自動門人流量檢測系統設計

陳建澤

摘 要 本設計以AVR單片機作為自動門系統的控制處理器，自動門控制系統具有多個不同功能的傳感器和模塊，系統除了實現門禁的自動控制、防火防盜等，還負責對人流量進行統計和對世紀日歷進行控制，并在液晶顯示器上顯示進出人流量及對應時間。該設計系統具有成本低的優勢，能解決人員連續進入的人流量檢測，試驗結果表明，該設計系統能準確檢測進出自動門的人流量，為安防監控系統提供了可靠的參考數據。

關鍵詞 自動門;人流量;光電開關;檢測

1系統方案設計

自動門系統一般包含熱釋電/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，本文設計了一種使用光電開關檢測人流量的低成本方案。

1.1 基于光電開關的人流量統計方案設計

該模塊一般安裝在自動門的其中一側。本設計采用2組，每組3個并排光電開關按一定的間隔和一定的高度排列在自動門一側，當光電開關的光線被遮蔽時，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個光電開關進行信號的檢測。如果從自動門由內到外出現連續3個低電平脈沖，則認為有人走了出來;如果從自動門由外到內連續出現3個低電平脈沖，則認為有人進入室內[1]。

由于光電開關是不可能解決多人并排行走的特殊情況，所以使用光電開關只能粗略統計進出人流量。如果需要精確統計進出人流量，應該使用攝像技術，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即可實現人流量的精確統計，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，所以本設計使用了6組光電開關來解決多人連續進入等干擾。

1.2 液晶顯示模塊設計

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系統軟硬件設計

2.1 人流量統計硬件電路設計

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

人流量統計使用了兩組每組3個光電開光對進出會場的人流量進行統計，若使用軟件實現，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觸發器構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生的干擾。有人連續經過3個光電開關時，輸出端都會產生一個跳變的電平，這樣每組只需要一個I/O檢測即可，大大節省了MCU的資源[3]。

2.2 人流量統計程序設計

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

圖1 人流量統計電路原理圖

3系統調試

統計人流量時，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當成兩個MCU使用。因為MCU在執行其他指令的時候，定時器是繼續工作的，這樣可以設置一個10ms周期的定時器，然后利用溢出中斷去處理人流量的統計的工作。經測試，人流量結果在液晶屏能準確分行顯示，達到預期效果。

4結束語

本文利用光電開關、單片機和D觸發器設計了人流量統計系統，所設計的自動門人流量統計系統具有成本低的優勢，解決了人員連續進入的統計不準確的問題，但對人員并排進入問題仍然需要改進。

參考文獻

[1] 馬潮. AVR單片機嵌入式系統原理與應用實踐[M].第2版.北京：北京航空航天大學出版社，2011：20-494.

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

[3] 王瑋.感悟設計：電子設計的經驗與哲理[M].北京：北京航空航天大學出版社，2009：114-140.

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