专利名称：基于磁场传感器的车辆停放状态探测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆探测装置，尤其涉及基于磁场传感器的车辆停放状态探测装置。
背景技术：
随着城市交通的高速发展，城市车辆拥有量越来越多，停车场也越来越多越来越大，停车场的管理就显得尤为重要。特别是大型停车场，如何及时知道车位是否无车，并在监控室准确地实时显示，进行智能化管理，是迫切需要解决的关键。目前的一些探测车辆的方式，如地埋式线圈、光电管等，存在耗电大、容易损坏、可靠性低等问题。
发明内容
本发明提供一种基于磁场传感器的车辆停放状态探测装置，该装置利用了磁场传感器在有外部磁场干扰源的影响下，各个方向上的磁场数据发生比较大幅度的变化，依据变化的幅度情况判断该区域是否有车辆停放，不容易受温度变化及风雪天气干扰、性能可靠、安装方便、价格经济，可以运用于大型停车场的智能化管理系统中。本发明的基于磁场传感器的车辆停放状态探测装置，包括电源、探测器、数据处理与传输模块，其电源管理模块分别连接处理器和磁场传感器，处理器分别与磁场传感器和PC机串口通信工具双向数据连接，PC机串口通信工具与上位机双向无线连接。所述处理器采用LPMO休眠方式，内部集成了磁场检测算法、通信数据协议解释、按键记录初始值以及检测时间设定模块，处理器采用的CPU是MSP430G2313。所述磁场传感器采用HMC5983，磁场传感器设置成SPI通信接口。为了便于数据传输和处理，处理器与传感器通信采用SPI接口。进一步，为了保证通信过程中能够准确的进行收发数据，处理器与PC机串口通信工具通信采用USART接口。为了更好地传输适应现场灵敏度、准确性和真实性的数据，PC机串口通信工具以自行定义方式的串口通信协议与安装了上位机软件的上位机双向无线连接。本发明的基于磁场传感器的车辆停放状态探测装置，有如下特点:1、采样超低功耗微处理器MSP430G2313，在不检测的时候，让磁场传感器和微处理器进入低功耗休眠模式，能实现低功耗高效率的运行；2、能根据客户的需求，自行设定检测的时间以及检测的灵敏度；3、采样三轴磁场HMC5983感应检测，能实现三维立体检测，保证了检测车辆停放的准确性；4、在强磁环境下，能正常工作；当强磁干扰消除，能够实现自动恢复到初始状态，不受外磁场干扰；当车辆放置一段时间以后，将车开出该停车位的时候，能够让磁场数据恢复到无车时候的数据；在外部强磁干扰下，磁场传感器发生了被磁化的情况，能够手动实现重新记录初始状态数据；5、根据温度的变化，设定了自动温度补偿技术，自动补偿由于温差原因产生的磁场变化；能实现全天候、全气候工作。在无人值守的大型停车场，实现自动检测某个停车位上是否有车辆的停放情况，该设备安装在停车位的中间位置；当有车辆停放在上面时，自动确定，并发送信号给上位机即主机，主机根据接收到的指令，更新停车显示屏的停车情况，实现无人控制，并能准确的指引司机停放在正确的位置。
图1是本发明的本发明的基于磁场传感器的车辆停放状态探测装置的硬件结构示意 图2是处理器内部程序结构 图3是操作HMC5983的流程 图4是串口接收定制协议的流程 图5是判定有无车算法流程图。
具体实施例方式本发明的基于磁场传感器的车辆停放状态探测装置的电源管理模块分别连接处理器和磁场传感器，处理器分别与磁场传感器和PC机串口通信工具双向数据连接，PC机串口通信工具与上位机双向无线连接。如图1。所述处理器采用LPMO休眠方式，内部集成了磁场检测算法、通信数据协议解释、按键记录初始值以及检测时间设定模块，处理器采用的CPU是MSP430G2313。所述磁场传感器采用HMC5983，磁场传感器设置成SPI通信接口。处理器与传感器通信采用SPI接口。处理器与PC机串口通信工具通信采用USART接口。PC机串口通信工具以自行定义方式的串口通信协议与安装了上位机软件的上位机双向无线连接。处理器采用低功耗处理器芯片MSP430G2313，在处于低功耗模式下，只需要IuA的电流，使用内部晶振，与传感器HMC5983通信采用SPI接口，在读取HMC5983之前，对该传感器进行了相关寄存器配置，保证了磁场数据读取的准确性和高效性，在处理器内部集成了磁场检测算法，通信数据协议解释，按键记录初始值，检测时间设定。为了保证在低功耗模式下运行，采用LPMO休眠方式，主要通过串口中断、外部按键中断或者定时器中断来唤醒CPU进行工作，通过串口通信，根据我们的协议可以配置测量的时间，配置测量的灵敏度，确定是否需要记录本地磁场数据；应用了该芯片中外部中断，定时器中断，串口接收发送中断，FLASH数据读写操作，模拟SPI操作。具体见图2。磁场传感器HMC5983通过外围电路设计，将该传感器设置成SPI通信接口，使用陶瓷电容对HMC5983进行复位操作，陶瓷电容等效串联电阻值必须小于200毫欧姆，否则将对复位电路产生影响。HMC5983采用的单电源供电方式，供电电压3V，采用四线通信方式，四线分别为 SPI_CS (对应 CPU 的端口是 Pl.5)，SPI_SCK (P2.0) , SPI_SD0(P2.2)，SPI_SDI (Ρ2.I);读写HMC5983的操作顺序是:
配置HMC5983的操作寄存器(包括配置寄存器Α，配置寄存器B，模式寄存器)，读取三轴磁场数据采用连续读取方式；配置寄存器A的方式是采用平均使用是8次平均值作为输出值，数据的输出速率是:15Hz，测量模式正常测量方式；配置寄存器B的方式是:增益配置为±1.3Ga，输出的范围是-2048 - +2047 ;模式寄存器:配置成连续测量模式，当三轴数据在寄存器中更新了数据，RDY端口就会输出高电平。通信接口采用标准的SPI通信，HMC5983支持标准的和快速的模式，工作频率分别为IOOKHz和400KHz，但是不支持高速模式，需要外接上拉电阻[如果将STM32端口配置成“复用推挽输出”方式(在使用硬件I2C的情况下)]，如果用模拟I2C则要把端口设置成“内部上拉”模式；在测量的过程中，不需要对HMC5883L进行复位操作，在内部会自动进行复位的操作，复位后，会自动把正脉冲下读取的磁场数据减去负脉冲下读取的数据再除以2，送入对应轴向的寄存器中，可以抵消内部偏差和温度漂移差；在读取HMC5983的过程中，采用连续读取的方式，在整个测量的过程中，为了保证每次读取的是寄存器更新以后的值，就设置了一个判定值，连续读写一次HMC583的XYZ三轴磁场数据以后，都会自动读取一次配置寄存器A的数据，如果是写入OxFO的数据，则继续读写三轴磁场数据，不正确就继续等待。整个操作HMC5983的流程图如下图3所示，在对SPI初始化过程中，先设定了其工作频率为1MHz，将MSP430G2313处理器的P2.0、P2.2设置为输出端口，将该单片机的方向寄存器设定为输出类型，把P2.1的方向寄存器设定为输入类型。Pl.5作为SPI的选择端，也设定方向寄存器为输出类型；
HMC-5983配置，配置HMC5983的寄存器A，寄存器B，模式寄存器；把寄存器A配置成使用温度对测量结果进行自动补偿，采用的数值进行8次平均以后才输出，数据的输出速率为15Hz;配置寄存器B，将测量的磁场数据增益配置为土 1.3 Ga，每次测量正确以后就能自动清除；配置模式寄存器，采用四线制SPI模式，对测量的结果进行持续测量方式； 磁场的持续测量方式是:读写时序采用标准的SPI读写时序，使能CS端，对SCK信号端输出时钟信号，在时钟信号的上升沿将连续读写的地址0xC3写入，接下来对6个字节的XYZ磁场数据进行读取，读取的时候，高位在前，16位为一组数据，对三组数据分别进行寄存，再利用平均值滤波算法对测量的结果取10次平均。保证测量结果的正确性。为了保证CPU能稳定的工作，采用了内部IMHz的时钟进行工作，配置了内部FLASH的存储方式，定时器AO的工作方式，对HMC5983操作的SPI操作进行了初始化，并配置HMC5983 了工作方式，配置了外部中断方式，用于外接一个按键来记录一次当地的磁场数据；为了保证测量的结果准确无误，灵敏度最小要求设置为40。为了保证整个系统能够在低功耗模式下进行工作，设置定时器AO中断执行时间为20Hz，为了配合该系统的端口设置判定有无车的时间，设定了一个中间变量寄存器，当检测到端口电平处于下表I中所示，在中断AO里面的设定时间将发生改变，那么定时器根据设定的时间，定时唤醒CPU执行读磁场传感器以及判定有无车辆的状态。表I设定检测时间表
权利要求
1.基于磁场传感器的车辆停放状态探测装置，包括电源、探测器、数据处理与传输模块，其特征在于:电源管理模块分别连接处理器和磁场传感器，处理器分别与磁场传感器和PC机串口通信工具双向数据连接，PC机串口通信工具与上位机双向无线连接。
2.根据权利要求1的基于磁场传感器的车辆停放状态探测装置，其特征在于:处理器采用LPMO休眠方式，内部集成了磁场检测算法、通信数据协议解释、按键记录初始值以及检测时间设定模块，处理器采用的CPU是MSP430G2313。
3.根据权利要求1或2的基于磁场传感器的车辆停放状态探测装置，其特征在于:磁场传感器采用HMC5983。
4.根据权利要求1或2的基于磁场传感器的车辆停放状态探测装置，其特征在于:磁场传感器设置成SPI通信接口。
5.根据权利要求1的基于磁场传感器的车辆停放状态探测装置，其特征在于:处理器与传感器通信采用SPI接口。
6.根据权利要求1的基于磁场传感器的车辆停放状态探测装置，其特征在于:处理器与PC机串口通信工具通信采用USART接口。
7.根据权利要求1的基于磁场传感器的车辆停放状态探测装置，其特征在于:PC机串口通信工具以自行定义方式的串口通信协议与安装了上位机软件的上位机双向无线连接。
全文摘要
本发明的基于磁场传感器的车辆停放状态探测装置，包括电源、探测器、数据处理与传输模块，其电源管理模块分别连接处理器和磁场传感器，处理器分别与磁场传感器和PC机串口通信工具双向数据连接，PC机串口通信工具与上位机双向无线连接。该探测装置利用磁场传感器在有外部磁场干扰源的影响下，各个方向上的磁场数据发生比较大幅度的变化，依据变化的幅度情况判断该区域是否有车辆停放，不容易受温度变化及风雪天气干扰、性能可靠、安装方便、价格经济，可以运用于大型停车场的智能化管理系统中。
文档编号G08G1/14GK103150929SQ201310068500
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月5日 优先权日2013年3月5日
发明者魏承赟 申请人:桂林飞宇电子科技有限公司