CN208044854U - 一种基于Sub1G的无线车辆探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于Sub1G的无线车辆探测器，属于智能停车诱导及收费技术领域，通过STM8S103控制器的UART接口与Sub‑1G通讯模块电连接，Sub‑1G通讯模块通过短距离无线通讯的方式与无线区域控制器无线通信连接，通过STM8S103控制器的I²C接口与磁阻传感器电连接，STM8S103控制器分别与启动器和指示灯电连接，启动器和指示灯分别由微波雷达感应电源供电。本实用新型通过Sub‑1G无线物联技术将该区域所有无线车辆探测器连接到该区域内的区域控制器内，实时获取所有车位信息，可应用于露天或地下智能停车场诱导系统。

Description

一种基于Sub1G的无线车辆探测器

技术领域

本实用新型涉及一种车辆探测器，特别是涉及一种基于Sub1G的无线车辆探测器，属于智能停车诱导及收费技术领域。

背景技术

在智能停车诱导及收费系统中，车辆信息采集是其中极为重要的一环，每个车位智能停车都离不开对车辆信息的准确采集，车辆探测器就是其中最重要的一种设备，现有技术中，无线车辆探测器采用的无线通讯模块是基于Zigbee的，虽然相对于传统有线方式节省了布线和维护成本，但是因为Zigbee的频率较高，功耗较高，传输距离短，满足不了很多无线通讯场合的要求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是为了提供一种基于Sub1G的无线车辆探测器，通过Sub-1G无线物联技术将该区域所有无线车辆探测器连接到该区域内的区域控制器内，实时获取该区域下所有车位信息。

本实用新型的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种基于Sub1G的无线车辆探测器，包括第一STM8S103控制器及设置在第一STM8S103控制器上的I²C接口和UART接口，第一STM8S103控制器通过UART接口与Sub-1G通讯模块电连接，Sub-1G通讯模块通过短距离无线通讯的方式与无线区域控制器无线通信连接，第一STM8S103控制器通过I²C接口与磁阻传感器电连接，磁阻传感器获取地磁场数据，第一STM8S103控制器分别与启动器和指示灯电连接，启动器和指示灯分别与微波雷达感应电源电连接，并由微波雷达感应电源供电。

优选的，所述第一STM8S103控制器的芯片管脚PA1和管脚PA2连接所述UART接口，所述第一STM8S103控制器的芯片管脚PA3连接所述I²C接口。

优选的，所述无线区域控制器包括第二STM8S103控制器及设置在第二 STM8S103控制器上的RS232/RS485接口、UART2接口和UART3接口。

优选的，所述第二STM8S103控制器通过UART2接口连接有Sub-1G通讯模块，该Sub-1G通讯模块通过短距离无线通讯的方式与无线车辆探测器的 Sub-1G通讯模块无线通信连接。

优选的，所述磁阻传感器的线圈两端分别连接所述I²C接口上。

优选的，所述启动器包括微动开关KEY、电容C1和电阻R1，所述第一 STM8S103控制器的PWM接口通过微动开关KEY连接3.3V电源，电容 C1和电阻R1分别连接在所述第一STM8S103控制器的PWM接口与地之间。

优选的，所述微波雷达感应电源包括C5、C2、C3、C4、C1、Q1、C6、 C7、R4，所述C5、C2、C3、C4并联后与R1、R2、R3串联，所述C1的一端与R2连接，所述Q1的基极与去耦线路板天线连接，集电极与背面覆铜板连接，发射极与回形天线连接，所述C6、C7、R4并联后与R5、C8串联。

本实用新型的有益技术效果：按照本实用新型的基于Sub1G的无线车辆探测器，本实用新型提供的基于Sub1G的无线车辆探测器，通过Sub-1G无线物联技术将该区域所有无线车辆探测器连接到该区域内的区域控制器内，实时获取该区域下所有车位信息，采用磁阻传感器能检测出车辆对地磁场扰动的特性，并通过功耗较低、传输距离较远的Sub1G无线模块将数据传输给无线区域控制器，Sub1G相对于Zigbee频率更低，功耗更低，传输距离更远，而且物料成本也比Zigbee模块要低很多，可应用于露天或地下智能停车场诱导系统，或者作为路侧停车检测无线车辆检测装置、智能信号灯控制系统、交通车流量检测系统、电子警察系统、城市出入口管理、城市交通诱导系统等多重智能交通系统中，用以检测车辆的存在和行驶速度等。

附图说明

图1为按照本实用新型的基于Sub1G的无线车辆探测器的一优选实施例的整体结构示意图；

图2为按照本实用新型的基于Sub1G的无线车辆探测器的一优选实施例的第一STM8S103控制器芯片管脚排布图；

图3为按照本实用新型的基于Sub1G的无线车辆探测器的一优选实施例的 Sub-1G通讯模块结构图；

图4为按照本实用新型的基于Sub1G的无线车辆探测器的一优选实施例的区域控制器电路图；

图5为按照本实用新型的基于Sub1G的无线车辆探测器的一优选实施例的磁阻传感器原理图；

图6为按照本实用新型的基于Sub1G的无线车辆探测器的一优选实施例的启动器电路图；

图7为按照本实用新型的基于Sub1G的无线车辆探测器的一优选实施例的指示灯电路图；

图8为按照本实用新型的基于Sub1G的无线车辆探测器的一优选实施例的微波雷达感应电源电路图；

图9为按照本实用新型的基于Sub1G的无线车辆探测器的一优选实施例的整体实施流程图；

图10为按照本实用新型的基于Sub1G的无线车辆探测器的一优选实施例的外部中断INT0流程图；

图11为按照本实用新型的基于Sub1G的无线车辆探测器的一优选实施例的UART接口中断流程图。

图中：100-无线区域控制器，200-无线车辆探测器，1-第一STM8S103控制器，2-I²C接口，3-UART接口，4-Sub-1G通讯模块，5-磁阻传感器，6-微波雷达感应电源，8-启动器，9-指示灯，101-第二STM8S103控制器，102- RS232/RS485接口，103-UART2接口，104-UART3接口。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本实用新型的技术方案，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1所示，本实施例提供的一种基于Sub1G的无线车辆探测器，包括第一STM8S103控制器1及设置在第一STM8S103控制器1上的I²C接口2和 UART接口3，其特征在于：第一STM8S103控制器1通过UART接口3与 Sub-1G通讯模块4电连接，Sub-1G通讯模块4通过短距离无线通讯的方式与无线区域控制器100无线通信连接，第一STM8S103控制器1通过I²C接口 2与磁阻传感器5电连接，磁阻传感器5获取地磁场数据，第一STM8S103控制器1分别与启动器8和指示灯9电连接，启动器8和指示灯9分别与微波雷达感应电源6电连接，并由微波雷达感应电源6供电，第一STM8S103控制器 1采用市场上通用的具有高级STM8内核的基础型16MHzSTM8S8位单片机。

进一步的，在本实施例中，如图2所示，所述第一STM8S103控制器1的芯片管脚PA1和管脚PA2连接所述UART接口3，所述第一STM8S103控制器1的芯片管脚PA3连接所述I²C接口2。

进一步的，在本实施例中，如图3所示，Sub-1G通讯模块4包括一 sub1G无线网关和若干个与sub1G无线网关相无线连接的sub1G无线终端节点， sub1G无线网关无线连接有一远程服务平台；所述sub1G无线网关包括一主控器，主控器连接有一485通讯接口、一时钟模块和一电源输入模块，在主控器上内嵌有一WIFI网口和一ETH网口，主控器连接有一通讯无线网络模块和若干个sub1G无线射频收发器；所述sub1G无线终端节点包括有一MCU控制器，MCU控制器连接有一UART通讯接口和一sub1G无线射频发送器，sub1G无线射频发送器与sub1G无线射频收发器通过私有通讯协议相无线连接；所述 sub1G无线网关通过WIFI网口、ETH网口或通讯无线网络模块与远程服务平台相无线连接。

进一步的，在本实施例中，如图3所示，所述UART通讯接口，用于接收数据；所述MCU控制器，用于将UART通讯接口接收到的数据，并对数据进行打包处理，将打包处理后的数据通过sub1G无线射频发送器发送出去；所述远程服务平台上内嵌有MQTT服务器，MQTT服务器上设有第三方平台开发数据接口和安装有对应APP数据接口；所述通讯无线网络模块包括2G通讯模块、 3G通讯模块和4G通讯模块。

进一步的，在本实施例中，如图3所示，采用本实用新型的Sub-1G通讯模块4，使用时，UART通讯接口接收到的信号，MCU控制器对接收到的数据信号进行打包处理，并将数据信号通过sub1G无线射频发送器发送出去，通过通过私有通讯协议数据信号传送给了sub1G无线网关，sub1G无线网关的 sub1G无线射频收发器接收到数据信号，主控器通过通过WIFI网口、ETH网口或通讯无线网络模块将数据信号发送给远程服务平台，远程服务平台3中的MQTT服务器可将信号发送给第三方平台或安装有对应APP的无线终端，在使用中控制器协调的sub1G无线射频收发器并行处理信息，任意一个sub1G无线射频收发器接收到数据后，都可以通过任意一个sub1G无线射频收发器进行回复。

进一步的，在本实施例中，如图4所示，所述无线区域控制器100包括第一第二STM8S103控制器101及设置在第一第二STM8S103控制器101上的 RS232/RS485接口102、UART2接口103和UART3接口104，所述第一第二 STM8S103控制器101通过UART2接口103连接有Sub-1G通讯模块，该Sub- 1G通讯模块通过短距离无线通讯的方式与无线车辆探测器200的Sub-1G通讯模块4无线通信连接。

进一步的，在本实施例中，如图5所示，所述磁阻传感器5的线圈两端分别连接所述I²C接口2上，磁阻传感器5的三种基本类型，电感式传感器、变压器式传感器和电涡流式传感器都可制成转速传感器。电感式转速传感器应用较广，它利用磁通变化而产生感应电势，其电势大小取决于磁通变化的速率。这类传感器按结构不同又分为开磁路式和闭磁路式两种。开磁路式转速传感器结构比较简单，输出信号较小，不宜在振动剧烈的场合使用。闭磁路式转速传感器由装在转轴上的外齿轮、内齿轮、线圈和永久磁铁构成。内、外齿轮有相同的齿数。当转轴连接到被测轴上一起转动时，由于内、外齿轮的相对运动，产生磁阻变化，在线圈中产生交流感应电势。测出电势的大小便可测出相应转速值。

进一步的，在本实施例中，如图6所示，所述启动器8包括微动开关 KEY、电容C1和电阻R1，所述第一STM8S103控制器1的PWM接口通过微动开关KEY连接3.3V电源，电容C1和电阻R1分别连接在所述第一 STM8S103控制器1的PWM接口与地之间，每添加一个新的终端设备，都需要向网关发送入网请求，网关会自动给设备分配一个唯一的ID，通过此ID，借助智能手机可以精确地控制或查询设备，每个设备发送入网请求都是通过无线车辆探测器触发，无线车辆探测器触发前后，该PWM接口或I/O发生由低电平到高电平的变化，控制器可以检测到电平变化，进而通过无线向网关发送入网请求数据帧。

进一步的，在本实施例中，如图7所示，所述指示灯9包括LED灯，所述LED灯的阳极通过第二电阻连接3.3V电源，LED灯的阴极连接 STM8S103芯片3的I/O口。为了区分同类终端设备位置，每个终端控制器配有指示灯。

进一步的，在本实施例中，如图8所示，所述微波雷达感应电源6包括 C5、C2、C3、C4、C1、Q1、C6、C7、R4，所述C5、C2、C3、C4并联后与 R1、R2、R3串联，所述C1的一端与R2连接，所述Q1的基极与去耦线路板天线连接，集电极与背面覆铜板连接，发射极与回形天线连接，所述C6、 C7、R4并联后与R5、C8串联。

进一步的，在本实施例中，如图8所示，为微波雷达感应电源电路图，所述微波雷达感应电源6包括C5、C2、C3、C4、C1、Q1、C6、C7、R4，所述 C5、C2、C3、C4并联后与R1、R2、R3串联，所述C1的一端与R2连接，所述Q1的基极与去耦线路板天线连接，集电极与背面覆铜板连接，发射极与回形天线连接，所述C6、C7、R4并联后与R5、C8串联，所述回形天线的背面不敷覆铜板。

设计原理：

本电路采用微波感应原理实现，任何波都有反射的特性，当一定频率的波碰到阻挡物的时候，就会有一部分的波被反射回来，如果阻挡物是静止的，反射波的波长就是恒定的，如果阻挡物是向波源运动，反射波的波长就比波源的波长来得短，如果阻挡物是向远离波源的方向运动，反射波的波长就比波源的波长来的长，波长的变化，就意味着频率的变化，微波感应正是通过反射波的变化知道有运动物体逼近或远离的。

工作原理：

电源通电后由Q4，Z1组成的稳压电路提供5V电源供高频三极管Q1及 S型天线板工作，由其组成的天线发射电路向空间发射恒定的微波信号(频率约 2.4G)，当有人或物体靠近时恒定的波形受到反射波形改变，集成电路U2将此信号通过放大比较后从其2脚输出一个5V的高电平，5V高电平驱动开关三极管Q3，Q3导通后由U1恒流IC及T1高频变压器输出的恒流电流从Q3CE极流出LED灯亮，U2有信号延时功能信号受到触发后的一个周期内(如无重复触发)5V高电平输出20秒，如果一个周期内只触发了一次则芯片延时20秒后自动关断2脚的输出高电平信号，从而切断流过Q3的电流LED灯灭，如波形受到重复触发则延时时间累积，至到没信号时延时结束灯灭。

进一步的，在本实施例中，如图8所示，所述微波雷达感应电源6利用多普勒效应原理，人体或移动物体进入时，自动感应满负荷工作，人来灯亮，人走灯延时时间：2秒-60秒可调，可加光控元件，光线较高时不感应，光线较低时，当光强低于10LUX时开启感应功能；感应距离为1-9米；适用于地下停车场，商场，楼梯等长照明场所；隔离型，宽电压输入90-265V，可适合全球各地地方的电压；此款电源可以做双亮型与亮灭型两种模式。

进一步的，在本实施例中，如图9所示，图9为整体实施流程图，系统上电复位后，首先进行IO、UART的初始化，并设置INT0外部中断为下降沿触发模式，其中，UART与无线Sub1G模块连接，通过无线的方式与车位控制器通讯，接着通过I2C接口获取磁阻传感器的三轴数据，并进行背景磁场的建立，用于后面的车辆检测其基准值。然后系统进入while循环，因为系统采用锂电池供电，所以采用了深度掉电的模式来节电，以使系统能够连续运行一年以上的时间。

进一步的，在本实施例中，如图10所示，图10为外部中断INT0流程图，外部中断INT0函数时INT0引脚硬件检测到下降沿信号时自动触发，同时唤醒MCU，其中，可设一个变量来判断本次唤醒电源电压检测周期是否到达，如果到达则进行电压的检测，大概推断电池是否亏电。如果电池电压低于临界值，判断为电池电量低，需更换电池，将电量低的信号通过Sub1G无线发送至车位探测器。

进一步的，在本实施例中，如图11所示，图11为UART接口中断流程图， UART中断流程，UART与Sub1G模块连接通讯，当中断发生后，检测该中断是接收中断还是发送中断，如果是接收中断，判断接收的数据桢是否符合约定好的通讯协议，如果符合，将接收到车位控制器指令标志位g_ltv_flag置位，如果不符合丢弃数据；如果是发送中断，则将需要发送的数据移入发送缓冲区等待硬件串口将数据发送出去。

综上所述，在本实施例中，按照本实施例的基于Sub1G的无线车辆探测器，本实施例提供的基于Sub1G的无线车辆探测器，通过Sub-1G无线物联技术将该区域所有无线车辆探测器连接到该区域内的区域控制器内，实时获取该区域下所有车位信息，采用磁阻传感器能检测出车辆对地磁场扰动的特性，并通过功耗较低、传输距离较远的Sub1G无线模块将数据传输给无线区域控制器， Sub1G相对于Zigbee频率更低，功耗更低，传输距离更远，而且物料成本也比 Zigbee模块要低很多，可应用于露天或地下智能停车场诱导系统，或者作为路侧停车检测无线车辆检测装置、智能信号灯控制系统、交通车流量检测系统、电子警察系统、城市出入口管理、城市交通诱导系统等多重智能交通系统中，用以检测车辆的存在和行驶速度等。

以上所述，仅为本实用新型进一步的实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型所公开的范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于Sub1G的无线车辆探测器，包括第一STM8S103控制器(1)及设置在第一STM8S103控制器(1)上的I²C接口(2)和UART接口(3)，其特征在于：第一STM8S103控制器(1)通过UART接口(3)与Sub-1G通讯模块(4)电连接，Sub-1G通讯模块(4)通过短距离无线通讯的方式与无线区域控制器(100)无线通信连接，第一STM8S103控制器(1)通过I²C接口(2)与磁阻传感器(5)电连接，磁阻传感器(5)获取地磁场数据，第一STM8S103控制器(1)分别与启动器(8)和指示灯(9)电连接，启动器(8)和指示灯(9)分别与微波雷达感应电源(6)电连接，并由微波雷达感应电源(6)供电。

2.根据权利要求1所述一种基于Sub1G的无线车辆探测器，其特征在于：所述第一STM8S103控制器(1)的芯片管脚PA1和管脚PA2连接所述UART接口(3)，所述第一STM8S103控制器(1)的芯片管脚PA3连接所述I²C接口(2)。

3.根据权利要求1或2所述一种基于Sub1G的无线车辆探测器，其特征在于：所述无线区域控制器(100)包括第二STM8S103控制器(101)及设置在第二STM8S103控制器(101)上的RS232/RS485接口(102)、UART2接口(103)和UART3接口(104)。

4.根据权利要求3所述一种基于Sub1G的无线车辆探测器，其特征在于：所述第二STM8S103控制器(101)通过UART2接口(103)连接有Sub-1G通讯模块，该Sub-1G通讯模块通过短距离无线通讯的方式与无线车辆探测器(200)的Sub-1G通讯模块(4)无线通信连接。

5.根据权利要求1或2所述一种基于Sub1G的无线车辆探测器，其特征在于：所述磁阻传感器(5)的线圈两端分别连接所述I2C接口(2)上。

6.根据权利要求1或2所述一种基于Sub1G的无线车辆探测器，其特征在于：所述启动器(8)包括微动开关KEY、电容C1和电阻R1，所述第一STM8S103控制器(1)的PWM接口通过微动开关KEY连接3.3V电源，电容C1和电阻R1分别连接在所述第一STM8S103控制器(1)的PWM接口与地之间。

7.根据权利要求1所述一种基于Sub1G的无线车辆探测器，其特征在于：所述微波雷达感应电源(6)包括C5、C2、C3、C4、C1、Q1、C6、C7、R4，所述C5、C2、C3、C4并联后与R1、R2、R3串联，所述C1的一端与R2连接，所述Q1的基极与去耦线路板天线连接，集电极与背面覆铜板连接，发射极与回形天线连接，所述C6、C7、R4并联后与R5、C8串联。