人流量统计系统.doc

毕业设计（论文）任务书l 课题名称、主要内容和基本要求课题名称：人流量统计系统主要内容：本设计运用单片机技术设计了一款新颖红外线人流量检测器。设计中的输入部分主要是红外传感器。红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，他在各领域都得到广泛的应用。由于他是不可见光，因此用他做监控器，具有良好的隐蔽性，白天黑夜均可使用，而且抗干扰能力强。基本要求：1、可判断有无人通过 2、在有人通过的时候可以在数码管上累加一 3、可实现数码管清零l 进度安排周次工作内容执行情况3了解CS9803GP芯片原理完成45搭建外部电路并调试失败6了解BISS0001芯片原理完成7搭建电路并且调试成功810制作ATMEGA16最小系统和BISS0001电路并调试完成11写程序完成12软硬调试完成1315写论文完成16交题完成目录摘要4ABSTRACT5引言6第一章概述8第一节红外原理8第二节被动式红外探测器（Passive Infared Detector，PIR）原理8第三节BISS0001原理10第四节7805原理14第五节单片机原理14第二章总体方案设计23第一节系统方案对比23第二节电源模块的设计方案25第三节数码管显示模块的设计方案26第四节计数清零设计方案28第三章人流量统计的验证/试验29第一节BISS0001的Tx的调试29第二节BISS0001的Ti的调试29第三节复位电路的的验证29第四节BISS0001与PIR电路的试验29第四章软件代码31第一节数码管定义模块的代码31第二节定时器模块的代码31第三节数码管扫描模块的代码32第四节主程序的代码33第五章 结论35致谢36参考文献38参考网站38附录1 元器件清单39附录2 程序40附录3 电路原理图44摘要本设计运用单片机技术设计了一款新颖红外线人流量检测器。设计中的输入部分主要是红外传感器。红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，他在各领域都得到广泛的应用。由于他是不可见光，因此用他做监控器，具有良好的隐蔽性，白天黑夜均可使用，而且抗干扰能力强。本设计可实现家居的实时检测，统计及显示功能。而且是根据红外报警器所改进的，所以也可运用于报警系统，当有人进入探测范围内，则可判断有无人，并且自动报警。但是由于时间问题，所以只实现了有人通过入口时，则在数码管上显示加1，一共可以累计9999次。关键字：（3-6个）热释红外传感 人流量 单片机ABSTRACTThe design of the SCM technique designed a novel infrared detector flow of people. Design input part of the main infrared sensor. Advanced infrared technology has become an important part of science and technology, he was in various fields have been widely used. Because he is not visible, so do his monitor with a good hiding, can be used day and night, and the anti-interference ability. This design enables real-time testing at home, statistics and display. And is based on the improved infrared alarm, so it can be used in alarm systems, when people enter the detection range, there can be no one to judge, and automatic alarm. However, as a matter of time, it was realized only through the entrance tube in the digital display plus a total of 9999 times can be accumulated. Keywords：PIR；Human traffic；SCM引言近年来，随着改革开放的深入发展，电子电器的飞速发展.人民的生活水平有了很大提高。现在基本上每个商场以及每个商业地区都是靠统计每个月的营业额来判断生意的好坏,然而却未知受欢迎度的高低。又由于红外线是不可见光 ,有很强的隐蔽性和保密性,因此在探测、报警装置中得到了广泛的应用。此外 ,在电子防盗、人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎 。目前国内使用的各类防盗、保安报警器等基本都是以超声波、主动式红外发射/ 接收以及微波等技术为基础。而这里所设计的红外人流量统计器则采用了特殊的传感元件 热释电红外传感器。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号,同时,它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。用它制作的红外人流量统计器在目前市场上仍未存在广泛运用,几乎可以说仍未开始运用，其具有如下特点 :（1）不需要用红外线或电磁波等发射源。（2）灵敏度高、控制范围大。（3）隐蔽性好、可流动安装。（4）成本低廉，可供中小型商店运用。（5）可作为防盗报警器，也可作为人流量统计系统。市场上的防盗器大致可分为报警式和微机监控式类。报警式防盗系统价格便宜、结构简单，但其功能只是单纯的报警，盗贼还是可以逃之夭夭，系统无法留下有效的法律证据，正是由于它的这种失效性阻碍了其市场的拓展。另一种是微机监控式，这种装置比较先进，但其成本高，必须在220V电压支持下方能工作，且需要有一定技术的人员来操纵。 本系统主要结合这两种装置的弊端，应用红外线技术及单片机原理的人流量系统，具有经济、科学、高效等特点，尤其适用于大中小城市的中小型商店与营业额做对比。第一章 概述第一节 红外原理凡是温度超过绝对0的物体都能产生热辐射，而温度低于1725的物体产生的热辐射光谱集中在红外光区域，因此自然界的所有物体都能向外辐射红外热。而任何物体由于本身的物理和化学性质的不同、本身温度不同所产生的红外辐射的波长和距离也不尽相同，通常分为三个波段。 近红外：波长范围0.753m 中红外：波长范围325m 远红外：波长范围251000m 人体辐射的红外光波长350m，其中814m占46%，峰值波长在9.5m。第二节 被动式红外探测器（Passive Infared Detector，PIR）原理在室温条件下，任何物品均有辐射。温度越高的物体，红外辐射越强。人是恒温动物，红外辐射也最为稳定。我们之所以称为被动红外，即探测器本身不发射任何能量而只被动接收、探测来自环境的红外辐射。探测器安装后数秒种已适应环境，在无人或动物进入探测区域时，现场的红外辐射稳定不变，一旦有人体红外线辐射进来，经光学系统聚焦就使热释电器件产生突变电信号，而发出信号。被动红外入侵探测器形成的感应线一般可以达到数十米。被动式红外探测器主要由光学系统、热传感器（或称为红外传感器）及报警控制器等部分组成。其核心是不见是红外探测器件，通过关学系统的配合作用可以探测到某个立体防范空间内的热辐射的变化。红外传感器的探测波长范围是814m，人体辐射的红外峰值波长约为10m，正好在范围以内根据其结构不同、感应范围及探测距离也有所不同，大致可以分为单波束型和多波束型两种。单波束PIR采用反射聚焦式光学系统，利用曲面反射镜将来自目标的红外辐射汇聚在红外传感器上。这种方式的探测器境界视场角较窄，一般在5以下，但作用距离较远，可长达百米。因此又称为直线远距离控制型被动红探测器，适合保护狭长的走廊、通道以及封锁门窗和围墙。多波束型采用透镜聚焦式光学系统，目前大都采用红外塑料透镜多层光束结构的菲涅尔透镜。这种透镜是用特殊塑料一次成型，若干个小透镜排列在一个弧面上。感应范围在不同方向呈多个单波束状态，组成立体扇形感热区域，构成立体感应。菲涅尔透镜自上而下分为几排，上面透镜较多，下边较少。因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜。下边透镜较少，一是因为人体下部红外辐射较弱，二是为防止地面小动物红外辐射干扰。多波束型PIR的警戒视场角比单波束型大得多，水平可以大于90，垂直视场角最大也可以达到90，但作用距离较近。所有透镜都向内部设置的热释电器件聚焦，因此灵敏度较高，只要有人在透镜视场内走动就会感应。红外光穿透力差，在防范区内不应有高大物体，否则阴影部分有人走动将不能感应，不要正对热源和强光源，特别是空调和暖气。否则不断变化的热气流将引起误判断。为了解决物品遮挡问题，又发明了吸顶式被动红外入侵探测器。安装在顶棚上向下360范围内进行感应，只要在防护范围内，无论从哪个方向入侵都会触发，在银行营业大厅，商场的公共活动区等空间较大的地方得到广泛使用。第三节 BISS0001原理图（1）BISS0001芯片管脚 概述与特点 BISS0001红外传感信号处理器集成电路。 该电路的特点如下： 1. CMOS数模混合 2. 具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号预处理 3. 双向鉴幅器可有效抑制干扰 4. 内设延迟时间定时器和封锁时间定时器，稳定可靠，调节范围宽 5. 内置参考电源 6. 工作电压范围宽 +3V+5V 7. 采用16脚DIP及SOP封装 图（2）方框图与引出端功能由图2可见BISS0001是由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路。可广泛应用于多种传感器和延时控制器。各引脚的定义和功能如下；Vdd工作电源正端。范围为35V。Vss工作电源负端。一般接0V。IB 运算放大器偏置电流设置端。经RB接Vss端，RB取值为1M左右。1IN+第一级运算放大器的反相输入端1IN -第一级运算放大器的反相输入端 1OUT第一级运算放大器的输出端2IN-第二级运算放大器的反相输入端2OUT第二级运算放大器的输出端VC触发禁止端 。当VCVR时禁止触发；当VCVR时允许触发。 VR0.2 VDDVREF/RESET 参考电压及复位输入端。一般接VDD，接“0” 时可使定时器复位。A 可重复/不可重复触发控制端。为1时,允许重复触发,为0时,不可重复触发。VO控制信号输出端 。由VSS的上跳变沿触发使VO从低电平跳变到高电平时为有效触发。在输出延迟时间To之外和无上跳变时VO为低电平状态。RR1，RC1 输出延迟时间TX的调节端，TX49152R1C1 RC2，RR2 触发封锁时间TI的调节端，TI48R2C2我们先以图3所示的不可重复触发工作方式下的各点波形，来说明BISS0001的工作过程。首先，根椐实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二次放大，同时将直流电位抬高为VM（0.5VDD）后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。由于VH0.7VDD、VL0.3VDD，所以，当VDD=5V时，可有效抑制1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。COP3是一个条件比较器。当输入电压VcVR（0.2VDD）时,COP3输出为低电平封住了与门U2,禁止触发信号Vs向下级传递；而当VcVRCOP3输出为高电平，进入延时周期。当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直到Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平），可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。再以图4所示的可重复触发工作方式下的各点波形，来说明BISS0001的工作过程。在Vc=“0”、A=“0”期间，Vs不能触发Vo为有效状态。在Vc=“1”、A=“1”时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并在Tx周期内一直保持有效状态。在Tx时间内，只要有Vs得上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻算起继续延长一个Tx周期；若Vs保持为“1”状态，则Vo一直保持有效状态；若Vs保持为“0”状态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，并且在封锁时间Ti时间内，任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。通过以上分析，我们已对BISS0001的电路结构和工作过程有了全面的了解，可以看出该器件的结构设计新颖，功能强，可在广阔的领域得到应用。极限参数（Vss=0V）电源电压：-0.5V 6V输入电压范围：-0.5V +6V（VDD=6V）各引出端最大电流：10mA（VDD=5V）工作温度：-10+70存放温度：-65+150第四节 7805原理三端稳压器，主要有2中，一种是输出电压是固定的，称为固定输出三端而你呀器，另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳态器，其基本原理相通，均采用串联型文雅电路。在现行集成稳压器中，由于三端稳压器只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。类别三端稳压器的通用产品有78系列（下电源）和79系列（负电源），输出电压由具体幸好中的后面两个数字代表，有5V,6V,8V,9V,12V,15V,18V,24V等档次。输出电流以78（或79）后面加字母来区分。L表示0.1A,M表示0.5A,无字母表示1.5A,如78L05表求5V,0.1A。使用注意事项在使用时必须注意：（VI）和(Vo)之间的关系，以7805为例，该3端稳压器的固定输出电压是5V，而输入电压至少大于7V,这样输入/输出之间有23V及以上的压差。使调整管保证工作在放大区。但压差取得大时，又会增加集成块的功耗，所以，两者应兼顾，基保证在最大负载电流时调整管不进入饱和，又不至于功耗偏大。另外一半在三端稳压器的输入输出端接一个二极管，用来放置输入短路时，输出端储存的电荷通过稳压器，而损坏器件。第五节 单片机原理产品特性 高性能、低功耗的 8 位AVR 微处理器 先进的RISC 结构 131 条指令 大多数指令执行时间为单个时钟周期 32个8 位通用工作寄存器 全静态工作 工作于16 MHz 时性能高达16 MIPS 只需两个时钟周期的硬件乘法器 非易失性程序和数据存储器 16K 字节的系统内可编程Flash擦写寿命: 10,000 次 具有独立锁定位的可选Boot 代码区通过片上Boot 程序实现系统内编程真正的同时读写操作 512 字节的EEPROM擦写寿命: 100,000 次 1K字节的片内SRAM 可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密 JTAG 接口( 与IEEE 1149.1 标准兼容) 符合JTAG 标准的边界扫描功能 支持扩展的片内调试功能 通过JTAG 接口实现对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位的编程 外设特点 两个具有独立预分频器和比较器功能的8 位定时器/ 计数器 一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/ 计数器 具有独立振荡器的实时计数器RTC 四通道PWM 8路10 位ADC8 个单端通道TQFP 封装的7 个差分通道2 个具有可编程增益（1x, 10x, 或200x）的差分通道 面向字节的两线接口 两个可编程的串行USART 可工作于主机/ 从机模式的SPI 串行接口 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器 片内模拟比较器 特殊的处理器特点 上电复位以及可编程的掉电检测 片内经过标定的RC 振荡器 片内/ 片外中断源 6种睡眠模式: 空闲模式、ADC 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby 模式以及扩展的Standby 模式 I/O 和封装 32 个可编程的I/O 口 40引脚PDIP 封装, 44 引脚TQFP 封装, 与44 引脚MLF 封装 工作电压: ATmega16L：2.7 - 5.5V ATmega16：4.5 - 5.5V 速度等级 0 - 8 MHz ATmega16L 0 - 16 MHz ATmega16 ATmega16L 在1 MHz, 3V, 25C 时的功耗 正常模式: 1.1 mA 空闲模式: 0.35 mA 掉电模式: 1 A引脚配置图（5）ATMEGA16引脚图综述ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8 位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16 的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。AVR 内核具有丰富的指令集和32 个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU) 相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC 微控制器最高至10 倍的数据吞吐率。ATmega16 有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512 字节EEPROM，1K 字节SRAM，32 个通用I/O 口线，32 个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG 接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/ 计数器(T/C),片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益(TQFP 封装) 的ADC ，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI 串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。 工作于空闲模式时CPU 停止工作，而USART、两线接口、A/D 转换器、SRAM、T/C、SPI 端口以及中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作；在省电模式下，异步定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余功能模块处于休眠状态； ADC 噪声抑制模式时终止CPU 和除了异步定时器与ADC 以外所有I/O 模块的工作，以降低ADC 转换时的开关噪声； Standby 模式下只有晶体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力；扩展Standby 模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。本芯片是以Atmel 高密度非易失性存储器技术生产的。片内ISP Flash 允许程序存储器通过ISP 串行接口，或者通用编程器进行编程，也可以通过运行于AVR 内核之中的引导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区(ApplicationFlash Memory)。在更新应用Flash存储区时引导Flash区(Boot Flash Memory)的程序继续运行，实现了RWW 操作。 通过将8 位RISC CPU 与系统内可编程的Flash 集成在一个芯片内， ATmega16 成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。ATmega16 具有一整套的编程与系统开发工具，包括：C 语言 编译器、宏汇编、 程序调试器/ 软件仿真器、仿真器及评估板。图（6）引脚结构框图各管脚功能：端口A(PA7.PA0) 端口A 做为A/D 转换器的模拟输入端。端口A 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口A 处于高阻状态。端口B(PB7.PB0) 端口B 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口B 处于高阻状态。端口B 也可以用做其他不同的特殊功能.端口C(PC7.PC0) 端口C 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口C 处于高阻状态。如果JTAG接口使能，即使复位出现引脚 PC5(TDI)、 PC3(TMS)与 PC2(TCK)的上拉电阻被激活。端口C 也可以用做其他不同的特殊功能.端口D(PD7.PD0) 端口D 为8 位双向I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口D 处于高阻状态。端口D 也可以用做其他不同的特殊功能.RESET 复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。门限时间见P36Table 15。持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位。XTAL1 反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。XTAL2 反向振荡放大器的输出端。AVCC AVCC是端口A与A/D转换器的电源。不使用ADC时，该引脚应直接与VCC连接。使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC 连接。AREF A/D 的模拟基准输入引脚。图（7）ATmega16 内核介绍ATmega16 内核介绍为了获得最高的性能以及并行性， AVR 采用了Harvard 结构，具有独立的数据和程序总线。程序存储器里的指令通过一级流水线运行。CPU 在执行一条指令的同时读取下一条指令( 在本文称为预取)。这个概念实现了指令的单时钟周期运行。程序存储器是可以在线编程的FLASH。快速访问寄存器文件包括32 个8 位通用工作寄存器，访问时间为一个时钟周期。从而实现了单时钟周期的ALU 操作。在典型的ALU 操作中，两个位于寄存器文件中的操作数同时被访问，然后执行运算，结果再被送回到寄存器文件。整个过程仅需一个时钟周期。寄存器文件里有6 个寄存器可以用作3 个16 位的间接寻址寄存器指针以寻址数据空间，实现高效的地址运算。其中一个指针还可以作为程序存储器查询表的地址指针。这些附加的功能寄存器即为16 位的X、Y、Z 寄存器。ALU支持寄存器之间以及寄存器和常数之间的算术和逻辑运算。ALU也可以执行单寄存器操作。运算完成之后状态寄存器的内容得到更新以反映操作结果。程序流程通过有/ 无条件的跳转指令和调用指令来控制，从而直接寻址整个地址空间。大多数指令长度为16 位，亦即每个程序存储器地址都包含一条16 位或32 位的指令。程序存储器空间分为两个区：引导程序区(Boot 区) 和应用程序区。这两个区都有专门的锁定位以实现读和读/ 写保护。用于写应用程序区的SPM 指令必须位于引导程序区。在中断和调用子程序时返回地址的程序计数器(PC) 保存于堆栈之中。堆栈位于通用数据SRAM，因此其深度仅受限于SRAM 的大小。在复位例程里用户首先要初始化堆栈指针SP。这个指针位于I/O 空间，可以进行读写访问。数据SRAM 可以通过5 种不同的寻址模式进行访问。AVR 存储器空间为线性的平面结构。AVR有一个灵活的中断模块。控制寄存器位于I/O空间。状态寄存器里有全局中断使能位。每个中断在中断向量表里都有独立的中断向量。各个中断的优先级与其在中断向量表的位置有关，中断向量地址越低，优先级越高。I/O 存储器空间包含64 个可以直接寻址的地址，作为CPU 外设的控制寄存器、SPI，以及其他I/O 功能。映射到数据空间即为寄存器文件之后的地址0x20 - 0x5F。第二章 总体方案设计本系统由集成单片机、LED数码管、BISS0001芯片及一些其他外围器件组成。使用ATMEGA16单片机编程控制，通过修改程序可方便实现系统升级。系统的框图结构如下：系统主要部件Atmega16单片机、四联LED数码管、BISS0001芯片、热释红外开关。辅助元件包括电容、电阻、晶振、电源等。本系统实现红外检测，需要有较高的的灵敏度和准确的判断。第一节 系统方案对比人体感应技术的选择 方案一：微波多普勒 微波多普勒原理：振荡器产生并通过天线发射出高频微量电磁波，当人体接近时产生频移，天线接收后、放大、延时、光控最后控制灯光等。 如果想生产、应用人体感应吸顶灯，采用微波多普勒技术是一个合适的方案，其特点为：1、成本低，开发商易采用。 2、几乎不受温度影响，控制距离稳定。 3、内含稳压电路，适应新楼房电压偏差大的实际情况。 4、当住户防盗门打开时灯即亮，（红外技术是：门打开灯不亮，人移动时灯才亮），更显人性化。 5、微波是一种高频率的无线电波，非金属物对传播无明显的阻挡作用，各种材料的成品吸顶灯均可以改造成人体感应灯，实际生产时常选用铁底盘，以增强信号的方向性，并阻断它向不需要的方向辐射，生产时灵敏度不应该过高，应控制在36米内。 微波控制器，批量生产的缺点及难度在于：由于频率高对线路板和元件的要求很高，调试时费时费力，必须有专业设备，需要反复调整，生产效率低，非专业厂家、专业生产人员无法完成。 方案二：PIR（Passive Infra-Red）人体热释红外线探测 PIR人体红外开关采用国内外最流行的PIR人体热释电感测器作信号探测器，该探测技术灵敏度高，探测距离可达10米以上，其俯视角可达86，水平视角可达120 。因它仅对人体释放的、特定波长（10um）的红外光最敏感，因而误动作极小。 当有人在其探测区域内以0.33Hz的频率活动时，PIR探头就能感生出微弱的电信号，经过两个低杂讯运算放大器放大后输出05V的强信号。因PIR探头感生的信号电压可正可负，故运放输出的电压亦可正可负（对中心电压3V而言），需由一组双门限比较器进行检测。无信号时，运放输出在2V4.1V之间，比较器输出低电位。当PIR有信号时，运放输出电压达到4.1V以上或2V以下，比较器输出高电位。该高电平对电容充电，再经一个比较器进行检测，该比较器输出高电位触发双向可控矽导通，点亮电灯。此电容所储电能通过可调电阻放电，需时约2分钟，故在此2分钟内灯一直亮着，改变可调电阻值可达到调整灯亮时间的目的。光敏电阻CDS及三极管等组成光控电路，可以控制开关在白天不动作。 这种技术缺点在于：当环境温度同人体温度相近造成灵敏度大幅度下降，甚至不能工作的缺点，并成本较高。 由于PIR人体热释红外线探测技术生产过程相对简单，以及一些特有的优势，目前在民用方面大多采用此技术。所以采用方案二。第二节 电源模块的设计方案因为ATMEGA16单片机的工作电压是5V，所以电源模块的要求是5V，而如果用变压器直接降成5V的话，可能会由于不稳定，导致单片机不能正常工作。一般的情况下，都是用全波整流或者半波整流的整流桥接在变压器的输出部分。可是这种方法只能整流，而不能稳压。方案一：图（8）电源设想模块电源电路采用LM7805集成稳压器作为稳压器件，用典型接法，220V电源降压滤波后送入LM7805稳压，在输出端接一个470U和0.1U电容进一步滤除纹波，得到5V稳压电源。方案二：图9 电源电源电路采用LM7805集成稳压器作为稳压器件，直接用变压器输入9V以上，15V以下的电压送入LM7805，在输出输出端各接一个220U电容进一步滤除纹波，得到5V稳压电源。虽然方案一是最理想的方案，可是方案一比较麻烦，而且需要耗费更多的时间。而方案二是我简化后的电路，虽然滤出来的波并没有方案一的稳定，但是方案二稳压之后的电压与电流已足够单片机正常工作，而且也能驱动BISS0001芯片。方案二较比方案一要简洁而且能实现功能，所以选择方案二。第三节 数码管显示模块的设计方案常用显示器件介绍本次设计中有显示模块，而常用的显示器件比较多，有数码管，LED点阵，1602液晶，12864液晶等。数码管是最常用的一种显示器件，它是由几个发光二极管组成的8字段显示器件，其特点是价格非常的便宜，使用也非常的方便，显示效果非常的清楚。小电流下可以驱动每光，发光响应时间极短，体积小，重量轻，抗冲击性能好，寿命长。但数码管只能是显示09的数据。不能够显示字符。这也是数码管的不足之处。LED点阵显示器件是由好多个发光二极管组成的。具有高亮度，功耗低，视角大，寿命长，耐湿，冷，热等特点，LED点阵显示器件可以显示数字，英文字符，中文字符等。1602液晶是工业字符型液晶，能够同时显示16*2即32个字符。1602液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码。使用时直接编写软件程序按一定的时序驱动即可。它的特点是显示字迹清楚，价格相对便宜。12864液晶也是一种工业字符型液晶，它不仅能够显示1602液晶所可以显示的字符，数字等信息，而且还可以显示8*4个中文汉字和一些简单的图片，显示信息也非常的清楚。使用时也直接编写软件程序按一定的时序驱动即可。不过它的价格比1602液晶贵了很多。方案一：采用四联7段共阳数码管显示温度，动态扫描显示方式。方案二：采用液晶显示屏LCD显示温度对于方案一，该方案成本低廉，显示温度明确醒目，在夜间也能看见，功耗极低，显示驱动程序的编写也相对简单，这种显示方式得到广泛应用。不足的地方是扫描显示方式是使五个LED逐个点亮，因此会有闪烁，但是人眼的视觉暂留时间为20MS，当数码管扫描周期小于这个时间时人眼将感觉不到闪烁，因此可以通过增大扫描频率来消除闪烁感。对于方案二，液晶体显示屏具有显示字符优美，不但能显示数字还能显示字符甚至图形的优点，这是LED数码管无法比拟的。但是液晶显示模块价格昂贵，驱动程序复杂，从简单实用的原则考虑，本系统采用方案一。图(10) 显示电路显示部分包括如图10： 四联（共阳）数码管、电阻等。其连接方式如下：应用单片机PA口连接数码管，用PB口的PB.0PB.3四个端口作为数码管的片选信号输出端口。为了防止烧坏数码管，所以给数码管各段各加一个1K欧姆的限流电阻。第四节 计数清零设计方案这个方案比较简单，主要是运用了单片机的复位电路来实现寄存器清零。原理如下图11：电阻给电容充电，电容的电压缓慢上升直到vcc，没到vcc时芯片复位脚近似低电平，于是芯片复位，接近vcc时芯片复位脚近高电平，于是芯片停止复位，复位完成。图（11）复位电路第三章 人流量统计的验证/试验第一节 BISS0001的Tx的调试根据此芯片的资料可得知：RR1RC1输出延迟时间Tx的调节端。Tx49152R1C1。而我在电路中用的R1是3k，C1是103，就是10*103(PF)=0.01uf所以Tx49152*3000*0.01=1474560（us）1.5s第二节 BISS0001的Ti的调试根据此芯片的资料可得知： RR2RC2触发封销时间Ti的调节端。Tx24R2C2。而我在电路中用的R2是3k，C2是103,所以Tx720（us）以上BISS0001的时间试验，都通过单片机的延时来试验成功了。第三节 复位电路的的验证复位电路顾名思义，就是按下按键的时候，整个单片机系统复位。寄存器清零，数码管上的数字显示为0。这个也成功了。第四节 BISS0001与PIR电路的试验整个探测系统要在正常温度下，就是不高于人体温度的环境温度下测试。开启电路，一开始电路里电容充电，有个回流，会让LED指示灯亮。之后，如果有人进入到感应范围，则LED指示灯亮，无人则不亮。这一部分调试了很久，因为PIR的引线不能与BISS0001太长，否则产生干扰波，不过试验过引线很短，还是产生干扰波，于是选择更换电容消除干扰。经过很多遍的调试，由于老师没空指导，所以加了几个电容滤波之后，电路比较稳定，只是有时候会产生干扰波。第四章 软件代码图（12）流程图第一节 数码管定义模块的代码#define LED_DU PORTB/数码管段码 #define LED_CH PORTA/数码管位选#define LED_Bit(num) 1num/共阳数码管段码：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,空,- flash uchar LED_CODE12=0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07,0X7F,0X6F,0X00,0X40; flash uchar Position4=LED_Bit(0),LED_Bit(1),LED_Bit(2),LED_Bit(3);/数码管位码uchar LED_Buffer4=0,0,0,0;/显示缓冲第二节 定时器模块的代码void Time2_Init() TCCR2=0x0C; / 内部时钟，64分频（4M/64=62.5KHz），CTC模式 OCR2=0XF9;/7c; / OCR2 = 0xf9(249),(249+1)/62.5=4ms /Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK|=0x80; / 允许T/C2比较匹配中断，允许T/C1输入捕捉、溢出中断第三节 数码管扫描模块的代码void LED_Show(uchar number,uchar shuzi) LED_DU=0XFF; LED_CH&=(Position0)&(Position1)&(Position2)&(Position3); LED_DU=LED_CODEshuzi; LED_CH|=Positionnumber;void LED_Display()/ 4位LED数管动态扫描函数 static uchar Posit=0; LED_Show(Posit,LED_BufferPosit); if(+Posit=4)Posit=0;void Show_Buffer(uint show) static uchar i; for(i=3;i=0;i-) if(LED_Bufferi=0)LED_Bufferi=10; elsebreak; interrupt TIM2_COMP void Timer2_Compare_Isr() /#asm(sei)/ 开放全局中断,允许中断嵌套 LED_Display();第四节 主程序的代码void main()int p=0;delay_ms(2000);/ Port A initializationPORTA=0xff;DDRA=0xff;/ Port B initializationPORTB=0xff;DDRB=0xff;/ Port C initializationPORTC=0x00;DDRC=0x00;/ Port D initializationPORTD=0x00;DDRD=0x00;Time2_Init();#asm(sei) /开放全局中断while (1) if(PIND.7=1) delay_ms(20); if(PIND.7=1) p+; LED_Buffer0=p/1000; LED_Buffer1=p/100%10; LED_Buffer2=p/10%10; LED_Buffer3=p%10; while(PIND.7=1); 第五章 结论对于这个设计，并不是很满意，首先提出3个问题。第一、 检测电路有干扰。第二、 功能不是很完善。第三、 造型不是很好看。就着这3个问题来做个结论。在经过很多次试验和调试之后，电路仍然存在干扰，我也不知道是什么问题，也检测不出来，无论怎么调试都依然存在。可是后来发现是因为引线太长，所以就改了，但是由于不是画板，所以无论如何引线之间都存在干扰。目前的功能只实现了统计人数和清零的功能。由于时间的缘故，所以功能并不完善。如果有时间的话，我的功能可以实现，设定报警人数，在人数达到设定值的时候，单片机控制蜂鸣器发出警报。然后更全面的功能是，利用18B20来探测当前环境温度，如果高于红外探测的温度，则红外探测不计数。因为当环境温度与人体温度接近的时候，红外探测器会误判为有人，然后一直计数。然后造型和焊工的话，并没有达到理想值，因为做这个电路，换过3个不同牌子芯片，都是由于电容过大，导致了回流过大，把芯片烧掉了。而且这个板，在板上修改了很多次，调试和检测的时候也在板上修改了。虽然在外观上加了点小小的改变，但是相对于红外报警器来说，外观大打折扣。但是在这一次的毕业设计中，我学到了很多的东西，收获最大的就是学会了用人体热释红外探测器，还有了解了CS9803以及M7612还有BISS0001一系列的低功耗PIR控制器。还学会了很多在课堂上学不到的自己探索出来的知识。致谢在这里我首先要感谢国家，是国家创造了大学；而然后感谢政府，是政府的政策好，让我荣幸的考入深圳职业技术学院；接着感谢深圳职业技术学院对我提供了很丰富的资源，还有很好的场地。现在感谢老师们能有幸看到我的毕业设计论文，为了毕业，为了毕业设计，为了答辩。我每天呕心沥血的不是对着电脑就是对着烙铁，经过了多少次失败，多少个不眠之夜，我终于熬过来了，差点就累死在工作台上。在每次失败的时候，每次快要睡着的时候，我脑海中就回荡起老师们站在讲台上不知疲倦的给我们讲课，当我们遇到难题的时候，都特别耐心的给我们讲解着，所以，困倦的时候，我就用老师们不知疲倦的精神来激励自己，失败的时候，就用老师们一次次耐心的给我们讲解难题的精神来鼓励自己。感谢老师们3年来对我的照顾，虽然我是一个成绩不差的坏学生，但是你们也没有瞧不起我，在我堕落的时候提醒了我要重新站起来，在我旷课的时候告诫我，不要为自己的前途挖坑。在我上课想睡觉的时候关怀我，让我回宿舍睡觉。特别感谢赵杰老师，能在我颓废的时候，而且在我不知悔改的情况下，跟家里沟通，让家里了解我的情况，而且让我及时的做出调整来。虽然我总是很少上你的课，但是你的关怀让