自动门人流量检测系统设计

陈建泽

摘 要 本设计以AVR单片机作为自动门系统的控制处理器，自动门控制系统具有多个不同功能的传感器和模块，系统除了实现门禁的自动控制、防火防盗等，还负责对人流量进行统计和对世纪日历进行控制，并在液晶显示器上显示进出人流量及对应时间。该设计系统具有成本低的优势，能解決人员连续进入的人流量检测，试验结果表明，该设计系统能准确检测进出自动门的人流量，为安防监控系统提供了可靠的参考数据。

关键词 自动门;人流量;光电开关;检测

1系统方案设计

自动门系统一般包含热释电/微波人物检测、防火检测、防盗检测，具有人流量检测功能的自动门因成本等原因并不多见，为此，本文设计了一种使用光电开关检测人流量的低成本方案。

1.1 基于光电开关的人流量统计方案设计

该模块一般安装在自动门的其中一侧。本设计采用2组，每组3个并排光电开关按一定的间隔和一定的高度排列在自动门一侧，当光电开关的光线被遮蔽时，会输出一个低电平脉冲。利用单片机6个I/O口对2组共6个光电开关进行信号的检测。如果从自动门由内到外出现连续3个低电平脉冲，则认为有人走了出来;如果从自动门由外到内连续出现3个低电平脉冲，则认为有人进入室内[1]。

由于光电开关是不可能解决多人并排行走的特殊情况，所以使用光电开关只能粗略统计进出人流量。如果需要精确统计进出人流量，应该使用摄像技术，收集人体辐射的电磁能，并使用计算机进行分析。但是由于自动门是一种普及化的装置，所以考虑到实际应用和成本问题，在没有特殊要求的情况下，可以满足基本需求。

另外，如果是单通道的自动门，只需要两个光电开关即可实现人流量的精确统计，但是往往自动门时完全打开，在超市、银行等场所，人流量往往较大，所以本设计使用了6组光电开关来解决多人连续进入等干扰。

1.2 液晶显示模块设计

液晶显示模块安装在方便查看时间和人流量的位置。液晶器件采用1602，在人流量显示界面，第一行人员进入数量，显示格式为“inside：----”，共占用15个显示位。第二行显示外出人流量，显示格式为“outside：----”[2]。

2系统软硬件设计

2.1 人流量统计硬件电路设计

该电路由6组光电开关组成，利用单片机6个I/O口对6组光电开关进行信号的检测，若检测到连续6个低电平脉冲，则认为有人进出。人流量统计模块的电路原理图如图1所示。

人流量统计使用了两组每组3个光电开光对进出会场的人流量进行统计，若使用软件实现，则需要采用轮询的方式，这样大大浪费了MCU的资源，因此需要设计一个简单并且可以排除干扰的方法。本文使用3个D触发器构成的人流量检测脉冲输出电路，这个电路既有方向性，又可以排除多人同时行走的产生的干扰。有人连续经过3个光电开关时，输出端都会产生一个跳变的电平，这样每组只需要一个I/O检测即可，大大节省了MCU的资源[3]。

2.2 人流量统计程序设计

系统上电后首先初始化，包括时间模块初始化、液晶模块初始化、报警系统模块初始化等，然后系统读取时间信息并发送给系统，人流量统计信息和时间会实时在液晶模块显示[4]。

图1 人流量统计电路原理图

3系统调试

统计人流量时，最终选择定时器模拟MCU的办法。这种办法的好处是可以使一个MCU当成两个MCU使用。因为MCU在执行其他指令的时候，定时器是继续工作的，这样可以设置一个10ms周期的定时器，然后利用溢出中断去处理人流量的统计的工作。经测试，人流量结果在液晶屏能准确分行显示，达到预期效果。

4结束语

本文利用光电开关、单片机和D触发器设计了人流量统计系统，所设计的自动门人流量统计系统具有成本低的优势，解决了人员连续进入的统计不准确的问题，但对人员并排进入问题仍然需要改进。

参考文献

[1] 马潮. AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践[M].第2版.北京：北京航空航天大学出版社，2011：20-494.

[2] 李朝清.单片机原理与接口技术[M].第3版.北京：北京航空航天大学出版社，2005：17-145.

[3] 王玮.感悟设计：电子设计的经验与哲理[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009：114-140.

[4] 杨永才，何国兴，马军山.光电信息技[M].第2版.上海：东华大学出版社，2009：95-116.