采用數(shù)字微波傳感器和Arduino控制板實現(xiàn)人體探測系統(tǒng)

項目采用數(shù)字微波傳感器和Arduino控制板，實現(xiàn)了一個人體探測系統(tǒng)，可探測到墻壁后方的活動物體。相較紅外傳感器、超聲波傳感器、PIR接近傳感器和TOF飛行時間傳感器方案，本項目對各種物體都敏感，而且傳感器的數(shù)據(jù)不受室內(nèi)溫度的影響。

了解微波傳感器

微波傳感器是利用微波特性來檢測一些物理量的器件，可感應(yīng)物體的存在、運動速度、距離、角度等信息。

工作時，由發(fā)射天線發(fā)出的微波，遇到被測物體時將被吸收或反射，使功率發(fā)生變化。若利用接收天線接收通過被測物體或由被測物反射回來的微波，并將它轉(zhuǎn)換成電信號，再由測量電路處理，就實現(xiàn)了微波檢測。

結(jié)構(gòu)上，微波傳感器主要由微波振蕩器和微波天線組成。微波振蕩器是產(chǎn)生微波的裝置，如速調(diào)管、磁控管或某些固體元件等。微波振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號需用波導(dǎo)管傳輸，再通過天線發(fā)射出去。為了使發(fā)射的微波具有一致的方向性，天線應(yīng)具有特殊的構(gòu)造和形狀。

相較PIR等，微波傳感器性能不受光纖、溫度、濕度、噪聲、灰塵等影響，廣泛應(yīng)用于液位檢測、自動洗衣機、車速測量、自動門運動檢測、車輛傾覆、生產(chǎn)線材料檢測、自動燈控、高階安防警報系統(tǒng)等。

數(shù)字微波傳感器V2.0

使用來自DFrobot的重力數(shù)字微波傳感器V2.0，可非接觸檢測任何物體，其讀數(shù)不受溫度、濕度、噪聲、空氣、灰塵和光線的影響，具有較強的抗RF干擾能力，非常適合苛刻環(huán)境應(yīng)用。由于輸出功率小，對人體沒有傷害，加上檢測范圍寬，還可用來檢測非生命類物體。

主要特點包括：

工作電壓：5V

工作電流：最大60mA，典型值為37mA。

探測距離：2－16米，可通過電位器調(diào)節(jié)。

探測角度：與天線并行方向72°，垂直方向為36°。

發(fā)射： 輻射頻率: 10.525GHz

調(diào)頻精度: 3MHz

輸出功率(Minimum): 13dBm EIRP

諧波輻射: <-10dBm

平均電流: 2mA typ.

脈沖寬度(Min.): 5uSec

負荷周期(Min.): 1%

接收:敏感度(10dB信噪比) 3Hz to 80Hz帶寬: -86dBm

3Hz to 80Hz 帶寬簇: 10uV

天線增益: 8dBi

垂直3dB寬帶: 36 degrees

紅色LED為電源指示燈，黃色為信號指示LED。沒有活動物體時間。由于沒有信號，LED保持熄滅狀態(tài)，只有傳感器檢測到活動物體時點亮。

黃色PCB為天線接口板，紅色引線為5V，黑色線為GND，綠色線為輸出。

微波傳感器測試

微波傳感器光線的“ON”持續(xù)時間可按照需求進行改變，采用更高階微波傳感器可獲得更高級的性能體驗。

項目要求每隔3秒，就通過OLED顯示模塊顯示一下發(fā)生中斷的數(shù)目。這些中斷只在出現(xiàn)移動物體，或者人體時才發(fā)生，數(shù)字越大意味著運動越多。

微波傳感器的探測距離為2－16米，模塊上的藍色電位器就是用來調(diào)節(jié)測量距離的。

為了測試傳感器的性能，我將其固定在房門上，安裝時要將微波傳感器的正面朝向被檢測區(qū)域，看看能否檢測到弟弟的活動。

果然，傳感器成功檢測到了房間里的弟弟。

構(gòu)建人體探測系統(tǒng)

該系統(tǒng)可探測躲藏于墻壁后方的運動物體及人類，參見該探測系統(tǒng)電路圖。

系統(tǒng)中，微波傳感器的輸出引腳連接于D2開發(fā)板的D2引腳，5v及GND兩個引腳分別連接于Arduino的5v和GND引腳。

電路圖左上側(cè)是基于LM7805穩(wěn)壓器的5V穩(wěn)定電壓，J1是DC電源的母頭。這里，我們連接了一個12v適配器、鋰離子電池，或者太陽能電池板。

電路圖右側(cè)為一個i2c接口的SSD1306 OLED模塊，其SCL引腳和SDA引腳分別鏈接于Arduino板子的A5、A4引腳。

以下是本活體探測系統(tǒng)代碼：

#include

#include //Timer interrupt function library

#include

#include

#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels

#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels

// Declaration for an SSD1306 display connected to I2C (SDA, SCL pins)

#define OLED_RESET -1 // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)

#define SCREEN_ADDRESS 0x3D

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

int pbIn = 0; // Define interrupt 0 that is digital pin 2

int ledOut = 13; // Define the indicator LED pin digital pin 13

int number=0; //Interrupt times

volatile int state = LOW; // Defines the indicator LED state, the default is not bright

void setup()

{

Serial.begin(9600);

pinMode(ledOut, OUTPUT);//

attachInterrupt(pbIn, stateChange, FALLING); // Set the interrupt function, interrupt pin is digital pin D2,

//interrupt service function is stateChange (),

//when the D2 power change from high to low , the trigger interrupt.

MsTimer2::set(3000, Handle); // Set the timer interrupt function, running once Handle() function per 1000ms

MsTimer2::start();//Start timer interrupt function

display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);

display.clearDisplay();

display.display();

}

void loop()

{

display.setTextSize(2);

display.setTextColor(WHITE);

display.setCursor(0,5);

display.println("status: ");

display.setTextSize(3);

display.setTextColor(WHITE);

display.setCursor(0,30);

display.println(number);

display.display();

display.clearDisplay();

delay(10);

}

void stateChange() //Interrupt service function

{

number++; //Interrupted once, the number + 1

}

void Handle() //Timer service function

{

number = 0;

}

這樣，將電路安裝于墻壁上，微波傳感器系統(tǒng)就能探測到墻壁的另一方是否有人在活動，并將結(jié)果顯示在OLED顯示屏上。

審核編輯：湯梓紅