基于89C51和紅外對(duì)射技術(shù)的安全警示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.1 紅外對(duì)射電路設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能采用最簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)來(lái)完成相應(yīng)的功能，按照主動(dòng)式報(bào)警器的原理。所設(shè)計(jì)的其中一對(duì)紅外對(duì)射電路如圖4所示。采用了一個(gè)發(fā)光二極管，再接上一個(gè)上拉電阻，構(gòu)成紅外發(fā)射電路;采用CR20F20光敏晶體管連接上拉電阻，構(gòu)成紅外接收電路。當(dāng)有人越過黃色警示線，也即有物體阻擋紅外對(duì)射電路時(shí)，接收電路部分的輸出電壓Uo會(huì)產(chǎn)生電平變化，從而驅(qū)動(dòng)單片機(jī)進(jìn)入告警狀態(tài)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)總圖的其他外圍電路的設(shè)計(jì)采用天津銳志單片機(jī)公司所出產(chǎn)的單片機(jī)開發(fā)板P89V51RD2上的外圍電路即可。

　　2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)信號(hào)處理的核心部分是以P89V51RD2為核心的單片機(jī)開發(fā)板，P89V51RD2是一款80C51微控制器，包含64kB Flash和1024字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM。P89V51RD2的典型特性是它的X2方式選項(xiàng)。利用該特性，設(shè)計(jì)工程師可使應(yīng)用程序以傳統(tǒng)的80C51時(shí)鐘頻率(每個(gè)機(jī)器周期包含12個(gè)時(shí)鐘)或X2方式(每個(gè)機(jī)器周期包含6個(gè)時(shí)鐘)的時(shí)鐘頻率運(yùn)行，選擇X2方式可在相同時(shí)鐘頻率下獲得2倍的吞吐量。從該特性獲益的另一種方法是將時(shí)鐘頻率減半而保持特性不變，這樣可以極大地降低電磁干擾(EMI)。

　　本系統(tǒng)在調(diào)試模擬時(shí)，使用了在天津銳志單片機(jī)公司購(gòu)買的一塊單片機(jī)開發(fā)板，結(jié)合該開發(fā)板上的外圍電路的設(shè)計(jì)，在使用P89V51RD2的管腳時(shí)，使用了閑置的P1與P3的幾個(gè)IO口，程序設(shè)計(jì)流程圖如圖5所示。

　　按照?qǐng)D5中的流程圖進(jìn)行編寫程序，在啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)立即開始計(jì)時(shí)，以天津地鐵一號(hào)線為例，地鐵列車每10分鐘進(jìn)站一次，考慮到調(diào)試時(shí)間，將系統(tǒng)有效時(shí)間設(shè)定為20秒，在這20秒內(nèi)，若有人或者物體越過黃線，檢測(cè)信號(hào)接收端產(chǎn)生低電平，此時(shí)通過一個(gè)If語(yǔ)句使得相應(yīng)的警示燈點(diǎn)亮，同時(shí)蜂鳴器響，在20～30秒之間時(shí)，系統(tǒng)功能失效，并以此30秒為周期循環(huán)往復(fù)下去。

　　3 系統(tǒng)調(diào)試

　　在實(shí)物調(diào)試之前，將按照上述流程圖編寫好的程序燒進(jìn)P89V51RD2中，使用帶有P89V51RD2的開發(fā)板，使用開發(fā)板上邊的數(shù)碼管、蜂嗚器、TL、RL小紅燈完成外圍電路的設(shè)計(jì)。本文設(shè)計(jì)的警示系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)罔F尚未到站時(shí)，若有物體越過黃線警示線時(shí).紅外接收端接收不到信號(hào)，通過P89V51RD2的控制使得開發(fā)板上的RL燈或者TL燈亮和蜂鳴器發(fā)聲，綜合燈亮和蜂嗚器發(fā)聲的效果，完成報(bào)警，而當(dāng)?shù)罔F進(jìn)站時(shí)，通過延時(shí)程序該系統(tǒng)立即失效，從而不干擾乘客進(jìn)入地鐵。

　　系統(tǒng)的調(diào)試是一個(gè)不斷完善的過程，經(jīng)過多次修改論證后，最終基本達(dá)到了預(yù)期的效果和目的。在上述基本功能調(diào)試成功的基礎(chǔ)上，可以用語(yǔ)音錄放模塊(ISD1820)替代蜂鳴器，達(dá)到實(shí)時(shí)語(yǔ)音報(bào)警的目的。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　文中所設(shè)計(jì)的人體紅外警示系統(tǒng)應(yīng)用于城市軌道交通中候車區(qū)的安全警示，其主要原理是光束遮斷式感應(yīng)器(紅外對(duì)射)的發(fā)射端發(fā)出一束或多束人眼無(wú)法看到的紅外光，形成警戒線，當(dāng)有物體通過時(shí)，光線被遮擋，接收端信號(hào)發(fā)生變化，然后采用P89V51RD2單片機(jī)對(duì)信號(hào)的變化進(jìn)行處理，驅(qū)動(dòng)語(yǔ)音錄放模塊，發(fā)出“請(qǐng)?jiān)邳S線外候車”等預(yù)先設(shè)置的語(yǔ)音警示信號(hào)，從而替代研制階段所采用的蜂鳴器和警示燈，達(dá)到更好的警示效果。也可以充分利用芯片的管腳，實(shí)現(xiàn)一塊芯片控制多個(gè)地鐵門的警示功能。此外，利用開發(fā)板上的數(shù)碼管設(shè)置一個(gè)電子表同步實(shí)時(shí)顯示該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，以方便工作人員管理。該警示系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單，成本低廉，探測(cè)效果好，可實(shí)施性高，不僅可以在地鐵站內(nèi)使用可以在很多領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)展使用，有著廣闊的市場(chǎng)前景。