通過紅外線設計的展覽館人員登記與錄入系統(tǒng)

文章主要闡述了一種運用視頻圖像分析技術進行人員登記與錄入系統(tǒng)的設計。通過紅外線采集人們入館和出館的信號并將其送入單片機MSP430F149中，單片機對信號進行處理統(tǒng)計入館、出館人數(shù)并在LCD12864液晶顯示屏上顯示出來，同時對進出館的人進行拍照并存儲。通過人員登記與錄入系統(tǒng)可以及時得到館內準確的人數(shù)和照片，有利于博物館更高效的組織工作，它可與第三方軟件系統(tǒng)進行集成，為科學決策提供數(shù)據(jù)支持。

? ? 人數(shù)統(tǒng)計系統(tǒng)在不同的應用場合可以發(fā)揮不同的作用。它可以為商場或零售點獲取商場內部按不同時段分布的人數(shù)統(tǒng)計、人群流動方向等信息，有利于評估商品對于顧客的吸引力，以及評估商場選址是否適當；對于大型建筑，管理者可利用人數(shù)統(tǒng)計系統(tǒng)了解人群的行為，評估大樓提供的服務設施是否方便、足夠，如座椅、公用電話及衛(wèi)生設施等，提高建筑設施的利用率、指導建筑物的設計和提高某些場合工作人員的效率，此外還可以對大樓里的客流情況進行監(jiān)控，以避免人群的擁塞引起的安全隱患。

1 總體設計方案

針對展覽館設計了該人員登記與錄入系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由單片機控制、信號采集、拍照、液晶顯示、電源這五部分組成，硬件結構圖如圖1所示。當有人要進入館內時由紅外裝置采集到的信號將送入單片機中，單片機對采集到的信號進行處理，并控制攝像機對入館的人進行拍照，同時記錄入館時間，然后在液晶屏上顯示出在館人數(shù)。當有人從館內出去時，本系統(tǒng)的工作原理和人館時一致。

本系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能有：

1)顯示在館人數(shù)；

2)對出入館的人拍照；

3)當館內人滿時有明顯標志，禁止進入；

4)記錄人們出入館的時間。

采用MSP430系列單片機為控制芯片，信號采集電路使用紅外一體管為主要元件，拍照使用攝像頭，顯示部分用LCD12864液晶顯示屏，電源部分使用自制的+5 V穩(wěn)壓電源。與51系列單片機相比，MSP430單片機，處理能力較強，具有便捷的外圍電路，具有復位功能。是高速／低功耗／超強抗干擾的新一代單片機，它的中斷、定時、及I／O輸出遠遠多于51系列，而且內部集成比較放大器和多路AD，決定了它有很強的擴展性，所以本系統(tǒng)采用MSP430F149單片機作為控制芯片。與壓力傳感器相比，紅外傳感器屬于非接觸式傳感器，它自身損耗比壓力傳感器小的多，具有反映速度快、使用壽命長、便于維護檢測等優(yōu)點。所以在這個環(huán)境里我們選擇使用紅外傳感器。

2 各硬件模塊電路

2．1 單片機控制模塊

MSP430是德州公司新開發(fā)的一類具有16位總線的帶FLASH的單片機，它采用16位的總線，外設和內存統(tǒng)一編址，尋址范圍可達64K，還可以外擴展存儲器，具有統(tǒng)一的中斷管理，具有豐富的片上外圍模塊，片內有精密硬件乘法器、兩個16位定時器、一個14路的12位的模數(shù)轉換器、一個看門狗、6路P口、兩路USART通信端口、一個比較器、一個內部振蕩器和兩個外部時鐘，支持8M的時鐘，由于為FLASH型，則可以在線對單片機進行調試和下載，且JTAG口直接和FET的相連，不須另外的仿真工具，方便實用，而且，可以在超低功耗模式下工作，對環(huán)境和人體的輻射小，所以本系統(tǒng)采用MSP430F149單片機作為控制芯片。

MSP430F149單片機控制電路如圖2所示。

2．2 紅外感應與通訊模塊
? ??紅外發(fā)光二極管
? ? 紅外發(fā)光二極管是采用砷化鎵(GaAs)和砷鋁化鎵(GaAlAs)等半導體材料制成的，它們的外形和普通的發(fā)光二極管基本相同，用透明的樹脂材料封裝。中、大功率的紅外發(fā)光二極管采用金屬或陶瓷材料作底座，用玻璃或樹脂透鏡作窗口。
? ? 紅外接收二極管
? ? 接收電路的紅外接收管是一種光敏二極管，使用時要給紅外接收二極管加反向偏置電壓，他才能正常工作獲得高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率較小紅外接收二極管收到的信號較弱，所以接收端就要增加高增益放大電路。
? ? 紅外遙控通訊模塊
? ? 考慮到本系統(tǒng)可能要安裝在較高地方，普通的有線按鍵就無法滿足實際要求了。因此我們選擇使用紅外遙控式按鍵控制本系統(tǒng)。
? ? 紅外遙控接鍵人機交互模塊包括，硬件紅外接收三極管接收部分和單片機軟件解碼兩部分。
? ? 發(fā)射部分，是固定的頻率的波與要發(fā)送的二進制數(shù)(高低電平)調制通過紅外發(fā)射管以光的形式發(fā)射出去。
? ? 接收部分，是通過紅外接收三極管將調制信號解碼還原成發(fā)送的二進制數(shù)(高低電平)，在通過單片機的特定編制，從而達到多按鍵遙控控制。

2．3 波形發(fā)生模塊

555集成電路開始是作定時器應用的，所以叫做555定時器或555時基電路。它還可用于調光、調溫、調壓、調速等多種控制及計量檢測，組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調制電路，用于交流信號源、電源變換、頻率變換、脈沖調制等。它工作可靠、使用方便、價格低廉，目前被廣泛用于各種電子產品中。我們采用555集成電路產生38 kHz的方波。

555集成電路是8腳封裝，雙列直插型，如圖3所示，其中6腳稱閾值端（TH），是上比較器的輸入；2腳稱觸發(fā)端（TR），是下比較器的輸入；3腳是輸出端（Vo），它有0和1兩種狀態(tài)，由輸入端所加的電平決定；7腳是放電端（DIS），它是內部放電管的輸出，有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定；4腳是復位端（MR），加上低電平時可使輸出為低電平；5腳是控制電壓端（Vc），可用它改變上下觸發(fā)電平值；8腳是電源端，1腳是地端。

2．4 拍照模塊

本系統(tǒng)采用高清的視頻頭，他可以與PC連接，有可視化監(jiān)控界面同時通過硬件可以對視頻頭控制。拍照時可自動儲存并打印時間。

2．5 液晶顯示模塊