信息采集方法适用于如下超声波车位信息采集系统该超声波车位信息采集系统包括有设置在停车场各车位的超声波车位信息采集器，各所述超声波车位信息采集器通过其CAN通信接口经由CAN局域网与上位机相连；所述超声波车位信息采集器可采用本申请发明内容部分提及的超声波车位信息采集器的技术方案；(I)采用上述超声波车位信息采集系统进行车位信息采集时，具体包括有如下步骤步骤I、到了系统设定的车位信息采集时间或收到上位机发来的车位信息采集指令后，所述超声波车位信息采集器中的单片机屏蔽所述中断口 I，同时启动定时器I和定时器II;所述定时器I用于控制所述超声波信号发射电路发射指定时长的超声波信号，所述定时器II用于计时；单片机控制通过所述超声波信号发射电路发射超声波信号，可以是通过控制单片机内部定时器经由单片机I/o 口或单片机的其中一个定时器输出引脚直接生成、也可以是通过控制超声波信号发生电路，向超声波信号驱动电路输出频率为40KHZ、占空比为50%的 方波信号，该方波信号经放大后通过设置在车位上方的超声波发射器件发射超声波信号；本实施例采用定时器I对所述超声波信号发射电路发射超声波信号的时长进行控制，例如只发射几十μ s :当定时器I定时时间到，所述超声波信号发射电路即受控自动中止发射超声波；显然，此举也有利于系统节能；步骤2、当超声波从反射面反射进入同样设置在目标车位上方的超声波接收器件，进行信号放大及比较整形后，通过所述中断口 II触发单片机进入中断程序；所述定时器11中止计时；转至步骤5 ；步骤3、如果所述定时器II到了某一设定时间时，所述中断口 II仍未触发单片机进入中断程序，则屏蔽所述中断口 II，打开所述中断口 I，并再次启动定时器I，同时，定时器II清零并重新启动；步骤4、反射回来的超声波信号经放大及比较整形后，通过中断口 I触发单片机进入中断程序，同时，所述定时器II中止计时；步骤5、单片机CPU根据定时器II中记录的时间，计算出反射面与超声波发射器件之间的距离；步骤6、单片机CPU将计算结果与系统预设值进行比较，作出车位状态判断，并通过单片机的CAN通信接口向上位机报送该判断结果；返回。(2)本发明超声波车位信息采集方法的另一个创新点，在于采用如下方法及对各超声波车位信息采集器在所处CAN局域网中的通信地址进行设定，具体包括有如下步骤步骤I、需要设定某一超声波车位信息采集器在所处CAN局域网中的通信地址时，先将该超声波车位信息采集器重新上电或复位，然后向上位机提交通信地址设定请求；步骤II、收到上位机许可或经过一定时间间隔后，超声波车位信息采集器中的单片机读取通信地址存储区中的信息，结合单片机的唯一标识符一起上报给上位机；步骤III、上位机搜索内部数据库，查询所传来的通信地址是否已被占用；如果未被占用，则记录下该超声波车位信息采集器传来的单片机唯一标识符，并将该通信地址与该单片机唯一标识符相匹配，同时，通知该超声波车位信息采集器拥有该通信地址的授权；如果该通信地址已被占用，则上位机核对数据库中该通信地址对应的单片机唯一标识符是否与超声波车位信息采集器此次传来的单片机唯一标识符匹配；如匹配，则通知该超声波车位信息采集器拥有该通信地址的授权；如不匹配，则上位机查询数据库并获取一个未被占用的通信地址，在数据库中相应位置记录下该超声波车位信息采集器传来的唯一标识符，将该标识符与新通信地址相匹配，并通知该超声波车位信息采集器拥有该新通信地址的授权；步骤IV、超声波车位信息采集器接收到新通信地址的授权后，将该通信地址保存到通信地址存储区；步骤V、结束。为方便调试等需要，还可以在所述步骤I与步骤II之间，包括增加如下步骤，以方便技术人员通过内置软件为该超声波车位信息采集器分配通信地址al.超声波车位信息采集器的单片机启动定时器倒计时；
a2.上位机通过内置软件为该超声波车位信息采集器分配通信地址，并将该通信地址授权给超声波车位信息采集器；转到步骤IV ；同时，单片机判断倒计时是否结束；如未结束，继续等待；a3.若倒计时结束时，所述超声波车位信息采集器仍未收到上位机的新通信地址的授权，转到步骤II ;若倒计时结束时，所述超声波车位信息采集器已收到上位机的新通信地址的授权，转到步骤V。上述步骤a2中的所述上位机通过内置软件为超声波车位信息采集器分配通信地址，可以是通过内置软件逐一或统一所有超声波车位信息采集器分配通信地址，也可以是为某一超声波车位信息采集器分配通信地址，还可以是通过在目标超声波车位信息采集器的单片机串口连接PC机，由PC机通过上位机软件对其进行通信地址设定。通过以上方案，可以实现超声波车位信息采集器的通信地址与车位的绑定管理。为避免通信地址被分配出去，还可通过程序作如下设置在完成某一超声波车位信息采集器的通信地址设定后，在进行下一次设定前该通信地址将维持不变。当本发明中的超声波车位信息采集器采用的单片机为STM32单片机，在为其分配通信地址时，可以通过STM32单片机的USART接口进行。
权利要求
1.超声波车位信息采集器，包括有单片机、与所述单片机相连的超声波信号发射电路和超声波信号接收电路；所述超声波信号发射电路中包括采用有超声波发射器件；所述超声波信号接收电路包括有顺序相连的超声波接收器件、信号放大电路、比较整形电路；其特征在于，所述比较整形电路的信号输出端与单片机的相应中断口相连；所述超声波发射器件和接收器件，设在停车场目标车位的上方； 所述比较整形电路采用的是两路比较整形电路每路比较整形电路中均包括有一比较器；两个比较器的同相输入端均与所述信号放大电路的信号输出端相连，两个比较器的反相输入端各自通过连接上、下偏置电阻设置有不同的反相输入端比较电平，两个比较器的输出端分别连接至所述单片机的中断口 I和中断口 II;其中，所述中断口 I的优先级高于中断口 II，同时，所述各比较器反相输入端上、下偏置电阻的参数选择，应使得与所述中断口 I相连的那一路比较整形电路的比较器反相输入端比较电平高于与中断口 II相连的那一路比较整形电路的比较器反相输入端比较电平； 本车位信息采集器，采用所述单片机的CAN通信接口或相应I/O 口作为采集到的车位信息数据的输出端。
2.根据权利要求I所述的超声波车位信息采集器，其特征在于所述超声波接收器件与信号放大电路之间，还包括设有电压跟随电路；所述电压跟随电路，包括有一运放；该运放的同相输入端与所述超声波接收器件的信号输出端的其中一极相连，该运放的信号输出端同时与所述信号放大电路的信号输入端及该运放的反相输入端相连；所述同相输入端上还连接有上、下偏置电阻；所述超声波接收器件的信号输出端另一极接地。
3.根据权利要求I或2所述的超声波车位信息采集器，其特征在于，所述单片机的电源输入端与所述单片机的供电直流电源之间，还包括串接有电源输入保护电路所述供电直流电源的正极串接保险丝后，直接或经降压后间接地连接到所述单片机的电源输入端正极；所述供电直流电源的负极，连接到一 N沟道增强型场效应管的漏极；该场效应管的源极接所述单片机的接地端，其栅极串接一电阻后也直接或经降压后间接地连接到所述单片机的电源输入端正极。
4.根据权利要求I或2所述的超声波车位信息采集器，其特征在于还包括有用于与CAN局域网相连的CAN局域网通信模块；所述单片机，通过其CAN通信接口与所述CAN局域网通信模块相连。
5.超声波车位信息采集方法，其特征在于适用于如下超声波车位信息采集系统并包括采用如下车位信息采集步骤 (1)所述超声波车位信息采集系统，包括有设置在停车场各车位的超声波车位信息采集器；所述超声波车位信息采集器采用如权利要求I所述的超声波车位信息采集器；各所述超声波车位信息采集器通过其CAN通信接口经由CAN局域网与上位机相连； (2)所述车位信息采集步骤包括有 步骤5. I、到了系统设定的车位信息采集时间或收到上位机发来的车位信息采集指令后，所述超声波车位信息采集器中的单片机屏蔽所述中断口 I，同时启动定时器I和定时器II;所述定时器I用于控制所述超声波信号发射电路发射指定时长的超声波信号，所述定时器II用于计时； 步骤5. 2、反射回来的超声波信号经放大及比较整形后，通过所述中断口 II触发单片机进入中断程序；所述定时器II中止计时；转至步骤5. 5 ； 步骤5. 3、如果所述定时器II到了某一设定时间时，所述中断口 II仍未触发单片机进入中断程序，则屏蔽所述中断口 II，打开所述中断口 I，并再次启动定时器I，同时，定时器II清零并重新启动； 步骤5. 4、反射回来的超声波信号经放大及比较整形后，通过所述中断口 I触发单片机进入中断程序，同时，所述定时器II中止计时； 步骤5. 5、单片机CPU根据定时器II中记录的时间，计算出反射面与超声波发射器件之间的距离； 步骤5. 6、单片机CPU将计算结果与系统预设值进行比较，作出车位状态判断，并通过单片机的CAN通信接口向上位机报送该判断结果；返回。
6.根据权利要求5所述的超声波车位信息采集方法，其特征在于，包括采用如下方法及步骤对各超声波车位信息采集器在所处CAN局域网中的通信地址进行设定 步骤6. I、需要设定某一超声波车位信息采集器在所处CAN局域网中的通信地址时，先将该超声波车位信息采集器重新上电或复位，然后向上位机提交通信地址设定请求； 步骤6. 2、收到上位机许可或经过一定时间间隔后，该超声波车位信息采集器中的单片机读取通信地址存储区中的信息，结合单片机的唯一标识符一起上报给上位机； 步骤6. 3、上位机搜索内部数据库，查询所传来的通信地址是否已被占用； 如果未被占用，则记录下该超声波车位信息采集器传来的单片机唯一标识符，并将该通信地址与该单片机唯一标识符相匹配，同时，通知该超声波车位信息采集器拥有该通信地址的授权； 如果该通信地址已被占用，则上位机核对数据库中该通信地址对应的单片机唯一标识符是否与超声波车位信息采集器此次传来的单片机唯一标识符匹配；如匹配，则通知该超声波车位信息采集器拥有该通信地址的授权；如不匹配，则上位机查询数据库并获取一个未被占用的通信地址，在数据库中相应位置记录下该超声波车位信息采集器传来的唯一标识符，将该标识符与新通信地址相匹配，并通知该超声波车位信息采集器拥有该新通信地址的授权； 步骤6. 4、超声波车位信息采集器的单片机接收到新通信地址的授权后，将该通信地址保存到通信地址存储区； 步骤6. 5、结束。
7.根据权利要求6所述的超声波车位信息采集方法，其特征在于，所述步骤6.I与步骤6.2之间，还包括有如下步骤 al.超声波车位信息采集器的单片机启动定时器倒计时； a2.上位机通过内置软件为该超声波车位信息采集器分配通信地址，并将该通信地址授权给超声波车位信息采集器；转到步骤6. 4 ； 同时，超声波车位信息采集器的单片机判断倒计时是否结束；如未结束，继续等待；a3.若倒计时结束时，所述超声波车位信息采集器仍未收到上位机的新通信地址的授权，转到步骤6. 2 ;若倒计时结束时，所述超声波车位信息采集器已收到上位机的新通信地址的授权，转到步骤6. 5。
8.根据权利要求6或7所述的超声波车位信息采集方法，其特征在于在完成某一超声波车位信息采集器的通信地址设定后，在进行下一次设定前该通信地址将维持不变。
9.根据权利要求5至7之一所述的超声波车位信息采集方法，其特征在于所述超声波车位信息采集器的超声波接收器件与信号放大电路之间，还包括设有电压跟随电路；所述电压跟随电路，包括有一运放；该运放的同相输入端与所述超声波接收器件的信号输出端的其中一极相连，该运放的信号输出端同时与所述信号放大电路的信号输入端及该运放的反相输入端相连；所述同相输入端上还连接有上、下偏置电阻；所述超声波接收器件的信号输出端另一极接地。
10.根据权利要求5至I之一所述的超声波车位信息采集方法，其特征在于，所述超声波车位信息采集器的单片机的电源输入端与所述单片机的供电直流电源之间，还包括串接有电源输入保护电路供电直流电源的正极串接保险丝后，直接或经降压后间接地连接到所述单片机的电源输入端正极；供电直流电源的负极，连接到一 N沟道增强型场效应管的漏极；该场效应管的源极接所述单片机的接地端，其栅极串接一电阻后也直接或经降压后间接地连接到所述单片机的电源输入端正极。·
全文摘要
本发明公开了一种超声波车位信息采集器，包括有单片机及与之相连的超声波信号发射和接收电路；所述接收电路包括顺序相连的超声波接收器件、电压跟随、信号放大及双路比较整形电路；每路比较整形电路的信号输出端分别与单片机的一个中断口相连。配合以相应的超声波车位信息采集方法，只使用一套超声波发射/接收器件即可针对存在超声波测量干扰因素或超声波量程不同的车位设计由软件根据现场实际需要实现进行量程自主选择或自动切换或智能设定以完成车位信息采集任务，尤其适宜于车位高度不统一或各车位超声波测量环境不一致的停车场；辅以特定的通信地址设定方法时，还可准确、方便、快捷、高效地实现各车位信息采集器通信地址的自动设定。
文档编号G01S15/88GK102779429SQ20121028822
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者孙晓明 申请人:广西南宁泰森电子科技有限公司