目前，碼頭上大多采用的是人工指揮集裝箱的裝載，其缺點是效率很低，影響集裝箱的裝卸速度，不利于整個港口的高速運作。若在橋吊兩側(cè)安裝“人眼”(攝像頭)，在集裝箱卡車(以下簡稱集卡)內(nèi)安裝接收設(shè)備，則使成本大大增加。這里所設(shè)計的集裝箱車輛碼頭裝卸定位系統(tǒng)與人工方式或視頻定位方式相比有許多突出的優(yōu)點：定位精確、反應(yīng)速度快、成本低、操作方便、減小了工人的工作強度，并顯著提高了工作效率。
1系統(tǒng)設(shè)計方案
　　根據(jù)上海港口機械場提供的資料，集裝箱有20英尺和40英尺兩種型號，卡車可能的目標位置有三個(前車、中車、后車)，所以系統(tǒng)在相應(yīng)的位置上都安裝了位置探測裝置，可由橋吊司機通過無線遙控鍵盤來選擇當(dāng)前車所要停的目標位置，而其他位置上的探測裝置則處于休眠狀態(tài)以降低功耗，延長系統(tǒng)使用壽命。
　　為了使司機能快速停準位置，提高整個港口的運行效率，本系統(tǒng)在每個目標位置前6米、1米處分別發(fā)出第一、第二預(yù)警信號，告訴司機目標位置正逐步接近。萬一集卡超出定點位置，將給出對應(yīng)提示(紅綠燈)，要求司機適當(dāng)?shù)管?，直至到達正確位置。

　　系統(tǒng)組成框圖如圖1所示，由處理系統(tǒng)、無線發(fā)射模塊和顯示系統(tǒng)組成。本系統(tǒng)在第一預(yù)告區(qū)采用了紅外檢測的方法，若紅外光被反射回來，說明可能有集卡駛?cè)?，點亮紅燈，并啟動第二預(yù)告區(qū)的檢測裝置；該裝置采用了激光檢測方法，光敏檢測管若檢測到從集卡上的特殊反射鏡(該鏡面可以使得任意發(fā)射方向的激光按照原路返回)反射回的信號，則說明的確有集卡進入(其他物體反射回的光很弱，對本系統(tǒng)無干擾，即使是平面鏡，由原路返回的概率也很小，很難引起誤觸發(fā))，點亮黃燈，以提示司機離目標位置還有1m，同時啟動目標位置定位裝置，若在一定時間內(nèi)沒有檢測到被反射回的信號，則說明進入第一預(yù)告區(qū)的不是集卡，系統(tǒng)自動復(fù)位；目標位置的定位也是通過激光來實現(xiàn)的，若集卡經(jīng)過目標位置一次，則紅燈點亮一次(200ms)，若集卡停在了目標位置，則紅燈一直亮著，司機即可從紅燈的亮暗來判斷是否到達目標位置。當(dāng)集卡裝卸完畢后，系統(tǒng)自動復(fù)位。
2 硬件設(shè)計
　　本系統(tǒng)利用ATmega8L實現(xiàn)小功率激光和紅外的調(diào)制與解調(diào)，與專用編解碼芯片(5026、5027，PT2262、PT2272等)相比，前者靈活度更好，速度更快。例如PT2262和PT2272，對0、1編碼是固定的，每個編碼的長度為1.31ms， 12個編碼作為一組，每次重復(fù)發(fā)送兩組編碼(PT2272兩次都接收正確才認可)，間隔大約為5ms，這樣每組編碼維持的時間有將近40ms，若反射鏡寬度為5cm，為保證正確接收，車速最高為0.05m/0.08s=0.625m/s，這樣對于以大于1m/s速度行駛的汽車，漏檢率就很高，因此要縮短編碼時間，減少編碼位數(shù)。本系統(tǒng)采用了兩片ATmega8單片機分別進行軟件編碼與解碼，編碼解碼可根據(jù)要求自定義(詳見軟件部分)，不僅提高了效率，而且大大減少了外圍器件，整個系統(tǒng)簡潔而且功能性強。硬件框圖如圖2所示。

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2.1 紅外探測單元
　　紅外發(fā)射管采用常用的發(fā)射管，接收采用市場上極其普遍的紅外接收模塊" title="接收模塊">接收模塊(只有三只引腳),簡單易調(diào)，能夠?qū)?0kHz調(diào)制信號直接解調(diào)，其電路圖如圖3所示。
2.2 激光檢測單元
　　可見光接收沒有現(xiàn)成模塊，本系統(tǒng)采用了2CU作為光敏接收管， CX20106作為前置放大芯片。它可以完成對遙控信號的前置放大、限幅放大、帶通濾波、峰值檢波和波形整形等，其電路圖如圖4所示。

2.3 無線發(fā)射接收單元
　　發(fā)射部分采用進口聲表諧振器穩(wěn)頻，頻率一致性非常好，穩(wěn)定度極高，工作頻率為315MHz。接收部分采用超再生接收方式，具有電路簡單、成本低廉的優(yōu)點,所以被廣泛采用。
3 軟件設(shè)計
　　整個系統(tǒng)的軟件構(gòu)架分為發(fā)送和接收兩大模塊，由兩塊ATmega8芯片分別控制。發(fā)送單片機主要用來發(fā)送調(diào)制過的紅外編碼信息，而接收單片機主要用來解調(diào)由反射介質(zhì)反射回的紅外編碼信號并根據(jù)收到的無線接收模塊信息控制整個系統(tǒng)工作，判斷是否有物體進入紅外預(yù)檢區(qū)、第二預(yù)檢區(qū)和第三預(yù)檢區(qū)，并根據(jù)當(dāng)前物體狀態(tài)在顯示單元上作出相應(yīng)的指示。其詳細軟件流程如圖5、圖6所示。

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3.1 編碼格式
　　由計數(shù)器1產(chǎn)生40kHz的PWM波，設(shè)置PWM的比較值即可改變占空比，在該系統(tǒng)中設(shè)置占空比為1:4，這樣可使系統(tǒng)功耗降低，激光管、紅外管的壽命延長。編碼格式如圖7所示。