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基于蓝牙的低功耗智能车位锁系统设计

【摘要】:由于近年来汽车保有量与停车位的增长速率不成正比,停车位的抢夺已经成为一个热门的社会话题,随之出现的车位锁为这一社会问题提供了良好的解决方案。针对传统手动车位锁使用不便以及现有智能车位锁功耗大、安全系数低等弊端,本文旨在利用低功耗蓝牙技术来设计一款感应式智能车位锁。整套智能车位锁系统主要由BLE4.0电子标签和车位锁控制端两大部分构成,本课题根据具体的项目需求,以低功耗蓝牙技术为核心设计了系统实现方案,并据此完成了整套硬件电路以及相应软件的研究、设计与实现。整套系统的硬件电路基于低功耗蓝牙处理器nRF51822设计,集成了驱动、地磁车位检测、过流保护、报警等外围硬件电路,具有性能稳定、抗干扰能力强等特点。本课题将地磁检测技术引入到车位检测模块设计中,采用AMR各向异性磁阻传感器HMC5883L,完成了从地磁信号采集、处理、状态机车位检测以及基准磁场值重置等一系列程序的设计,并改进Knaian和Coleri的车辆检测算法以适应本课题的需求。在无线传输方面采用蓝牙通信方案,对蓝牙通信链路采用连接时触发配对的方式进行加密,并设计本课题专用的数据协议格式进行信息的交互,较以往的红外遥控和RFID无线传输方案通信链路更加安全,同时也为未来车位锁组网和远程控制奠定了基础。另外,本课题还利用nRF51822的蓝牙发射功率可调节功能设计了正常收发和低功耗两种工作模式,通过在车位锁具体应用场景进行工作模式切换以尽可能的降低系统功耗。最后,根据系统功能设计智能车位锁正常工作的while(1)小系统,以协调处理各个工作模块的稳定运行。在根据软硬件方案设计完成电路板的焊接以及程序的编写与调试之后,本课题分别从通讯距离、车位检测正确率、整机功能和功耗等方面对所设计的智能车位锁系统进行了测试与分析。结果表明本课题所设计的智能车位锁的遥控距离、车位检测功能以及功耗都满足指标要求。

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