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(jīng)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(yīng)。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(shè)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(nèi)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。
圖1 移動物體檢測電路Fig. 1 Moving objects detection circuit
圖2 多普勒效應(yīng)傳感器RD627Fig. 2 Effect sensor RD627
本系統(tǒng)由信號采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、Intel80C51BH單片機和指令執(zhí)行電路組成。先是用多普勒效應(yīng)傳感器RD627采集移動物體信號,通過AD7812轉(zhuǎn)換器將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,再利用Intel80C51BH單片機對數(shù)據(jù)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。
本設(shè)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(shè)備采用多普勒效應(yīng)傳感器RD627。RD627是利用超聲波多普勒效應(yīng)而制成的一種傳感器件。能將物體移動的位移信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號。在各種自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛[1]。
RD627是單列7腳直插式電路結(jié)構(gòu),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(chǎn)生的微波信號經(jīng)發(fā)射器由1 、2腳送至外接天線發(fā)射到空間,產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)放大。在第6腳即可得到與移動目標相應(yīng)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(nèi)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(diào)電壓(對于OP07A最大為25 μV),所以O(shè)P07在這里不需要額外的調(diào)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(shè)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(diào)零,在此也可省略。
經(jīng)過放大電路輸出的電壓必須要經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路才能被單片機處理,本設(shè)計中采用AD7812作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器[2]。AD7812是一種串行口的10位8通道逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。由于它是數(shù)據(jù)串行輸出,所以用這種A/D轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換啟動與軟件關(guān)斷特性。電路設(shè)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(jù)輸出DOUT與單片機P1.1口連接,數(shù)據(jù)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(zhuǎn)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(jù)讀取[4]。
Intel80C51BH單片機是美國Intel公司出產(chǎn)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(shè)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(zhuǎn)換電路Fig. 3 A / D converter circuit
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(qū)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
該系統(tǒng)按照模塊化進行設(shè)計。它是由多普勒移動檢測電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換成直流電壓信號并放大,由A/D轉(zhuǎn)換器電路將這模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,由單片機進行數(shù)據(jù)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]。
A/D轉(zhuǎn)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(jù)。初始化時將單片機的P1.4口置1,然后軟件啟動一次轉(zhuǎn)換過程即可。在轉(zhuǎn)換的過程中,由于任何模數(shù)轉(zhuǎn)換需要一定的時間來完成,所以在讀取數(shù)據(jù)時要有一定的時間延遲,本設(shè)計為3 μs,以確保轉(zhuǎn)換操作順利完成[7]。
圖6 軟件系統(tǒng)設(shè)計流程Fig. 6 Software design process
這個模塊主要包括單片機對A/D轉(zhuǎn)換模塊的控制、對數(shù)據(jù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換步驟;數(shù)據(jù)處理部分主要是將讀取的與物體移動相對應(yīng)的數(shù)字信號進行時間計數(shù),當時間超過事先設(shè)定值時發(fā)提示指令。當提示次數(shù)在一定的時間范圍內(nèi)累計超過設(shè)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。
文中主要設(shè)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(shè)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(shè)計電路簡單實用,實現(xiàn)方便,成本低,適合廣泛推廣。
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