利用多普勒效應傳感器RD627構成的停車場防盜報警系統(tǒng)

彭雪峰，李興霞，代治國

（佳木斯大學 商學院，黑龍江 佳木斯 154007）

隨著經濟的發(fā)展，人民的生活改善，汽家車越來越多地走進了平常百姓家。但是，私家車被盜事件也日益增多。傳統(tǒng)的停車場視頻監(jiān)控系統(tǒng)只是對停車場進行視頻圖像監(jiān)視并錄像。不會對異常情況進行智能分析和反應。特別是值班人員不可能時時緊盯著監(jiān)控屏幕。這樣就給犯罪分子以可乘之機。困此，這里設計了一種智能停車場防盜報警系統(tǒng)，系統(tǒng)能自動監(jiān)測移動的物體大致軌跡，當停車場內有人員逗留時會發(fā)出提示音樂，當人員逗留時間過長時發(fā)出報警音樂。這個系統(tǒng)配合視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用，可大大增強停車場防盜能力。

1 系統(tǒng)硬件設計

圖1 移動物體檢測電路Fig. 1 Moving objects detection circuit

圖2 多普勒效應傳感器RD627Fig. 2 Effect sensor RD627

本系統(tǒng)由信號采集電路、模數(shù)轉換器、Intel80C51BH單片機和指令執(zhí)行電路組成。先是用多普勒效應傳感器RD627采集移動物體信號，通過AD7812轉換器將采集到的模擬信號轉換成數(shù)字信號，再利用Intel80C51BH單片機對數(shù)據進行處理和分析并發(fā)出執(zhí)行指令，最后由執(zhí)行電路來執(zhí)行。

1.1 信號采集電路設計

本設計的移動信號采集及放大電路如圖1所示。

這里檢測信號的設備采用多普勒效應傳感器RD627。RD627是利用超聲波多普勒效應而制成的一種傳感器件。能將物體移動的位移信號轉換成相應的電信號。在各種自動控制系統(tǒng)中應用廣泛[1]。

RD627是單列7腳直插式電路結構，圖2是它的原理方框圖，它是由振蕩器、發(fā)射器、檢測器、多普勒信號放大器、限幅器及穩(wěn)壓電源電路等部分組成。振蕩器產生的微波信號經發(fā)射器由1 、2腳送至外接天線發(fā)射到空間，產生一個立體空間防區(qū)，當人或其它在該防區(qū)移動時，反射回來的微波信號與原信號之間將產生頻移，微弱的頻移信號通過檢測器處理后，獲得的多普勒信號再經放大。在第6腳即可得到與移動目標相應的電信號[2]。

RD627的使用電源電壓12 V；有效發(fā)射面積100 m2，靜態(tài)時6腳輸出電壓為6 V；在有效發(fā)射區(qū)內輸出電壓變化不小于±50 m V。

Op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器。由于OP07具有非常低的輸入失調電壓（對于OP07A最大為25 μV），所以OP07在這里不需要額外的調零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP07A為±2 nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A為300 V/mV）的特點。

這里RD627輸出的低頻信號由二極管IN4148和電容C4整流濾波后輸入運算放大器Op07的同相輸入端3腳。Op07起到放大物體移動電壓信號的作用，放大倍數(shù)設計為3倍。代表物體移動的電壓OT由Op07的輸出端6腳輸出。Rp2是用于調零，在此也可省略。

1.2 A/D轉換電路設計

經過放大電路輸出的電壓必須要經過模/數(shù)轉換電路才能被單片機處理，本設計中采用AD7812作為模數(shù)轉換器[2]。AD7812是一種串行口的10位8通道逐次逼近型A/D轉換器。由于它是數(shù)據串行輸出，所以用這種A/D轉換器能節(jié)省單片機輸入引腳，而且它有8個輸入通道可以同時采集8路模擬電壓，這都可以用來進一步系統(tǒng)功能開發(fā)，它還具有軟件轉換啟動與軟件關斷特性。電路設計如圖3所示[3]。CREF接10 nF電容，傳送同步TFS與接收同步RFS與單片機P1.0口連接，數(shù)據輸出DOUT與單片機P1.1口連接，數(shù)據輸入DIN與單片機P1.2口連接，讀取時鐘SCLK與單片機P1.3口連接，轉換起動CONVST與單片機P1.4口連接[3]。這樣就很容易由單片機來控制串行數(shù)據讀取[4]。

1.3 單片機處理器電路設計

Intel80C51BH單片機是美國Intel公司出產的實用性很強的8位單片機它有4kROM和64Keprom，21個特殊功能寄存器，很適合作為本設計處理器[4]。單片機處理電路如圖4所示。由單片機P1口的前5位來接收和控制來至AD7812信號，由P0口的前2位輸出執(zhí)行指令，其中P0.0用來執(zhí)行提示指令P0.1用來執(zhí)行報警指令[5]。

圖3 模/數(shù)轉換電路Fig. 3 A / D converter circuit

1.4 執(zhí)行電路設計

HY-3音樂集成電路是一種多首音樂信號發(fā)生器，其ROM 陣列規(guī)模較大，可存儲8～12首樂曲，并可顯示出不同樂器的音色。它的輸出功率較大，可直接驅動揚聲器發(fā)出樂曲聲。

圖4 80C51BH單片機控制電路Fig. 4 80C51BH single chip control circuit

由單片機P0.0或P0.1發(fā)出的指令信號送至HY-3的觸發(fā)輸入端8腳。如圖5所示。

圖5 動作執(zhí)行電路Fig. 5 Action Implementation Circuit

2 系統(tǒng)軟件設計

該系統(tǒng)按照模塊化進行設計。它是由多普勒移動檢測電路、A/D轉換器、數(shù)據處理和執(zhí)行輸出4個模塊組成。便于擴展。其具體流程是這樣的：先由多普勒傳感器檢測物體移動電路將物體移動的信號轉換成直流電壓信號并放大，由A/D轉換器電路將這模擬電壓信號轉換成數(shù)字信號，由單片機進行數(shù)據分析、處理和判斷。當條件符合時啟動提示報警電路，如圖6所示[6]。

2.1 A/D轉換器模塊

A/D轉換器在啟動之前要對其進行初始化，否則不能讀取正常的數(shù)據。初始化時將單片機的P1.4口置1，然后軟件啟動一次轉換過程即可。在轉換的過程中，由于任何模數(shù)轉換需要一定的時間來完成，所以在讀取數(shù)據時要有一定的時間延遲，本設計為3 μs，以確保轉換操作順利完成[7]。

圖6 軟件系統(tǒng)設計流程Fig. 6 Software design process

2.2 中央處理器模塊

這個模塊主要包括單片機對A/D轉換模塊的控制、對數(shù)據處理以及對提示電路和報警電路的控制3個部分。

對A/D轉換器的控制主要包括對A/D的模擬通道選取地址寫入、清零和控制模數(shù)轉換步驟；數(shù)據處理部分主要是將讀取的與物體移動相對應的數(shù)字信號進行時間計數(shù)，當時間超過事先設定值時發(fā)提示指令。當提示次數(shù)在一定的時間范圍內累計超過設定值時發(fā)出報警指令，再由執(zhí)行電路完成提示和報警動作。

3 結束語

文中主要設計了一種停車場車輛防盜系統(tǒng)。它與現(xiàn)在的視頻防盜系統(tǒng)并 用，具有很多優(yōu)點：系統(tǒng)測量范圍寬，精確度高，采用模塊化設計思路，使用靈活，系統(tǒng)參數(shù)可以修改。系統(tǒng)可以擴展為點陣式測量，設計電路簡單實用，實現(xiàn)方便，成本低，適合廣泛推廣。

[1] 金發(fā)慶.傳感器技術與應用[M].2版.北京:機械工業(yè)出版社,2006.

[2] 孫余凱,吳鳴山,項綺明.傳感器應用電路300例[M].北京：電子工業(yè)出版社,2008.

[3] 劉翔.基于單片機的自動溫度測量報警系統(tǒng)設計[J].電子設計工程,2011(1):125-127.LIU Xiang.Design for auto temperature alarm system based on SCM[J].Electronic Design Engineering,2011(1):125-127.

[4] 朱宇光.單片機應用新技術教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2000.

[5] 張振榮,晉明武,王毅平.MCS-51單片機原理及實用技術[M].北京:人民郵電出版社,2000.

[7] 張洪潤.單片機應用技術教程[M].北京:清華大學出版社,2000.

[6] 胡漢才.單片機原理及其接口技術[M].北京:清華大學出版社,2001.