彭雪峰，李興霞，代治國(guó)

（佳木斯大學(xué) 商學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民的生活改善，汽家車越來(lái)越多地走進(jìn)了平常百姓家。但是，私家車被盜事件也日益增多。傳統(tǒng)的停車場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)只是對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行視頻圖像監(jiān)視并錄像。不會(huì)對(duì)異常情況進(jìn)行智能分析和反應(yīng)。特別是值班人員不可能時(shí)時(shí)緊盯著監(jiān)控屏幕。這樣就給犯罪分子以可乘之機(jī)。困此，這里設(shè)計(jì)了一種智能停車場(chǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)移動(dòng)的物體大致軌跡，當(dāng)停車場(chǎng)內(nèi)有人員逗留時(shí)會(huì)發(fā)出提示音樂(lè)，當(dāng)人員逗留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)發(fā)出報(bào)警音樂(lè)。這個(gè)系統(tǒng)配合視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用，可大大增強(qiáng)停車場(chǎng)防盜能力。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

圖1 移動(dòng)物體檢測(cè)電路Fig. 1 Moving objects detection circuit

圖2 多普勒效應(yīng)傳感器RD627Fig. 2 Effect sensor RD627

本系統(tǒng)由信號(hào)采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、Intel80C51BH單片機(jī)和指令執(zhí)行電路組成。先是用多普勒效應(yīng)傳感器RD627采集移動(dòng)物體信號(hào)，通過(guò)AD7812轉(zhuǎn)換器將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再利用Intel80C51BH單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析并發(fā)出執(zhí)行指令，最后由執(zhí)行電路來(lái)執(zhí)行。

1.1 信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的移動(dòng)信號(hào)采集及放大電路如圖1所示。

這里檢測(cè)信號(hào)的設(shè)備采用多普勒效應(yīng)傳感器RD627。RD627是利用超聲波多普勒效應(yīng)而制成的一種傳感器件。能將物體移動(dòng)的位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。在各種自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛[1]。

RD627是單列7腳直插式電路結(jié)構(gòu)，圖2是它的原理方框圖，它是由振蕩器、發(fā)射器、檢測(cè)器、多普勒信號(hào)放大器、限幅器及穩(wěn)壓電源電路等部分組成。振蕩器產(chǎn)生的微波信號(hào)經(jīng)發(fā)射器由1 、2腳送至外接天線發(fā)射到空間，產(chǎn)生一個(gè)立體空間防區(qū)，當(dāng)人或其它在該防區(qū)移動(dòng)時(shí)，反射回來(lái)的微波信號(hào)與原信號(hào)之間將產(chǎn)生頻移，微弱的頻移信號(hào)通過(guò)檢測(cè)器處理后，獲得的多普勒信號(hào)再經(jīng)放大。在第6腳即可得到與移動(dòng)目標(biāo)相應(yīng)的電信號(hào)[2]。

RD627的使用電源電壓12 V；有效發(fā)射面積100 m2，靜態(tài)時(shí)6腳輸出電壓為6 V；在有效發(fā)射區(qū)內(nèi)輸出電壓變化不小于±50 m V。

Op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對(duì)于OP07A最大為25 μV），所以O(shè)P07在這里不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低（OP07A為±2 nA）和開(kāi)環(huán)增益高（對(duì)于OP07A為300 V/mV）的特點(diǎn)。

這里RD627輸出的低頻信號(hào)由二極管IN4148和電容C4整流濾波后輸入運(yùn)算放大器Op07的同相輸入端3腳。Op07起到放大物體移動(dòng)電壓信號(hào)的作用，放大倍數(shù)設(shè)計(jì)為3倍。代表物體移動(dòng)的電壓OT由Op07的輸出端6腳輸出。Rp2是用于調(diào)零，在此也可省略。

1.2 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)放大電路輸出的電壓必須要經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路才能被單片機(jī)處理，本設(shè)計(jì)中采用AD7812作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器[2]。AD7812是一種串行口的10位8通道逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。由于它是數(shù)據(jù)串行輸出，所以用這種A/D轉(zhuǎn)換器能節(jié)省單片機(jī)輸入引腳，而且它有8個(gè)輸入通道可以同時(shí)采集8路模擬電壓，這都可以用來(lái)進(jìn)一步系統(tǒng)功能開(kāi)發(fā)，它還具有軟件轉(zhuǎn)換啟動(dòng)與軟件關(guān)斷特性。電路設(shè)計(jì)如圖3所示[3]。CREF接10 nF電容，傳送同步TFS與接收同步RFS與單片機(jī)P1.0口連接，數(shù)據(jù)輸出DOUT與單片機(jī)P1.1口連接，數(shù)據(jù)輸入DIN與單片機(jī)P1.2口連接，讀取時(shí)鐘SCLK與單片機(jī)P1.3口連接，轉(zhuǎn)換起動(dòng)CONVST與單片機(jī)P1.4口連接[3]。這樣就很容易由單片機(jī)來(lái)控制串行數(shù)據(jù)讀取[4]。

1.3 單片機(jī)處理器電路設(shè)計(jì)

Intel80C51BH單片機(jī)是美國(guó)Intel公司出產(chǎn)的實(shí)用性很強(qiáng)的8位單片機(jī)它有4kROM和64Keprom，21個(gè)特殊功能寄存器，很適合作為本設(shè)計(jì)處理器[4]。單片機(jī)處理電路如圖4所示。由單片機(jī)P1口的前5位來(lái)接收和控制來(lái)至AD7812信號(hào)，由P0口的前2位輸出執(zhí)行指令，其中P0.0用來(lái)執(zhí)行提示指令P0.1用來(lái)執(zhí)行報(bào)警指令[5]。

圖3 模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路Fig. 3 A / D converter circuit

1.4 執(zhí)行電路設(shè)計(jì)

HY-3音樂(lè)集成電路是一種多首音樂(lè)信號(hào)發(fā)生器，其ROM 陣列規(guī)模較大，可存儲(chǔ)8～12首樂(lè)曲，并可顯示出不同樂(lè)器的音色。它的輸出功率較大，可直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出樂(lè)曲聲。

圖4 80C51BH單片機(jī)控制電路Fig. 4 80C51BH single chip control circuit

由單片機(jī)P0.0或P0.1發(fā)出的指令信號(hào)送至HY-3的觸發(fā)輸入端8腳。如圖5所示。

圖5 動(dòng)作執(zhí)行電路Fig. 5 Action Implementation Circuit

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)按照模塊化進(jìn)行設(shè)計(jì)。它是由多普勒移動(dòng)檢測(cè)電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理和執(zhí)行輸出4個(gè)模塊組成。便于擴(kuò)展。其具體流程是這樣的：先由多普勒傳感器檢測(cè)物體移動(dòng)電路將物體移動(dòng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)并放大，由A/D轉(zhuǎn)換器電路將這模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理和判斷。當(dāng)條件符合時(shí)啟動(dòng)提示報(bào)警電路，如圖6所示[6]。

2.1 A/D轉(zhuǎn)換器模塊

A/D轉(zhuǎn)換器在啟動(dòng)之前要對(duì)其進(jìn)行初始化，否則不能讀取正常的數(shù)據(jù)。初始化時(shí)將單片機(jī)的P1.4口置1，然后軟件啟動(dòng)一次轉(zhuǎn)換過(guò)程即可。在轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，由于任何模數(shù)轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間來(lái)完成，所以在讀取數(shù)據(jù)時(shí)要有一定的時(shí)間延遲，本設(shè)計(jì)為3 μs，以確保轉(zhuǎn)換操作順利完成[7]。

圖6 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程Fig. 6 Software design process

2.2 中央處理器模塊

這個(gè)模塊主要包括單片機(jī)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換模塊的控制、對(duì)數(shù)據(jù)處理以及對(duì)提示電路和報(bào)警電路的控制3個(gè)部分。

對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器的控制主要包括對(duì)A/D的模擬通道選取地址寫入、清零和控制模數(shù)轉(zhuǎn)換步驟；數(shù)據(jù)處理部分主要是將讀取的與物體移動(dòng)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行時(shí)間計(jì)數(shù)，當(dāng)時(shí)間超過(guò)事先設(shè)定值時(shí)發(fā)提示指令。當(dāng)提示次數(shù)在一定的時(shí)間范圍內(nèi)累計(jì)超過(guò)設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警指令，再由執(zhí)行電路完成提示和報(bào)警動(dòng)作。

3 結(jié)束語(yǔ)

文中主要設(shè)計(jì)了一種停車場(chǎng)車輛防盜系統(tǒng)。它與現(xiàn)在的視頻防盜系統(tǒng)并 用，具有很多優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)測(cè)量范圍寬，精確度高，采用模塊化設(shè)計(jì)思路，使用靈活，系統(tǒng)參數(shù)可以修改。系統(tǒng)可以擴(kuò)展為點(diǎn)陣式測(cè)量，設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單實(shí)用，實(shí)現(xiàn)方便，成本低，適合廣泛推廣。

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