基于微控制器與傳感器的無線停車場檢測系統(tǒng)方案

概述

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人們生活水平的日益提高，汽車持有量逐年遞增，但同時(shí)也導(dǎo)致了交通狀況的日益惡化，為解決不斷加劇的交通擁堵問題，提高交通質(zhì)量與通行能力，在目前的市場上許多的智能運(yùn)輸交通系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，其中就包括無線停車場的空位檢測系統(tǒng)等。

本文介紹的無線停車場檢測系統(tǒng)方案基于Energymicro公司的32位Cortex-M3內(nèi)核的超低功耗微控制器EFM32與美新公司的高集成度MMC3282傳感器，能夠充分發(fā)揮EFM32的超低功耗與高運(yùn)算能力的特點(diǎn)及MMC3282高精度的測量能力;它將成為低功耗無線停車場檢測方案中的最優(yōu)之選。

系統(tǒng)框架

圖 1 無線停車場檢測方案框圖

無線停車場檢測系統(tǒng)的框架如圖 1所示，無線停車場檢測系統(tǒng)包括超低功耗微控制器EFM32TG110F32、地磁傳感器MMC3282、2.4G低功率無線數(shù)傳模塊以及系統(tǒng)供電部分。

系統(tǒng)通過地磁傳感器檢測地磁信號(hào)得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)， 然后由微控制器通過相應(yīng)的算法分析處理地磁信號(hào)數(shù)據(jù)，最終通過無線數(shù)傳模塊與其他系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

整個(gè)系統(tǒng)可由3.6V鋰電池供電;由于EFM32TG110F32的高處理性能以及各種低功耗外設(shè)，再配合超低功耗的地磁傳感器MMC3282與2.4G低功率無線數(shù)傳模塊，整個(gè)系統(tǒng)極大地降低了功耗。

無線停車位檢測裝置是無線智能停車場管理的一部分，它安裝在車位的特定位置，一旦有車停放，地磁傳感器通過檢測汽車的磁場變化來判斷車輛的停放和離開，同時(shí)將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過MCU的處理，通過RF的傳輸給無線節(jié)點(diǎn)控制器，在傳輸至控制終端，這樣可以通過控制終端引導(dǎo)和分流進(jìn)入停車場的車輛更加快捷尋找到空閑車位。

硬件設(shè)計(jì)

1、主控制器電路部分

無線停車場檢測系統(tǒng)采用EFM32TG110F32做為主控制器，該控制器采用ARM公司的32位的Cortex-M3內(nèi)核，比傳統(tǒng)的8位、16位單片機(jī)具有更高的處理性能與代碼密度以及更低的功耗。

圖2 主控制器電路

EFM32TG110F32具有EM0-EM4共5種低功耗模式。在EM2的低功耗模式下，微控制器仍具有LEUART、LETIMER及LESENSE的通信或控制功能，而功耗僅需900nA。而且它具有靈活的喚醒方式和自主工作的PRS系統(tǒng)，可以由外部I/O、I2C通信接口、LEUART通信信號(hào)等等方式喚醒。主控制器的硬件電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

2、地磁傳感器硬件電路

MMC3282是美新半導(dǎo)體公司推出的3軸地磁傳感器，它集成了地磁信號(hào)檢測與地磁信號(hào)數(shù)據(jù)處理的功能，并將最終包含14位數(shù)據(jù)位的檢測結(jié)果保存在相應(yīng)寄存器中，再通過I2C接口與外圍設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互;MMC3282的地磁測量精度范圍為±8 高斯，可檢測X、Y、Z三軸地磁信號(hào);該傳感器采用LGA(3.0×3.0×1.0mm)的超小封裝，它的供電電壓范圍為2.5V~3.6V，是一款超低功耗地磁檢測產(chǎn)品。

圖3 MMC3282硬件電路圖

MMC3282的軟硬件設(shè)計(jì)都非常簡單，其中硬件電路圖的設(shè)計(jì)如圖3所示。

2、無線通訊模塊電路

無線傳輸模塊采用華奧通的HAC-LBee/S 低功率無線數(shù)傳模塊，HAC-LBee/S 是一款采用802.15.4 協(xié)議棧的低功率無線數(shù)傳模塊。它的發(fā)射功率 為100mW(20dBm)，接收靈敏度為-105dBm (BER=10-2)，HAC-LBee/S使用開放式的頻段，無需申請頻點(diǎn)，載頻頻率為2.4GHz，且具有高抗干擾能力和低誤碼率;HAC-LBee/S的空中傳輸速率高達(dá)250kbps，在視距情況下，可靠傳輸距離可達(dá)1000m。它的接收電流≤50mA，發(fā)射電流≤160mA，體積小、重量輕,采用單片射頻和 MCU 集成電路，同時(shí)所需的外圍電路少，可靠性高，故障率低。它的硬件電路如圖4所示。

圖4 無線傳輸模塊電路

在圖4中，ZXM61P03做為開關(guān)管，當(dāng)PD7為高電平時(shí)，無線數(shù)傳模塊的供電引腳相當(dāng)于斷路，這樣可更加有效的降低系統(tǒng)的功耗。