超聲波車位信息采集器及超聲波車位信息采集方法

專利名稱：超聲波車位信息采集器及超聲波車位信息采集方法
技術領域：
本發明涉及停車場空余車位信息的自動化采集，更具體地說是涉及一種超聲波車位信息采集器及超聲波車位信息采集方法。
背景技術：
隨著城市居民汽車保有量的迅猛增加，在擁擠的市區里汽車與停車位之間的矛盾越來越突出。如果能實時掌握空置停車位的數量及位置信息，可以幫助停車場管理人員更充分、高效地利用有限的車位資源。現在技術文獻公開的車位信息采集器，大多采用有超聲波發射/接收套件，是利用在車位有車和無車狀態下超聲波發射后遇到障礙物反射回來的時間不同的原理，作出車位上有車/無車的判斷。利用超聲波采集車位信息，檢測原理和技術方案簡單，采集到的信 息實時性強。不過，本發明人發現現有技術文獻公開的超聲波車位信息采集器大多采用一對超聲波發射/接收器進行測量，其測量量程固定單一、切換量程需要手動更改檔位；也有使用兩對超聲波發射/接收器、并為每一對探頭各配置一套參數以實現多量程測量的技術方案，但由于采用兩對超聲波發射/接收器導致需要使用兩路信號處理電路，元件數量較多、成本較高。

發明內容
本發明的目的，即在于提供一種結構簡單、只使用一套超聲波發射/接收器件即可適用于不同量程間切換測量的超聲波車位信息采集器及超聲波車位信息采集方法。(—)本發明超聲波車位信息米集器的技術方案本超聲波車位信息采集器主要包括有單片機、與所述單片機相連的超聲波信號發射電路和超聲波信號接收電路；所述超聲波信號發射電路中包括采用有超聲波發射器件；所述超聲波信號接收電路包括有順序相連的超聲波接收器件、信號放大電路、比較整形電路；所述比較整形電路的信號輸出端與單片機的相應中斷口相連；所述超聲波發射器件和接收器件，設在停車場目標車位的上方；所述比較整形電路采用的是兩路比較整形電路每路比較整形電路中均包括有一比較器；兩個比較器的同相輸入端均與所述信號放大電路的信號輸出端相連，兩個比較器的反相輸入端各自通過連接上、下偏置電阻設置有不同的反相輸入端比較電平，兩個比較器的輸出端分別連接至所述單片機的中斷口 I和中斷口 II ;其中，所述中斷口 I的優先級高于中斷口 II，同時，所述各比較器反相輸入端上、下偏置電阻的參數選擇，應使得與所述中斷口 I相連的那一路比較整形電路的比較器反相輸入端比較電平高于與中斷口 II相連的那一路比較整形電路的比較器反相輸入端比較電平；本車位信息采集器，采用所述單片機的CAN通信接口或相應I/O 口作為采集到的車位信息數據的輸出端。其中，所述超聲波信號發射電路可采用現有技術實現，在此不再贅述。
(二)本發明超聲波車位信息采集方法的技術方案本發明超聲波車位信息采集方法具體適用于如下超聲波車位信息采集系統并包括采用如下車位信息采集步驟(I)所述超聲波車位信息采集系統，包括有設置在停車場各車位的超聲波車位信息采集器；所述超聲波車位信息采集器采用上述(一)中的超聲波車位信息采集器技術方案；各所述超聲波車位信息采集器通過其CAN通信接口經由CAN局域網與上位機相連；(2)所述車位信息采集步驟包括有步驟I、到了系統設定的車位信息采集時間或收到上位機發來的車位信息采集指令后，所述超聲波車位信息采集器中的單片機屏蔽所述中斷口 I，同時啟動定時器I和定時器II;所述定時器I用于控制所述超聲波信號發射電路發射指定時長的超聲波信號，所述定時器II用于計時；
步驟2、反射回來的超聲波信號經放大及比較整形后，通過所述中斷口 II觸發單片機進入中斷程序；所述定時器II中止計時，轉至步驟5 ；步驟3、如果所述定時器II到了某一設定時間時，所述中斷口 II仍未觸發單片機進入中斷程序，則屏蔽所述中斷口 II，打開所述中斷口 I，并再次啟動定時器I，同時，定時器II清零并重新啟動；步驟4、反射回來的超聲波信號經放大及比較整形后，通過所述中斷口 I觸發單片機進入中斷程序，同時，所述定時器II中止計時；步驟5、單片機CPU根據定時器II中記錄的時間，計算出反射面與超聲波發射器件之間的距離；步驟6、單片機CPU將計算結果與系統預設值進行比較，作出車位狀態判斷，并通過單片機的CAN通信接口向上位機報送該判斷結果；返回。采用如上超聲波車位信息采集方案，通過對兩個比較器的反相輸入端設置不同的比較電平，并利用單片機不同中斷口的優先級，可實現對不同超聲波量程的車位信息進行自動選擇采集反相輸入端比較電平較高且中斷口優先級較低(即中斷口 II)的那一路比較整形電路，適用于測量距離較近的反射面；反相輸入端比較電平較低且中斷口優先級較高(即中斷口 I)的那一路比較整形電路，適用于測量距離較遠的反射面。通過配合軟件進行相應設置，可隨時調整采用任一路進行車位信息采集，還可默認先啟動短距情形下的采集，采集不成功時再啟動長距情形下的采集。在超聲波收發器件性能可能下降、外界對超聲波檢測的干擾可能較大等情形下，該采集方案由于能實現自動換量程進行采集，尤能顯其優勢。上述方案中，由于各超聲波車位信息采集器是通過CAN局域網與上位機相連，為便于通信及管理，需要對各超聲波車位信息采集器在所處CAN局域網中的通信地址進行設定。現有技術中，該通信地址通常是用撥碼開關以二進制碼的方式進行配置，由于二進制碼普通人難以記憶，在配置時容易撥錯，極易造成超聲波車位信息采集器的通信地址沖突。本發明人設計采用如下方法對各超聲波車位信息采集器在所處CAN局域網中的通信地址進行設定，其具體步驟包括有步驟I、需要設定某一超聲波車位信息采集器在所處CAN局域網中的通信地址時，先將該超聲波車位信息采集器重新上電或復位，然后向上位機提交通信地址設定請求；
步驟II、收到上位機許可或經過一定時間間隔后，該超聲波車位信息采集器中的單片機讀取通信地址存儲區中的信息，結合單片機的唯一標識符一起上報給上位機；步驟III、上位機搜索內部數據庫，查詢所傳來的通信地址是否已被占用；
如果未被占用，則記錄下該超聲波車位信息采集器傳來的單片機唯一標識符，并將該通信地址與該單片機唯一標識符相匹配，同時，通知該超聲波車位信息采集器擁有該通信地址的授權；如果該通信地址已被占用，則上位機核對數據庫中該通信地址對應的單片機唯一標識符是否與超聲波車位信息采集器此次傳來的單片機唯一標識符匹配；如匹配，則通知該超聲波車位信息采集器擁有該通信地址的授權；如不匹配，則上位機查詢數據庫并獲取一個未被占用的通信地址，在數據庫中相應位置記錄下該超聲波車位信息采集器傳來的唯一標識符，將該標識符與新通信地址相匹配，并通知該超聲波車位信息采集器擁有該新通信地址的授權；步驟IV、超聲波車位信息采集器的單片機接收到新通信地址的授權后，將該通信地址保存到通信地址存儲區；步驟V、結束。采用如上方法，顯然可以方便、快捷、高效地實現各超聲波車位信息采集器通信地址的自動設定。為方便調試等需要，還可以在所述步驟I與步驟II之間，包括增加如下步驟，以方便技術人員通過內置軟件為該超聲波車位信息采集器分配通信地址al.超聲波車位信息采集器的單片機啟動定時器倒計時；a2.上位機通過內置軟件為該超聲波車位信息采集器分配通信地址，并將該通信地址授權給超聲波車位信息采集器；轉到步驟IV ；同時，超聲波車位信息采集器的單片機判斷倒計時是否結束；如未結束，繼續等待;a3.若倒計時結束時，所述超聲波車位信息采集器仍未收到上位機的新通信地址的授權，轉到步驟II ;若倒計時結束時，所述超聲波車位信息采集器已收到上位機的新通信地址的授權，轉到步驟V。通過以上方案，可以實現超聲波車位信息采集器的通信地址與車位的綁定管理。為避免通信地址被分配出去，還可通過程序作如下設置在完成某一超聲波車位信息采集器的通信地址設定后，在進行下一次設定前該通信地址將維持不變。此外，在現有的超聲波車位信息采集電路中，超聲波接收器件與后級的濾波器或者放大電路通常采用直接相連；采用這樣的前后級直接相連方式，由于超聲波接收器件的輸出為高阻，會造成一部分的信號能量損耗在前級的輸出電阻中，這也是影響超聲波車位信息采集準確度的一個重要原因。針對于此，本發明人還對本發明的上述技術方案作了進一步優化在所述超聲波車位信息采集器的超聲波接收器件與信號放大電路之間，還包括設有電壓跟隨電路；所述電壓跟隨電路，包括有一運放；該運放的同相輸入端與所述超聲波接收器件的信號輸出端的其中一極相連，該運放的信號輸出端同時與所述信號放大電路的信號輸入端及該運放的反相輸入端相連；所述同相輸入端上還連接有上、下偏置電阻；所述超聲波接收器件的信號輸出端另一極接地。采用此方案，避免了現有技術中超聲波接收器件直接與后級的濾波/放大電路采用直接連接時，由于超聲波接收器件為高阻輸出而導致部分信號能量損耗在前級的輸出電阻上，造成無謂能耗的情形發生，同時信號能量的節省顯然還有助于提高超聲波接收器件的靈敏度。當信號放大電路中采用有源帶通濾波器時，由于超聲波接收器件輸出阻抗較高，加設本電壓跟隨電路還有助于為有源帶通濾波器提聞輸入阻抗。考慮到在停車場進行工程安裝時需安裝的超聲波車位信息采集器數量較多，此時難免會出現采集器接錯線的情形，萬一電源線接反，極易造成整條供電線路上的所有超聲波車位信息采集器短路，由于不利于排查，嚴重時甚至可能燒壞同一供電線路上的所有超聲波車位信息采集器，因此，作為對上述超聲波車位信息采集器技術方案的改進，所述單片機的電源輸入端與所述單片機的供電直流電源之間，還可以增加串接有電源輸入保護電路。該電源輸入保護電路的具體內容及接入方案為供電直流電源的正極串接保險絲后，直接或經降壓后間接地連接到所述單片機的電源輸入端正極；供電直流電源的負極，連接到一 N溝道增強型場效應管的漏極；該場效應管的源極接所述單片機的接地端，其柵極串接一電阻后也直接或經降壓后間接地連接到所述單片機的電源輸入端正極。即本電源輸入 保護電路可以根據需要設在各級直流供電電源與其直接負載之間，該負載可以是指最終負載單片機(此時，該電源輸入保護電路接在單片機的主電源引腳與其直接供電電源之間)，也可以是指采用多級直流供電電源時的下級直流供電電源(此時，該電源輸入保護電路接在下級直流供電電源的輸入端與其上級直流供電電源的輸出端之間)。優選接在單片機與其直接供電電源之間。考慮到與CAN局域網通信的需要，停車場中的各超聲波車位信息采集器都需要配置CAN局域網通信模塊，因此，優選在各超聲波車位信息采集器中集成有CAN局域網通信模塊，此時，將所述單片機通過其CAN通信接口與所述CAN局域網通信模塊相連即可。由上面的技術方案可知，本發明超聲波車位信息采集器及超聲波車位信息采集方法具有如下特點及優點(I)本發明超聲波車位信息采集器結構簡單、設計合理，配合本發明超聲波車位信息采集方法使用時，只采用一套超聲波發射/接收器件、并為每一路比較整形電路配置適合的電路參數，即可針對存在超聲波測量干擾因素(如溫度、濕度等)或超聲波量程不同的車位設計由軟件根據現場實際需要實現進行量程自主選擇或自動切換或智能設定以完成車位信息采集任務，尤其適宜于車位高度不統一或各車位超聲波測量環境不一致的停車場；(2)輔以所述超聲波車位信息采集器通信地址的設定方法，可準確、方便、快捷、高效地實現各超聲波車位信息采集器通信地址的自動設定；可避免采用現有的通過外加撥碼開關以二進制碼的方式進行配置、在配置時容易撥錯、甚至造成通信地址沖突的情形的發生，而且，可減少了撥碼開關的投入及地址設置成本；(3)在所述超聲波車位信息采集器的超聲波接收器件與信號放大電路之間增設電壓跟隨電路時，可減少線路無謂損耗，并有助于提高超聲波接收器件的靈敏度；(4)增設電源輸入保護電路時，能有效避免工程安裝時由于超聲波車位信息采集器數量較多、工人極可能將電源線誤反接造成的線路短路、采集器燒壞等經濟損失。與現有的電源輸入防反接保護電路一般是在輸入端串接一個二極管(利用電源接反時二極管反向不導通的原理)、但是在正常工作時約有O. 6-0. 7V的管壓降、會產生能耗的方案相比，本電源輸入保護電路采用導通電阻極低(約為52πιΩ )的N溝道增強型場效應管，由于其具有極小的管壓降(導通時工作電流為IA時，管壓降約O. 052V),因此具有更節能、低碳的效果。


圖I是本發明超聲波車位信息采集器的一個實施例的電路結構組成示意框圖。圖2是本發明超聲波車位信息采集器的一個實施例中的比較整形電路的原理示意圖。圖3是本發明超聲波車位信息采集器的一個實施例中的電壓跟隨電路的原理示意圖。圖4是本發明超聲波車位信息采集器的一個實施例中的電源輸入保護電路的原 理示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明超聲波車位信息采集器及超聲波車位信息采集方法作進一步的說明。(一)本發明超聲波車位信息采集器圖I是本發明超聲波車位信息采集器的一個實施例的電路結構組成示意框圖。如圖所示的本實施例超聲波車位信息采集器主要由單片機和與單片機相應端口相連的超聲波信號發射電路、超聲波信號接收電路、電源輸入保護電路、CAN局域網通信模塊、車位狀態指示電路、功能設定模塊組成。所述超聲波信號發射電路和超聲波信號接收電路中分別采用有超聲波發射器件和接收器件，均設在停車場目標車位的上方。本車位信息采集器，可以采用所述單片機的CAN通信接口或相應I/O 口作為采集到的車位信息數據的輸出端。圖I中的超聲波信號發射電路可以采用如下方案實現通過控制單片機內部定時器，經由單片機I/o 口或單片機的其中一個定時器輸出引腳輸出40KHZ、占空比50%的振蕩信號，送經超聲波信號驅動電路放大后驅動超聲波發射器件發射超聲波。當然，也可以采用現有技術中的其它超聲波信號發射電路，例如通過單片機控制一超聲波發生電路產生超聲波，經信號放大后驅動超聲波發射器件發射超聲波。現有的超聲波信號接收電路通常由順序相連的超聲波接收器件、信號放大電路、比較整形電路組成。如圖I所示，本發明在所述超聲波接收器件與信號放大電路之間，還包括設有電壓跟隨電路；所述電壓跟隨電路可采用如圖3所示的方案包括有運放U3A ;該運放U3A的同相輸入端與所述超聲波接收器件的信號輸出端的其中一極相連,該運放U3A的信號輸出端OUT同時與該運放的反相輸入端及后級的信號放大電路的信號輸入端相連；所述同相輸入端上還連接有上、下偏置電阻R4和R8 ;所述超聲波接收器件的信號輸出端另一極接地。本發明中，所述比較整形電路的信號輸出端可設計為與單片機的相應I/O端或中斷口相連。對超聲波接收器件接收得到超聲波反射信號進行放大之前，由于該信號非常微弱，并可能含用其它高頻干擾信號，可以先通過有源帶通濾波器過濾掉高頻干擾信號，再采用兩級反比例放大電路對有源帶通濾波器輸出的信號進行放大。由于超聲波接收器件的輸出阻抗較高，上述電壓跟隨電路的采用還有助于提高有源帶通濾波器的輸入阻抗，降低電路能耗及信號損失，從而有助于提高超聲波接收器件的靈敏度。本發明的另一特色，是圖I中所示的比較整形電路采用的是圖2所示的兩路比較整形電路實現兩路比較整形電路中各包括有一比較器U4A或U4B ;兩個比較器的同相輸入端均與前級的信號放大電路的信號輸出端(圖中標有“IN”處)相連，兩個比較器的反相輸入端各自通過連接上偏置電阻R14或R21、下偏置電阻R17或R24設置有不同的反相輸入端比較電平，兩個比較器的輸出端分別 連接至所述單片機的中斷口 K圖2中標記為INT10)和中斷口 II (圖2中標記為INT11);其中，所述中斷口 I的優先級高于中斷口 II，同時，所述各比較器反相輸入端上、下偏置電阻的參數選擇，應使得與所述中斷口 I (即圖2中的INT10)相連的那一路比較整形電路的比較器反相輸入端比較電平高于與中斷口 II (即圖2中的INT11)相連的那一路比較整形電路的比較器反相輸入端比較電平。本實施例中，所述比較器的輸出端與所述單片機的中斷口之間，如圖2所示，還連接有RC低通濾波電路。本實施例的超聲波車位信息采集器中，如圖I中所示還設有電源輸入保護電路。該電源輸入保護電路可以借鑒采用現有技術中的電源輸入保護電路，也可以具體采用圖4所示的電路實現供電直流電源的正極VCC_IN串接保險絲Fl (推薦使用自恢復保險絲)后，直接或經降壓后間接地連接到所述單片機的電源輸入端正極VCC;供電直流電源的負極，連接到一 N溝道增強型場效應管Ql的漏極；該場效應管Ql的源極接所述單片機的接地端，其柵極串接一電阻R30后也直接或經降壓后間接地連接到所述單片機的電源輸入端正極VCC。該電源輸入保護電路，可直接接在單片機與其直接供電電源之間，也可以接在為單片機提供電源的各級直流供電電源之間。該電源輸入保護電路的工作原理當電源正向輸入時，N溝道增強型場效應管導通，由于其管壓降極小，因而可為后級負載提供正常供電；而電源反向輸入(即反接)時，場效應管不導通，后級負載不會被損壞；當電源正向輸入電流過大時，保險管燒斷，從而發揮電路保護作用。根據需要，還可在本電源輸入保護電路中增設發光二極管，以提供電源反接告警。為便于對眾多車位進行統一管理，本實施例的車位信息采集器可以通過單片機的CAN通信接口連接有CAN局域網通信模塊，以用于通過CAN局域網與上位機相連。所述CAN局域網通信模塊中優選地還包括采用有CAN總線保護電路。所述CAN局域網通信模塊及CAN總線保護電路的具體實現方案，可借鑒現有技術。根據需要，所述單片機的相應I/O 口還連接有功能設定模塊，用于設定超聲波反射時間閾值(或超聲波反射距離閾值)、CAN局域網通信波特率及本采集器在連到CAN局域網時的通信地址等。所述功能設定，可以采用在所述單片機相應I/O 口設置撥碼開關并配以相關內置軟件的方式實現；所述通信地址設定，還可以通過在所述單片機的串口連接PC機，由PC機通過上位機軟件對超聲波車位信息采集器的通信地址進行逐個設定，甚至，由PC機通過上位機軟件通過CAN局域網通信模塊進行分配；或者，還可以由工程設計人員根據個人喜好及習慣采用其它方法實現。本發明超聲波車位信息采集器中所述單片機的具體選型，本領域技術人員可以根據實際功能需要自行選用，例如在需要用到CAN通信接口時，可選用STM32單片機。(二)以下對本發明超聲波車位信息采集方法作進一步說明本發明超聲波車位信息采集方法適用于如下超聲波車位信息采集系統該超聲波車位信息采集系統包括有設置在停車場各車位的超聲波車位信息采集器，各所述超聲波車位信息采集器通過其CAN通信接口經由CAN局域網與上位機相連；所述超聲波車位信息采集器可采用本申請發明內容部分提及的超聲波車位信息采集器的技術方案；(I)采用上述超聲波車位信息采集系統進行車位信息采集時，具體包括有如下步驟步驟I、到了系統設定的車位信息采集時間或收到上位機發來的車位信息采集指令后，所述超聲波車位信息采集器中的單片機屏蔽所述中斷口 I，同時啟動定時器I和定時器II;所述定時器I用于控制所述超聲波信號發射電路發射指定時長的超聲波信號，所述定時器II用于計時；單片機控制通過所述超聲波信號發射電路發射超聲波信號，可以是通過控制單片機內部定時器經由單片機I/o 口或單片機的其中一個定時器輸出引腳直接生成、也可以是通過控制超聲波信號發生電路，向超聲波信號驅動電路輸出頻率為40KHZ、占空比為50%的 方波信號，該方波信號經放大后通過設置在車位上方的超聲波發射器件發射超聲波信號；本實施例采用定時器I對所述超聲波信號發射電路發射超聲波信號的時長進行控制，例如只發射幾十μ s :當定時器I定時時間到，所述超聲波信號發射電路即受控自動中止發射超聲波；顯然，此舉也有利于系統節能；步驟2、當超聲波從反射面反射進入同樣設置在目標車位上方的超聲波接收器件，進行信號放大及比較整形后，通過所述中斷口 II觸發單片機進入中斷程序；所述定時器11中止計時；轉至步驟5 ；步驟3、如果所述定時器II到了某一設定時間時，所述中斷口 II仍未觸發單片機進入中斷程序，則屏蔽所述中斷口 II，打開所述中斷口 I，并再次啟動定時器I，同時，定時器II清零并重新啟動；步驟4、反射回來的超聲波信號經放大及比較整形后，通過中斷口 I觸發單片機進入中斷程序，同時，所述定時器II中止計時；步驟5、單片機CPU根據定時器II中記錄的時間，計算出反射面與超聲波發射器件之間的距離；步驟6、單片機CPU將計算結果與系統預設值進行比較，作出車位狀態判斷，并通過單片機的CAN通信接口向上位機報送該判斷結果；返回。(2)本發明超聲波車位信息采集方法的另一個創新點，在于采用如下方法及對各超聲波車位信息采集器在所處CAN局域網中的通信地址進行設定，具體包括有如下步驟步驟I、需要設定某一超聲波車位信息采集器在所處CAN局域網中的通信地址時，先將該超聲波車位信息采集器重新上電或復位，然后向上位機提交通信地址設定請求；步驟II、收到上位機許可或經過一定時間間隔后，超聲波車位信息采集器中的單片機讀取通信地址存儲區中的信息，結合單片機的唯一標識符一起上報給上位機；步驟III、上位機搜索內部數據庫，查詢所傳來的通信地址是否已被占用；如果未被占用，則記錄下該超聲波車位信息采集器傳來的單片機唯一標識符，并將該通信地址與該單片機唯一標識符相匹配，同時，通知該超聲波車位信息采集器擁有該通信地址的授權；如果該通信地址已被占用，則上位機核對數據庫中該通信地址對應的單片機唯一標識符是否與超聲波車位信息采集器此次傳來的單片機唯一標識符匹配；如匹配，則通知該超聲波車位信息采集器擁有該通信地址的授權；如不匹配，則上位機查詢數據庫并獲取一個未被占用的通信地址，在數據庫中相應位置記錄下該超聲波車位信息采集器傳來的唯一標識符，將該標識符與新通信地址相匹配，并通知該超聲波車位信息采集器擁有該新通信地址的授權；步驟IV、超聲波車位信息采集器接收到新通信地址的授權后，將該通信地址保存到通信地址存儲區；步驟V、結束。為方便調試等需要，還可以在所述步驟I與步驟II之間，包括增加如下步驟，以方便技術人員通過內置軟件為該超聲波車位信息采集器分配通信地址al.超聲波車位信息采集器的單片機啟動定時器倒計時；
a2.上位機通過內置軟件為該超聲波車位信息采集器分配通信地址，并將該通信地址授權給超聲波車位信息采集器；轉到步驟IV ；同時，單片機判斷倒計時是否結束；如未結束，繼續等待；a3.若倒計時結束時，所述超聲波車位信息采集器仍未收到上位機的新通信地址的授權，轉到步驟II ;若倒計時結束時，所述超聲波車位信息采集器已收到上位機的新通信地址的授權，轉到步驟V。上述步驟a2中的所述上位機通過內置軟件為超聲波車位信息采集器分配通信地址，可以是通過內置軟件逐一或統一所有超聲波車位信息采集器分配通信地址，也可以是為某一超聲波車位信息采集器分配通信地址，還可以是通過在目標超聲波車位信息采集器的單片機串口連接PC機，由PC機通過上位機軟件對其進行通信地址設定。通過以上方案，可以實現超聲波車位信息采集器的通信地址與車位的綁定管理。為避免通信地址被分配出去，還可通過程序作如下設置在完成某一超聲波車位信息采集器的通信地址設定后，在進行下一次設定前該通信地址將維持不變。當本發明中的超聲波車位信息采集器采用的單片機為STM32單片機，在為其分配通信地址時，可以通過STM32單片機的USART接口進行。
權利要求
1.超聲波車位信息采集器，包括有單片機、與所述單片機相連的超聲波信號發射電路和超聲波信號接收電路；所述超聲波信號發射電路中包括采用有超聲波發射器件；所述超聲波信號接收電路包括有順序相連的超聲波接收器件、信號放大電路、比較整形電路；其特征在于，所述比較整形電路的信號輸出端與單片機的相應中斷口相連；所述超聲波發射器件和接收器件，設在停車場目標車位的上方； 所述比較整形電路采用的是兩路比較整形電路每路比較整形電路中均包括有一比較器；兩個比較器的同相輸入端均與所述信號放大電路的信號輸出端相連，兩個比較器的反相輸入端各自通過連接上、下偏置電阻設置有不同的反相輸入端比較電平，兩個比較器的輸出端分別連接至所述單片機的中斷口 I和中斷口 II;其中，所述中斷口 I的優先級高于中斷口 II，同時，所述各比較器反相輸入端上、下偏置電阻的參數選擇，應使得與所述中斷口 I相連的那一路比較整形電路的比較器反相輸入端比較電平高于與中斷口 II相連的那一路比較整形電路的比較器反相輸入端比較電平； 本車位信息采集器，采用所述單片機的CAN通信接口或相應I/O 口作為采集到的車位信息數據的輸出端。
2.根據權利要求I所述的超聲波車位信息采集器，其特征在于所述超聲波接收器件與信號放大電路之間，還包括設有電壓跟隨電路；所述電壓跟隨電路，包括有一運放；該運放的同相輸入端與所述超聲波接收器件的信號輸出端的其中一極相連，該運放的信號輸出端同時與所述信號放大電路的信號輸入端及該運放的反相輸入端相連；所述同相輸入端上還連接有上、下偏置電阻；所述超聲波接收器件的信號輸出端另一極接地。
3.根據權利要求I或2所述的超聲波車位信息采集器，其特征在于，所述單片機的電源輸入端與所述單片機的供電直流電源之間，還包括串接有電源輸入保護電路所述供電直流電源的正極串接保險絲后，直接或經降壓后間接地連接到所述單片機的電源輸入端正極；所述供電直流電源的負極，連接到一 N溝道增強型場效應管的漏極；該場效應管的源極接所述單片機的接地端，其柵極串接一電阻后也直接或經降壓后間接地連接到所述單片機的電源輸入端正極。
4.根據權利要求I或2所述的超聲波車位信息采集器，其特征在于還包括有用于與CAN局域網相連的CAN局域網通信模塊；所述單片機，通過其CAN通信接口與所述CAN局域網通信模塊相連。
5.超聲波車位信息采集方法，其特征在于適用于如下超聲波車位信息采集系統并包括采用如下車位信息采集步驟 (1)所述超聲波車位信息采集系統，包括有設置在停車場各車位的超聲波車位信息采集器；所述超聲波車位信息采集器采用如權利要求I所述的超聲波車位信息采集器；各所述超聲波車位信息采集器通過其CAN通信接口經由CAN局域網與上位機相連； (2)所述車位信息采集步驟包括有 步驟5. I、到了系統設定的車位信息采集時間或收到上位機發來的車位信息采集指令后，所述超聲波車位信息采集器中的單片機屏蔽所述中斷口 I，同時啟動定時器I和定時器II;所述定時器I用于控制所述超聲波信號發射電路發射指定時長的超聲波信號，所述定時器II用于計時； 步驟5. 2、反射回來的超聲波信號經放大及比較整形后，通過所述中斷口 II觸發單片機進入中斷程序；所述定時器II中止計時；轉至步驟5. 5 ； 步驟5. 3、如果所述定時器II到了某一設定時間時，所述中斷口 II仍未觸發單片機進入中斷程序，則屏蔽所述中斷口 II，打開所述中斷口 I，并再次啟動定時器I，同時，定時器II清零并重新啟動； 步驟5. 4、反射回來的超聲波信號經放大及比較整形后，通過所述中斷口 I觸發單片機進入中斷程序，同時，所述定時器II中止計時； 步驟5. 5、單片機CPU根據定時器II中記錄的時間，計算出反射面與超聲波發射器件之間的距離； 步驟5. 6、單片機CPU將計算結果與系統預設值進行比較，作出車位狀態判斷，并通過單片機的CAN通信接口向上位機報送該判斷結果；返回。
6.根據權利要求5所述的超聲波車位信息采集方法，其特征在于，包括采用如下方法及步驟對各超聲波車位信息采集器在所處CAN局域網中的通信地址進行設定 步驟6. I、需要設定某一超聲波車位信息采集器在所處CAN局域網中的通信地址時，先將該超聲波車位信息采集器重新上電或復位，然后向上位機提交通信地址設定請求； 步驟6. 2、收到上位機許可或經過一定時間間隔后，該超聲波車位信息采集器中的單片機讀取通信地址存儲區中的信息，結合單片機的唯一標識符一起上報給上位機； 步驟6. 3、上位機搜索內部數據庫，查詢所傳來的通信地址是否已被占用； 如果未被占用，則記錄下該超聲波車位信息采集器傳來的單片機唯一標識符，并將該通信地址與該單片機唯一標識符相匹配，同時，通知該超聲波車位信息采集器擁有該通信地址的授權； 如果該通信地址已被占用，則上位機核對數據庫中該通信地址對應的單片機唯一標識符是否與超聲波車位信息采集器此次傳來的單片機唯一標識符匹配；如匹配，則通知該超聲波車位信息采集器擁有該通信地址的授權；如不匹配，則上位機查詢數據庫并獲取一個未被占用的通信地址，在數據庫中相應位置記錄下該超聲波車位信息采集器傳來的唯一標識符，將該標識符與新通信地址相匹配，并通知該超聲波車位信息采集器擁有該新通信地址的授權； 步驟6. 4、超聲波車位信息采集器的單片機接收到新通信地址的授權后，將該通信地址保存到通信地址存儲區； 步驟6. 5、結束。
7.根據權利要求6所述的超聲波車位信息采集方法，其特征在于，所述步驟6.I與步驟6.2之間，還包括有如下步驟 al.超聲波車位信息采集器的單片機啟動定時器倒計時； a2.上位機通過內置軟件為該超聲波車位信息采集器分配通信地址，并將該通信地址授權給超聲波車位信息采集器；轉到步驟6. 4 ； 同時，超聲波車位信息采集器的單片機判斷倒計時是否結束；如未結束，繼續等待；a3.若倒計時結束時，所述超聲波車位信息采集器仍未收到上位機的新通信地址的授權，轉到步驟6. 2 ;若倒計時結束時，所述超聲波車位信息采集器已收到上位機的新通信地址的授權，轉到步驟6. 5。
8.根據權利要求6或7所述的超聲波車位信息采集方法，其特征在于在完成某一超聲波車位信息采集器的通信地址設定后，在進行下一次設定前該通信地址將維持不變。
9.根據權利要求5至7之一所述的超聲波車位信息采集方法，其特征在于所述超聲波車位信息采集器的超聲波接收器件與信號放大電路之間，還包括設有電壓跟隨電路；所述電壓跟隨電路，包括有一運放；該運放的同相輸入端與所述超聲波接收器件的信號輸出端的其中一極相連，該運放的信號輸出端同時與所述信號放大電路的信號輸入端及該運放的反相輸入端相連；所述同相輸入端上還連接有上、下偏置電阻；所述超聲波接收器件的信號輸出端另一極接地。
10.根據權利要求5至I之一所述的超聲波車位信息采集方法，其特征在于，所述超聲波車位信息采集器的單片機的電源輸入端與所述單片機的供電直流電源之間，還包括串接有電源輸入保護電路供電直流電源的正極串接保險絲后，直接或經降壓后間接地連接到所述單片機的電源輸入端正極；供電直流電源的負極，連接到一 N溝道增強型場效應管的漏極；該場效應管的源極接所述單片機的接地端，其柵極串接一電阻后也直接或經降壓后間接地連接到所述單片機的電源輸入端正極。·
全文摘要
本發明公開了一種超聲波車位信息采集器，包括有單片機及與之相連的超聲波信號發射和接收電路；所述接收電路包括順序相連的超聲波接收器件、電壓跟隨、信號放大及雙路比較整形電路；每路比較整形電路的信號輸出端分別與單片機的一個中斷口相連。配合以相應的超聲波車位信息采集方法，只使用一套超聲波發射/接收器件即可針對存在超聲波測量干擾因素或超聲波量程不同的車位設計由軟件根據現場實際需要實現進行量程自主選擇或自動切換或智能設定以完成車位信息采集任務，尤其適宜于車位高度不統一或各車位超聲波測量環境不一致的停車場；輔以特定的通信地址設定方法時，還可準確、方便、快捷、高效地實現各車位信息采集器通信地址的自動設定。
文檔編號G01S15/88GK102779429SQ20121028822
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月14日 優先權日2012年8月14日
發明者孫曉明 申請人:廣西南寧泰森電子科技有限公司