基于單片機(jī)和人體紅外線傳感器自動(dòng)關(guān)門鎖門的裝置*

劉 帥 張志永 周 英 劉會(huì)衡

(湖北文理學(xué)院物理與電子工程學(xué)院 湖北 襄陽(yáng) 441053)

隨著我們國(guó)家日新月異的發(fā)展，生活節(jié)奏快，導(dǎo)致人們往往容易忽略生活中的一些細(xì)節(jié).針對(duì)公廁用后不手動(dòng)沖便，文獻(xiàn)[1]設(shè)計(jì)了一款輔助沖便器.借鑒上述裝置的原理，針對(duì)出門不鎖門這一現(xiàn)象，筆者設(shè)計(jì)一款利用人體紅外傳感器和電力驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)關(guān)門鎖門裝置，以解決此類問(wèn)題.

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)以及工作原理

系統(tǒng)主要由STC89C52單片機(jī)、人體紅外線傳感器、電力驅(qū)動(dòng)模塊組成.單片機(jī)將采集的信號(hào)傳到人體紅外傳感器，再將人體的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)經(jīng)由信號(hào)處理模塊處理.當(dāng)傳感器檢測(cè)信號(hào)減弱或消失時(shí)，利用C語(yǔ)言編程控制單片機(jī)發(fā)出“請(qǐng)關(guān)門”的提示音，當(dāng)人們關(guān)門后此裝置初始化或者休眠.若提示音提示后或信號(hào)消失一段時(shí)間檢測(cè)到門沒(méi)有關(guān),則利用提前編寫好的C語(yǔ)言代碼控制單片機(jī)進(jìn)行電力驅(qū)動(dòng)，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，由電動(dòng)機(jī)對(duì)門進(jìn)行自動(dòng)關(guān)閉.

系統(tǒng)主要由單片機(jī)模塊、紅外模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、語(yǔ)音提示模塊組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)組成框圖

本文以單片機(jī)開(kāi)發(fā)板來(lái)模擬裝置工作，用步進(jìn)電機(jī)模擬電機(jī)驅(qū)動(dòng)如圖2所示；蜂鳴器模擬語(yǔ)音模塊如圖3所示；紅外傳感器模擬熱釋電傳器如圖4所示.

圖2 步進(jìn)電機(jī)模塊原理圖

圖3 蜂鳴器模塊原理圖

圖4 紅外傳感器模塊原理圖

1.1 熱釋電人體紅外傳感器

熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場(chǎng)效應(yīng)管.由于熱電元件輸出的是電荷信號(hào)，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式.故引入的N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)接成共漏極形式來(lái)完成阻抗變換.

人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為9～10 μm，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.2～20 μm范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變.在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為7～10 μm，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其他波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器 .

1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

裝置以達(dá)林頓管為基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，它由完全對(duì)稱的兩部分組成.當(dāng)A，B兩輸入端電平相反(一高一低)時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)；當(dāng)兩輸入端電平一致(同高電平或同低電平)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng).

1.3 單片機(jī)模塊

熱釋電紅外自動(dòng)關(guān)門鎖門裝置基于STC89C52單片機(jī)控制.STC89C52單片機(jī)具有8K字節(jié)Flash,具有8位CPU.具有靈活性、高效性.此單片機(jī)能夠?qū)⑷梭w所發(fā)出的紅外線信號(hào)首先通過(guò)傳感器檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為晶體管邏輯電平, 然后將晶體管邏輯電平信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)處理，處理后的信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī).

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件流程如圖5所示.此裝置以STC89C52單片機(jī)為主控制器，通過(guò)人體紅外傳感器將紅外信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào).當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到信號(hào)，通過(guò)早前寫好代碼編程向電動(dòng)機(jī)發(fā)出“關(guān)門”指令，電機(jī)驅(qū)動(dòng)關(guān)門后進(jìn)入初始化；當(dāng)檢測(cè)到人體紅外信號(hào)，通過(guò)C語(yǔ)言編程進(jìn)行“關(guān)門”語(yǔ)音提示，如果關(guān)門則進(jìn)入初始化，否則，將執(zhí)行第一種指令.

圖5 程序流程圖

3 結(jié)束語(yǔ)

雖然現(xiàn)代防盜門大大地降低了盜竊事件發(fā)生，但人們忘記鎖門卻讓罪犯乘虛而入.此裝置是集單片機(jī)、紅外線傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)為一體的智能控制系統(tǒng).裝置體積小，安裝方便.能夠有效地減少意識(shí)差、疏忽等原因造成的經(jīng)濟(jì)損失.家庭、學(xué)校、公司等場(chǎng)所都可以廣泛使用.