基于單片機和人體紅外線傳感器自動關(guān)門鎖門的裝置*

劉 帥 張志永 周 英 劉會衡

(湖北文理學(xué)院物理與電子工程學(xué)院 湖北 襄陽 441053)

隨著我們國家日新月異的發(fā)展，生活節(jié)奏快，導(dǎo)致人們往往容易忽略生活中的一些細節(jié).針對公廁用后不手動沖便，文獻[1]設(shè)計了一款輔助沖便器.借鑒上述裝置的原理，針對出門不鎖門這一現(xiàn)象，筆者設(shè)計一款利用人體紅外傳感器和電力驅(qū)動的自動關(guān)門鎖門裝置，以解決此類問題.

1 系統(tǒng)總體設(shè)計以及工作原理

系統(tǒng)主要由STC89C52單片機、人體紅外線傳感器、電力驅(qū)動模塊組成.單片機將采集的信號傳到人體紅外傳感器，再將人體的紅外信號轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)由信號處理模塊處理.當傳感器檢測信號減弱或消失時，利用C語言編程控制單片機發(fā)出“請關(guān)門”的提示音，當人們關(guān)門后此裝置初始化或者休眠.若提示音提示后或信號消失一段時間檢測到門沒有關(guān),則利用提前編寫好的C語言代碼控制單片機進行電力驅(qū)動，對電動機進行控制，由電動機對門進行自動關(guān)閉.

系統(tǒng)主要由單片機模塊、紅外模塊、電機驅(qū)動模塊、語音提示模塊組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)組成框圖

本文以單片機開發(fā)板來模擬裝置工作，用步進電機模擬電機驅(qū)動如圖2所示；蜂鳴器模擬語音模塊如圖3所示；紅外傳感器模擬熱釋電傳器如圖4所示.

圖2 步進電機模塊原理圖

圖3 蜂鳴器模塊原理圖

圖4 紅外傳感器模塊原理圖

1.1 熱釋電人體紅外傳感器

熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管.由于熱電元件輸出的是電荷信號，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式.故引入的N溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏極形式來完成阻抗變換.

人體輻射的紅外線中心波長為9～10 μm，而探測元件的波長靈敏度在0.2～20 μm范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變.在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7～10 μm，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其他波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器 .

1.2 電機驅(qū)動模塊

裝置以達林頓管為基礎(chǔ)驅(qū)動電機的正反轉(zhuǎn)，它由完全對稱的兩部分組成.當A，B兩輸入端電平相反(一高一低)時，電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)；當兩輸入端電平一致(同高電平或同低電平)，電機停止轉(zhuǎn)動.

1.3 單片機模塊

熱釋電紅外自動關(guān)門鎖門裝置基于STC89C52單片機控制.STC89C52單片機具有8K字節(jié)Flash,具有8位CPU.具有靈活性、高效性.此單片機能夠?qū)⑷梭w所發(fā)出的紅外線信號首先通過傳感器檢測并轉(zhuǎn)換為晶體管邏輯電平, 然后將晶體管邏輯電平信號發(fā)送給單片機處理，處理后的信號驅(qū)動電機.

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)的軟件流程如圖5所示.此裝置以STC89C52單片機為主控制器，通過人體紅外傳感器將紅外信號轉(zhuǎn)變成電信號.當沒有檢測到信號，通過早前寫好代碼編程向電動機發(fā)出“關(guān)門”指令，電機驅(qū)動關(guān)門后進入初始化；當檢測到人體紅外信號，通過C語言編程進行“關(guān)門”語音提示，如果關(guān)門則進入初始化，否則，將執(zhí)行第一種指令.

圖5 程序流程圖

3 結(jié)束語

雖然現(xiàn)代防盜門大大地降低了盜竊事件發(fā)生，但人們忘記鎖門卻讓罪犯乘虛而入.此裝置是集單片機、紅外線傳感器、電機驅(qū)動為一體的智能控制系統(tǒng).裝置體積小，安裝方便.能夠有效地減少意識差、疏忽等原因造成的經(jīng)濟損失.家庭、學(xué)校、公司等場所都可以廣泛使用.