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現在，很多實驗室出于保密性、安全性等原因考慮，常常將實驗室從內到外隔成多個小實驗室，當相關人員都在聚精會神地工作時，可能出現外面實驗室門敞開而實驗室內沒人的情況，這可能導致不可預料的后果。為避免上述問題，需要在類似場合安裝能檢測人員進出的探測器，當有人進門或者出門時候能夠發出不同的語音信號，以提示相關人員。 現在用于檢測人員進出的探測器主要采用熱釋紅外傳感器。人體能夠發射10μm左右的紅外線，熱釋紅外傳感器就是靠接收這種紅外線而進行工作的。這種探測器功耗小，隱蔽性好，價格低廉，但也具有以下缺點：①不能判斷人員流動方向；②探測器穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；③探測器容易受熱源、光源、射頻輻射等干擾；④環境溫度和人體溫度接近時，探測器靈敏度明顯下降，可能造成探測器短時失靈。 針對上述探測器的缺點和應用場所的特殊性，本文提出采用紅外線技術，用PIC12F675作為檢測和控制核心，設計了一款新型的人體探測系統。 設計思想 辦公室中人們通常的進出門方向如圖1所示。沿著進門的方向，安置兩組紅外線發射接收裝置：第一組紅外線發射管x與紅外線接收管x'，第二組紅外線發射管y與紅外線接收管y'，其中紅外線接收管x'和y'要分別正對發射管x和y。正常情況下，紅外接收管不間斷地接收來自紅外發射管的紅外光。當有人通過發射管及接收管所構成的警戒線，擋住了紅外線發射管，從而使接收管中斷接收發射管的紅外線信號，引起進入CPU的電平變化，CPU檢測到此變化引起中斷，將平時處于睡眠狀態的CPU喚醒，并對中斷進行判斷，產生相應的動作。 本系統通過檢測x'、y'的電平變化時序實現進門和出門時發出不同的提示信號，如圖2所示。當進門時，x'先變化，y'后變化，如圖2進門時序①所示；出門時，y'先變化，x'后變化，如時序③所示。CPU通過檢測x'和y'的變化時序就可以區別是進門還是出門，從而使語音芯片發出不同的聲音，起到提示作用。 硬件設計 發射部分 由于紅外發射管的發射功率一般較小，為約10mW，這導致紅外接收頭信號微弱。根據紅外發射管的物理特性，本系統用PIC12F675的7腳和6腳產生信號，通過Q1和Q2兩個三極管，驅動紅外線發射管(D3和D4)發射出紅外線常用的載波頻率(38kHz紅外信號)，從而提高發射性能和發射距離，且使抗干擾能力大大加強。本文使用的38kHz載波頻率的占空比為50%。發射部分電路如圖3所示。 接收部分 如圖4所示，該系統接收部分利用紅外線一體化接收頭(SM0038)，它能自動完成對紅外信號的接收、放大、檢波、整形，然后輸出相應的脈沖信號至PIC12F675的7腳和6腳，其中PIC12F675的7腳接收紅外線發射管D3的信號，PIC12F675的6腳接收紅外線D4的信號。 當沒人進出時，紅外線接收管連續不斷地接收紅外線發射管發射的38kHz信號，使PIC12F675的7腳和6腳保持低電平；當有人進入時，第一組紅外線接受管x'首先接收不到38kHz的信號，PIC12F675的7腳先變為高電平，接著第二組紅外線接收管y'也無法接收到38kHz信號，6腳隨后變為高電平。反之，出門時，6腳先變為高電平，7腳后變為高電平。利用PIC12F675的引腳電平變化中斷功能，PIC12F675的6腳和7腳上電平發生變化產生中斷，CPU判斷7腳和6腳的波形以及時序，就能判斷出有人進或出門，通過5腳(GP2)發送不同頻率的信號，驅動語音芯片發出不同的語音信號。D7是指示燈，當系統上電時，D7亮1s，然后熄滅，表示系統已正常工作。 軟件設計 紅外線發射部分的主要功能是產生38kHz的方波，驅動紅外線發射管發射紅外信號。為使系統準確可靠，發射部分的CPU必須連續不斷地工作。 對接收部分，由于接收端CPU大部分時間處于閑置狀態，只有在有人進出時才進行相應判斷，為了節約能量，平時CPU一直處于睡眠狀態，當有人進出時，紅外線接收管被喚醒并進入中斷，中斷程序流程圖如圖5所示。 程序首先清空相應的中斷標志及其WDT，然后判斷是進門時序還是出門時序。為了使判斷準確無誤，防止干擾，每次進行相應判斷為真后必須加一定的延時，然后重新判斷，如果經過判斷確認是干擾信號，則直接開中斷返回。 為了防止接收端CPU由于干擾信號導致程序執行路線脫離正常軌道，從而使執行過程發生混亂，系統中采用WDT監視定時器時刻監視CPU的運行狀態。當CPU發生混亂時，看門狗會將CPU及時"拉回"到正確運行路線的起點，重新開始運行。 調試及結論 該探測器經過軟硬件的反復調試與實驗，現在已經在實驗室、辦公室以及商店安裝使用3個月，能夠準確及時地檢測人員進出，發出不同的語音信號，達到預想的結果。 |
