基于微控制器与传感器的无线停车场检测系统方案

2012-05-04 19:30:00来源: 61ic

概述

随着经济的快速发展以及人们生活水平的日益提高,汽车持有量逐年递增,但同时也导致了交通状况的日益恶化,为解决不断加剧的交通拥堵问题,提高交通质量与通行能力,在目前的市场上许多的智能运输交通系统应运而生,其中就包括无线停车场的空位检测系统等。

本文介绍的无线停车场检测系统方案基于Energymicro公司的32位Cortex-M3内核的超低功耗微控制器EFM32与美新公司的高集成度MMC3282传感器,能够充分发挥EFM32的超低功耗与高运算能力的特点及MMC3282高精度的测量能力;它将成为低功耗无线停车场检测方案中的最优之选。

系统框架

无线停车场检测方案框图
图 1 无线停车场检测方案框图

无线停车场检测系统的框架如图 1所示,无线停车场检测系统包括超低功耗微控制器EFM32TG110F32、地磁传感器MMC3282、2.4G低功率无线数传模块以及系统供电部分。

系统通过地磁传感器检测地磁信号得到相应的数据, 然后由微控制器通过相应的算法分析处理地磁信号数据,最终通过无线数传模块与其他系统实现数据交互。

整个系统可由3.6V锂电池供电;由于EFM32TG110F32的高处理性能以及各种低功耗外设,再配合超低功耗的地磁传感器MMC3282与2.4G低功率无线数传模块,整个系统极大地降低了功耗。

无线停车位检测装置是无线智能停车场管理的一部分,它安装在车位的特定位置,一旦有车停放,地磁传感器通过检测汽车的磁场变化来判断车辆的停放和离开,同时将采集的数据经过MCU的处理,通过RF的传输给无线节点控制器,在传输至控制终端,这样可以通过控制终端引导和分流进入停车场的车辆更加快捷寻找到空闲车位。

硬件设计

1、主控制器电路部分

无线停车场检测系统采用EFM32TG110F32做为主控制器,该控制器采用ARM公司的32位的Cortex-M3内核,比传统的8位、16位单片机具有更高的处理性能与代码密度以及更低的功耗。

主控制器电路
图2 主控制器电路

EFM32TG110F32具有EM0-EM4共5种低功耗模式。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,而功耗仅需900nA。而且它具有灵活的唤醒方式和自主工作的PRS系统,可以由外部I/O、I2C通信接口、LEUART通信信号等等方式唤醒。主控制器的硬件电路设计如图2所示。

2、地磁传感器硬件电路

MMC3282是美新半导体公司推出的3轴地磁传感器,它集成了地磁信号检测与地磁信号数据处理的功能,并将最终包含14位数据位的检测结果保存在相应寄存器中,再通过I2C接口与外围设备进行数据交互;MMC3282的地磁测量精度范围为±8 高斯,可检测X、Y、Z三轴地磁信号;该传感器采用LGA(3.0×3.0×1.0mm)的超小封装,它的供电电压范围为2.5V~3.6V,是一款超低功耗地磁检测产品。

MMC3282硬件电路图
图3 MMC3282硬件电路图

MMC3282的软硬件设计都非常简单,其中硬件电路图的设计如图3所示。

2、无线通讯模块电路

无线传输模块采用华奥通的HAC-LBee/S 低功率无线数传模块,HAC-LBee/S 是一款采用802.15.4 协议栈的低功率无线数传模块。它的发射功率 为100mW(20dBm),接收灵敏度为-105dBm (BER=10-2),HAC-LBee/S使用开放式的频段,无需申请频点,载频频率为2.4GHz,且具有高抗干扰能力和低误码率;HAC-LBee/S的空中传输速率高达250kbps,在视距情况下,可靠传输距离可达1000m。它的接收电流≤50mA,发射电流≤160mA,体积小、重量轻,采用单片射频和 MCU 集成电路,同时所需的外围电路少,可靠性高,故障率低。它的硬件电路如图4所示。

无线传输模块电路
图4 无线传输模块电路

在图4中,ZXM61P03做为开关管,当PD7为高电平时,无线数传模块的供电引脚相当于断路,这样可更加有效的降低系统的功耗。

[1] [2]

关键字:微控制器  传感器  无线停车场检测

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0504/article_5061.html
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