陳建澤

摘 要 本設(shè)計以AVR單片機作為自動門系統(tǒng)的控制處理器，自動門控制系統(tǒng)具有多個不同功能的傳感器和模塊，系統(tǒng)除了實現(xiàn)門禁的自動控制、防火防盜等，還負(fù)責(zé)對人流量進行統(tǒng)計和對世紀(jì)日歷進行控制，并在液晶顯示器上顯示進出人流量及對應(yīng)時間。該設(shè)計系統(tǒng)具有成本低的優(yōu)勢，能解決人員連續(xù)進入的人流量檢測，試驗結(jié)果表明，該設(shè)計系統(tǒng)能準(zhǔn)確檢測進出自動門的人流量，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 自動門;人流量;光電開關(guān);檢測

1系統(tǒng)方案設(shè)計

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

1.1 基于光電開關(guān)的人流量統(tǒng)計方案設(shè)計

該模塊一般安裝在自動門的其中一側(cè)。本設(shè)計采用2組，每組3個并排光電開關(guān)按一定的間隔和一定的高度排列在自動門一側(cè)，當(dāng)光電開關(guān)的光線被遮蔽時，會輸出一個低電平脈沖。利用單片機6個I/O口對2組共6個光電開關(guān)進行信號的檢測。如果從自動門由內(nèi)到外出現(xiàn)連續(xù)3個低電平脈沖，則認(rèn)為有人走了出來;如果從自動門由外到內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)3個低電平脈沖，則認(rèn)為有人進入室內(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)計進出人流量。如果需要精確統(tǒng)計進出人流量，應(yīng)該使用攝像技術(shù)，收集人體輻射的電磁能，并使用計算機進行分析。但是由于自動門是一種普及化的裝置，所以考慮到實際應(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門，只需要兩個光電開關(guān)即可實現(xiàn)人流量的精確統(tǒng)計，但是往往自動門時完全打開，在超市、銀行等場所，人流量往往較大，所以本設(shè)計使用了6組光電開關(guān)來解決多人連續(xù)進入等干擾。

1.2 液晶顯示模塊設(shè)計

液晶顯示模塊安裝在方便查看時間和人流量的位置。液晶器件采用1602，在人流量顯示界面，第一行人員進入數(shù)量，顯示格式為“inside：----”，共占用15個顯示位。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

2.1 人流量統(tǒng)計硬件電路設(shè)計

該電路由6組光電開關(guān)組成，利用單片機6個I/O口對6組光電開關(guān)進行信號的檢測，若檢測到連續(xù)6個低電平脈沖，則認(rèn)為有人進出。人流量統(tǒng)計模塊的電路原理圖如圖1所示。

人流量統(tǒng)計使用了兩組每組3個光電開光對進出會場的人流量進行統(tǒng)計，若使用軟件實現(xiàn)，則需要采用輪詢的方式，這樣大大浪費了MCU的資源，因此需要設(shè)計一個簡單并且可以排除干擾的方法。本文使用3個D觸發(fā)器構(gòu)成的人流量檢測脈沖輸出電路，這個電路既有方向性，又可以排除多人同時行走的產(chǎn)生的干擾。有人連續(xù)經(jīng)過3個光電開關(guān)時，輸出端都會產(chǎn)生一個跳變的電平，這樣每組只需要一個I/O檢測即可，大大節(jié)省了MCU的資源[3]。

2.2 人流量統(tǒng)計程序設(shè)計

系統(tǒng)上電后首先初始化，包括時間模塊初始化、液晶模塊初始化、報警系統(tǒng)模塊初始化等，然后系統(tǒng)讀取時間信息并發(fā)送給系統(tǒng)，人流量統(tǒng)計信息和時間會實時在液晶模塊顯示[4]。

圖1 人流量統(tǒng)計電路原理圖

3系統(tǒng)調(diào)試

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

4結(jié)束語

本文利用光電開關(guān)、單片機和D觸發(fā)器設(shè)計了人流量統(tǒng)計系統(tǒng)，所設(shè)計的自動門人流量統(tǒng)計系統(tǒng)具有成本低的優(yōu)勢，解決了人員連續(xù)進入的統(tǒng)計不準(zhǔn)確的問題，但對人員并排進入問題仍然需要改進。

參考文獻

[1] 馬潮. AVR單片機嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用實踐[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：電子設(shè)計的經(jīng)驗與哲理[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.