自動(dòng)門人流量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳建澤

摘 要 本設(shè)計(jì)以AVR單片機(jī)作為自動(dòng)門系統(tǒng)的控制處理器，自動(dòng)門控制系統(tǒng)具有多個(gè)不同功能的傳感器和模塊，系統(tǒng)除了實(shí)現(xiàn)門禁的自動(dòng)控制、防火防盜等，還負(fù)責(zé)對(duì)人流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和對(duì)世紀(jì)日歷進(jìn)行控制，并在液晶顯示器上顯示進(jìn)出人流量及對(duì)應(yīng)時(shí)間。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有成本低的優(yōu)勢(shì)，能解決人員連續(xù)進(jìn)入的人流量檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)系統(tǒng)能準(zhǔn)確檢測(cè)進(jìn)出自動(dòng)門的人流量，為安防監(jiān)控系統(tǒng)提供了可靠的參考數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞 自動(dòng)門;人流量;光電開關(guān);檢測(cè)

1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

自動(dòng)門系統(tǒng)一般包含熱釋電/微波人物檢測(cè)、防火檢測(cè)、防盜檢測(cè)，具有人流量檢測(cè)功能的自動(dòng)門因成本等原因并不多見，為此，本文設(shè)計(jì)了一種使用光電開關(guān)檢測(cè)人流量的低成本方案。

1.1 基于光電開關(guān)的人流量統(tǒng)計(jì)方案設(shè)計(jì)

該模塊一般安裝在自動(dòng)門的其中一側(cè)。本設(shè)計(jì)采用2組，每組3個(gè)并排光電開關(guān)按一定的間隔和一定的高度排列在自動(dòng)門一側(cè)，當(dāng)光電開關(guān)的光線被遮蔽時(shí)，會(huì)輸出一個(gè)低電平脈沖。利用單片機(jī)6個(gè)I/O口對(duì)2組共6個(gè)光電開關(guān)進(jìn)行信號(hào)的檢測(cè)。如果從自動(dòng)門由內(nèi)到外出現(xiàn)連續(xù)3個(gè)低電平脈沖，則認(rèn)為有人走了出來;如果從自動(dòng)門由外到內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)3個(gè)低電平脈沖，則認(rèn)為有人進(jìn)入室內(nèi)[1]。

由于光電開關(guān)是不可能解決多人并排行走的特殊情況，所以使用光電開關(guān)只能粗略統(tǒng)計(jì)進(jìn)出人流量。如果需要精確統(tǒng)計(jì)進(jìn)出人流量，應(yīng)該使用攝像技術(shù)，收集人體輻射的電磁能，并使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析。但是由于自動(dòng)門是一種普及化的裝置，所以考慮到實(shí)際應(yīng)用和成本問題，在沒有特殊要求的情況下，可以滿足基本需求。

另外，如果是單通道的自動(dòng)門，只需要兩個(gè)光電開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)人流量的精確統(tǒng)計(jì)，但是往往自動(dòng)門時(shí)完全打開，在超市、銀行等場(chǎng)所，人流量往往較大，所以本設(shè)計(jì)使用了6組光電開關(guān)來解決多人連續(xù)進(jìn)入等干擾。

1.2 液晶顯示模塊設(shè)計(jì)

液晶顯示模塊安裝在方便查看時(shí)間和人流量的位置。液晶器件采用1602，在人流量顯示界面，第一行人員進(jìn)入數(shù)量，顯示格式為“inside：----”，共占用15個(gè)顯示位。第二行顯示外出人流量，顯示格式為“outside：----”[2]。

2系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

2.1 人流量統(tǒng)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)

該電路由6組光電開關(guān)組成，利用單片機(jī)6個(gè)I/O口對(duì)6組光電開關(guān)進(jìn)行信號(hào)的檢測(cè)，若檢測(cè)到連續(xù)6個(gè)低電平脈沖，則認(rèn)為有人進(jìn)出。人流量統(tǒng)計(jì)模塊的電路原理圖如圖1所示。

人流量統(tǒng)計(jì)使用了兩組每組3個(gè)光電開光對(duì)進(jìn)出會(huì)場(chǎng)的人流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，若使用軟件實(shí)現(xiàn)，則需要采用輪詢的方式，這樣大大浪費(fèi)了MCU的資源，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單并且可以排除干擾的方法。本文使用3個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成的人流量檢測(cè)脈沖輸出電路，這個(gè)電路既有方向性，又可以排除多人同時(shí)行走的產(chǎn)生的干擾。有人連續(xù)經(jīng)過3個(gè)光電開關(guān)時(shí)，輸出端都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)跳變的電平，這樣每組只需要一個(gè)I/O檢測(cè)即可，大大節(jié)省了MCU的資源[3]。

2.2 人流量統(tǒng)計(jì)程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)上電后首先初始化，包括時(shí)間模塊初始化、液晶模塊初始化、報(bào)警系統(tǒng)模塊初始化等，然后系統(tǒng)讀取時(shí)間信息并發(fā)送給系統(tǒng)，人流量統(tǒng)計(jì)信息和時(shí)間會(huì)實(shí)時(shí)在液晶模塊顯示[4]。

圖1 人流量統(tǒng)計(jì)電路原理圖

3系統(tǒng)調(diào)試

統(tǒng)計(jì)人流量時(shí)，最終選擇定時(shí)器模擬MCU的辦法。這種辦法的好處是可以使一個(gè)MCU當(dāng)成兩個(gè)MCU使用。因?yàn)镸CU在執(zhí)行其他指令的時(shí)候，定時(shí)器是繼續(xù)工作的，這樣可以設(shè)置一個(gè)10ms周期的定時(shí)器，然后利用溢出中斷去處理人流量的統(tǒng)計(jì)的工作。經(jīng)測(cè)試，人流量結(jié)果在液晶屏能準(zhǔn)確分行顯示，達(dá)到預(yù)期效果。

4結(jié)束語(yǔ)

本文利用光電開關(guān)、單片機(jī)和D觸發(fā)器設(shè)計(jì)了人流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門人流量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)具有成本低的優(yōu)勢(shì)，解決了人員連續(xù)進(jìn)入的統(tǒng)計(jì)不準(zhǔn)確的問題，但對(duì)人員并排進(jìn)入問題仍然需要改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬潮. AVR單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用實(shí)踐[M].第2版.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011：20-494.

[2] 李朝清.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].第3版.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005：17-145.

[3] 王瑋.感悟設(shè)計(jì)：電子設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)與哲理[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009：114-140.

[4] 楊永才，何國(guó)興，馬軍山.光電信息技[M].第2版.上海：東華大學(xué)出版社，2009：95-116.