某商场客流量统计计算设计方案

1 某商 场 客流量 统计计 算 设计方案 1 概述 究意义 应用十分广泛，遍布生活的每个角落，像汽车上车载人数统计，车辆流量统计，大型宾馆、图书馆客流量统计等等。 统计面向公众是与国际接轨的需要所决定的。定期、经常通过各种媒体向社会公众发布统计信息，是一种国际惯例。在许多国家，各级政府部门及其首脑也是通过媒体或其它载体的发布来获取非机密的统计信息，而很少提出特殊的 “ 领导需要 ” 。扩大对外开放， “ 迎接入世 ”挑战，中国的统计信息从计算方法、采集渠道到公布形式，无疑应该更加详细、公开和透明。更好地为百姓服 展 现 状 随着外资零售企业的大举进入 ,零售企业的竞争日益激烈。客流量对于零售业是非常基础的指标 ,它与销售量直接成正比关系 ,因此客流量统计尤为重要。客流量是大型商业、旅游、公共安全、文博、连锁等公共场所在管理和决策方面不可缺少的数据。作为一项重要的市场研究手段，它能够为大型机关、企业的运营决策和综合管理提供准确及时的数据参考。 商场客流量统计系统的重要性显而易见。 考虑到设计周期及技术难度，本文对简单的红外对管的人流量检测做简单的设计实现。 文主要内容 通过比较现在普遍采用的客流量统计计算的各种解决方案的优缺 点得出本次设计所选定的方案：红外对管的人流量检测设计。进而得出相应的某商场客流量统计计算设计的基本结构框图。第二章对各个组成模块进行介绍，并且给出了红外接线和 1602 液晶显示的选择。然后介绍了系统硬件框图设计全过程、硬件电路设计及测试结构分析。 2 2 设计 方案 选择 案查询选定 现在所普遍采用的客流量统计解决方案大面上可以分为 2种，一种采用机器视觉的技术，通过本地或远程监控摄像头采集视频帧数据，由主机电脑服务器处理（主要通过人头部，肩部等特征，来识别画面中的人物）并检测出进出商场或者车箱的人数。这种 方法的优点是识别精度高，识别准确。缺点是工程规模大，相比后一种成本要高出许多。另一种是通过红外线和单片机系统构成的检测系统。这种方法也大概分为两种，一种是通过人体的热成像来识别判断人物，然后进行计数。另一种是通过红外线对管发射和接收，来判读是否有人出入，并计数。这种红外计数的检测设备也有好多种， 有一些是红外对管分别安 装在人流进出门的两侧，一边发送一边接收，当接受不到后外信号就计数一次。还有一种方案是将红外对管安装在一起，在检测门对面安装反射镜，这样设计的系统可以成为一个单个的整体，节省了成本。这里我们选 择最后一种方案进行设计。 块设计 本设计的基本结构框图如下图 2 3 图 2商场客流量统计计算设计的基本结构框图 商场客流量统计计算设计的组成部分介绍及选择 本设计在结构上可以分为以下几个模块： 80外检测模块、电源模块、 1602 液晶显示模块 。 （ 1） 红外检测模块 采用两对红外对管，在相隔 10次检测，确保检测 的准确性。 红外发射管芯中央凸显，红外接收管管芯有红外感光电极。红外对角的两 4 引脚一长一短，长引脚是正极，和普通发光管相同。 通电测试方法辨别 用一只发光二极管和一个电阻与被测的电管串联 ，用遥控器对着被测管按下任意键时，被测管亮，则是红外接收管，不亮则是红外发射管。 （ 2） 80其管脚图如图 2示 图 2片机管脚图 1有八条端口线，命名为 中 低位， 根线由一个输出锁存器，两个三态缓冲器，输出驱动电路和输出控制电路组成。 ，它有两种不同的功能，用于不同的工作环境。 2名为 1 口是一个准双向口，只作普通的 5 I/O 口使用，器功能与 的第一功能相同。作输出口使用时，由于其内部有上拉电阻，所以不需外接上拉电阻；作输入口使用时，必须先向锁存器写入“ 1”，使场效应管 后才能读取数据。 3口线，命名为 2 口也是一个准双向口，它有两种使用功能：一种是当系统不扩展外部存储器时，作普通的 I/功能与的第一功能相同。作输出口使用时，不需外接上拉电阻；另一种是当系统外扩存储器时， 出高 8位的地址 15，与 第二功能输出的低 8 位地址相配合，共同访问外部程序或数据存储器，但它只确定地址并不能像 4名为 3 口是 一个多用途的准双向口，第一功能是作普通的 I/O 口使用，其功能与 不对 锁存器的 Q 端自动置 1。这时 5并行口的负载能力 个 2,个 方便地由 无须外接上拉电阻。 片具有 8K 字节 烁存储器 256 字节内部 32 个 I/3个 16位定时 /计数器，一个 6向量两级中断结构，一个全双工串行 通信口，片内振荡器、时钟电路。同时 支持两种软件可逆的节电工作模式，停止 工作，允许 时 /计数器，串行通信口及中端系统继续工作。结合实际，选择 89 性能 位单片机，片内含 4 司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 令系统及 80脚结构， 片内 程。由于芯片内集成了通用 8位中央处理器和 能强大的微处理器 为许多嵌入式控制应用系统提供高度灵活、高性价比的解决方案。 4k 储器、 128 32个I/O 口、 2 个 16 位定时 /计数器 ,5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断、 1 个全双工串行通信口、片内时钟振荡器。 此外， 计和配置了振荡频率可为 0空闲模式下， 停工作，而 时 /计数 器、串行口和外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器并保存 的数据，停止芯片其它功能直至硬件复位。 特性如下： 低功耗空闲和省电模式 兼容 41000次） 时钟频率 0 2级程序存储器锁 128 8位内部 32个双向 I/O 口 2个 16位定时 /计数器 6个中断源和可编程串行通道 （ 3）红外线 传感器 的选择 红外线接收头 (又称红外线接收模组 ,集成红外线接收 极管、放大、滤波和比较器输 出等的 红外接收头的主要参数：工作电压： 作电流： 收频率： 值波长： 940态输出：高电平 输出低电平： 出高电平：接近工作电压 红外接收头其特性如下：小型设计 内置专用 宽角度及长距离接收 抗干挠能力强 能抵挡环境干挠光线 低电压工作 ; 光电参数如下：光电参数 (T=25 v 8参 数 符号 测试条件 位 工作电压 工作电流 静态电流 信号输入时 0.5 接收距离 L 15 18 M 接收角度 1/2 +/载波频率 外线的模块选择 7 红外发光二极管是采用砷化镓 ( 和砷铝化镓 ( 等半导体材料制成的 , 它们的外形和普通的发光二极管基本相同 , 用透明的树脂材料封装。中、大功率的红外发光二极管采用金属或陶瓷材料作底座 , 用玻璃或树脂透镜作窗口。 红外接收二极管 接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏置电压，他才能正常工作获得高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。 红外对射式检测电路 主要分两 部分接收与发射，可以采用集中与分散供电方式。 码管显示器 的选择 （ 1） 1602字符型 液晶显示器各种图形的显示原理线段的显示：点阵图形式液晶由 M N 个显示单元组成，假设 示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8 列对应 1 字节的 8位，即每行由 16字节，共 16 8=128个点组成，屏上 64 16个显示单元与显示 1024 字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由 00H 00 16字节的内容决定，当（ 000H）=屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为 8个点；当（ 3=屏幕的右下角显示一条短亮线；当（ 000H） = 001H） =00H，（ 002H） =00H，（ 00=00H，（ 00=00在屏幕的顶部显 示一条由 8段亮线和 8条暗线组成的虚线。这就是 （ 2） 字符的显示 用 为一个字符由 6 8或 8 8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示 字节，还要使每字节的不同位为“ 1”，其它的为“ 0”，为“ 1”的点亮，为“ 0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在 立光标，在此送上该字符对应的代码即可。 （ 3） 汉字的显示 汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占 32B，分左右两半，各占 16B，左边为 1、3、 5右边为 2、 4、 6根据在 出显示 立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节直到 32 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 前常用 16*1， 16*2， 20*2和 40*2行等的模块。下面以长沙太阳人电子有限公司的 1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。 （ 4） 16021602为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为 背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图 （ 5） 要技术参数 显示容量 :16 2 个字符 芯片工作电压 :作电流 :模块最佳工作电压 :符尺寸 : H) 6） 引脚功能说明 16024脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表 2 2 引脚接口说明表 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 源地 9 据 2 源正极 10 据 3 晶显示偏压 11 据 4 据 /命令选择 12 据 5 R/W 读 /写选择 13 据 6 E 使能信号 14 据 7 据 15 光源正极 8 据 16 光源负极 第 1脚： 第 2脚： 第 3 脚： 液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 9 第 4 脚： 寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5脚： R/电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 ，当 ，当 。 第 6脚： 电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7 14脚： 位双向数据线。 第 15脚：背光源正极。 第 16脚：背光源负极。 1602液晶模块内部的控制器共有 11条控制指令，如 表 2表 2本操作时序表 序号 指令 * 3 光标返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 显示开 /关控制 0 0 0 0 0 0 0 D C B 5 光标或字符移位 0 0 0 0 0 0 0 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 F * * 7 置字符发生存贮器地址 0 0 0 1 字符发生存贮器地址 8 存贮器地址 0 0 1 显示数据存贮器地址 9 读忙标志或地址 0 1 数器地址 10 写数到1 0 要写的数据内容 10 11 从 1 1 读出的数据内容 1602液晶模块的读写操作，屏幕和光标的操作都是通过指令编程来 实现的。（说明 1为高电平， 0为低电平） 指令 1：清显示，指令码 01H，光标复位到地址 00指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H 指令 3：光标和显示位置设置 I/D，光标移动方向，高电平右移，低电平左移， S：屏幕上所有文字是否左移或右移，高电平表示有效，低电平表示无效。 指令 4：显示开关控制。 D：控制整体的显示开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示。 C:控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令 5：光标或显示移位 S/C ：高电平时显 示移动的文字，低电平时移动光标 指令 6：功能设置命令 电平时为 4 位总线，低电平时为 8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时为双行显示， F：低电平时显示 5电平时显示 5 指令 7：字符发生器 指令 8： 指令 9：读忙信号和光标地址 标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或数据，如果为低电平表示不忙。 与 表 2本指令 读状态 输入 ， R/W=H E=H 输出 态字 写指令 输入 ， R/W=L，令码， E=高脉冲 输出 无 读数据 输入 ， R/W=H，E=H 输出 据 11 写数据 输入 ， R/W=L，据，E=高脉冲 输出 无 （ 7） 1602液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要 显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在，哪里显示字符， 例如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直 接写入 40H 就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位 定为高电平 1 所以实际写入的数据应该是 01000000B（ 40H） +10000000B(80H)=11000000B( 在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。 1602液晶模块内部的字符发生存储器（ 经存储了 160个不同的点阵字符图形，如图 10些字符有：阿拉伯数字、英文字母 的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“ A”的代码是 01000001B（ 41H），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“ A”。 12 3 系统硬件 设计 本系统采用以 列单片机为控制中心，以及外围供电、复位、晶振、 压电路组成单片机 系统电路 ，单片机作出计数与判断，同时让 统结构框图 图 3统 结构框图 整个装置主要由以下电路组成： 片机最小系统、 晶显示驱动电路、红外线 检测电路 。 片机最小系统电路压电路 复位电路 晶振电路 晶显示 红外检测电路 13 图 3统结构框图 单片机最小系统主要由复位电路，晶振电路，电源等几部分组成。 （ 1） 复位电路 复位电路有两种方式：上电复位和按钮复位，我们主要用按钮复位方式。如下图 3 图 3位电路 （ 2） 晶振电路 晶振电路原理图如图 3 14 图 3振电路 （ 3） 电源 。 （ 4） 我们没有用外部扩展 此 高电平 晶显示驱动电路 主要由 16孔排座、 欧电路组成，如 图 3 图 3晶显示驱动电路图 15 电电路图 典型供电电路图 中 图 3示 图 3成稳压电源电路 如图 3 出电流为 出电压可在 输出电压由两只外接电阻 定，个电压将产生几毫安的电流，经 地，在 分得的电压加到调整端，通过改变 意，为了得到稳定的输出电压，流经 电流小于 不加散热器时最大功耗为 2W，加上200*200*45W。 止稳压器输出端短路而损坏 4 4 系统软件设计 件设计步骤 （ 1）系统定义 所谓系统定义，就是清楚地列出系统的各个部分与 软件设计有关的特点，并进行定义，以作为软件设计的依据。系统定义是对系统任务的描述，系统定义至少应包括下列内容： 输入定义 : 首先列出系统向微机提供的所有输入项，然后对每个输入提出问题。 输出定义 : 首先列出要求微机产生的所有输出项，然后对每个输出提出问题。 定义存储器 : 指对存储器资源如何管理，工作区然后划分？是否采取存储器掉电保护？ 定义信息处理方式 : 从读入输入数据到送出结果之间的阶段称为处理阶段。在这个阶段必须精确确定用什么方法处理输入数据以获得要求的结果。 定义错误处理方式 : 系统出现错误是难免的，因此，设计者必须为排错及故障诊断做好准备。 定义操作要求 : 任何系统都要人来干预，即要进行人机对话。因此必须考虑操作者最合适的输入方式和操作步骤，何种显示形式才能很容易地提醒操作人员出现的操作出错。 （ 2）程序设计 程序设计是制定程序的纲要，也就是将系统定义的问题用程序的方式进行描述、绘制流程图，结构化程序设计、模块化程序设计和自顶向下设计等，都是此步骤的有效方法。 （ 3）编程 所谓编程就是将程序流程图的一系列操作，编译成计算机能够接受的具体程序。编程人员可以采用机器语言、汇编语言或 是高级语言，采用何种语言编程，应根据相系统的情况、要求和设计人员的技术水平。 （ 4）查错和测试 查错是让程序去执行设计规定它应该完成的任务，用以发现程序中出现的错误。测试是用以校验程序是否正确地执行了总的系统任务。查错只能发现编程中的错误，而很难发现系统在总体结构方面、各任务之间协调配合方面的错误。这 15 方面的错误依靠测试阶段来发现。查错和测试是软件设计很关键的步骤。由于系统应用软件通常都要固化在只读存储器中，所以程序在固化之前必须进行查错和测试。 （ 5）文件编制 文件编制是用流程图、注释、存储器分配说明等方法 来描述程序来形成文件，以便用户和操作人员了解。文件编制的好坏，直接影响到程序的使用、维护和扩充。 （ 6）维护和再设计 当软件投入现场运行时，一方面可能会发生各种现场问题，因而需要进一步对系统软件进行改造和完善；另一方面，用户往往会由于环境或技术条件的变化，提出比原计划更多的要求，因而需要对原系统软件进行改进和扩充，然后再重新固化，以适应情况变化的要求。 软件流程图 整个系统软件运行流程如图 4 图 4统软件流程图 16 对于同时有顾客分别从入口与出口 处进出的情况，则计数变量没有增加也没有减少，但这种情况可以忽略。只要有时间差别，语音均播报欢迎第多少位顾客。 始化程序流程图 图 4始化程序流程图 开始 显示模式设置 关闭显示 显示清屏 显示光标移动设置 显示开关控制指令 显示开关光标 返回 17 统控制程序 / 文 件 包 含 与 定 义 操 作* #10; ; /红外线检测入口接单片机 24号引脚 ; /红外线检测出口接单片机 25号引脚 =0,0,0,0; ,; ; ; ; = ; / 延 时 子 程 序* i; i = 0; i 250; i+) _; _; 18 _; _; / 测试 碌 状 态* 0; / 寄存器选择， 选择指令寄存器 1; 1; _; _; _; _; ( 0 0; / 写 入 指 令 数 据 到* ); 0; 0; 0; _; _; 19 _; _; _; _; 1; _; _; _; _; 0; / 设定显示位置* 0 / 写 入 字 符 显 示 数 据 到* ); 1; 0; 0; _; _; _; _; 1; _; 20 _; _; _; 0; / 始 化 设 定* ); ); ); /清除 显示内容 ); / 主程序* i; ; ; i != 0)/ 显示字符 i); i+; ;) 21 ; ; 4);/欢迎第 400); 00); 5);/位顾客 if(; =0|0=00/10|0=00|0; i != 0)/ 显示字符 i); i+; 22 结束语 本设计主要实现了通过 红外线传感器分别监测进入、走出商场的顾客 ， 单片机最小系统，用来接收信号、计数处理和发出指令 。我的毕业设计在经过理论的收集和原理的学习，设计方案与元器件选择、系统各个模块的框架设计、电路 理图的设计、软件的设计，最终调试。 在设计中存在以下问题：有些元器件的管脚作用不明，在选择元器件时没有仔细了解它的作用以及适用范围，导 致测试结果不明，通过它使我对单片机系统有了掌握 ，还有在硬件中一些元器件的接法是比较难的，从当中我学到了要做一个完好设计，首先有个初步的规划，然后对各个部分做布局，最后将整个电路图有个认识，如何进行一个产品的开发和设计，并对其设计过程如何进行优化选择有了初步的认识，为以后的工作打下了坚实的基础。我所获得的这些知识都是西安航空职业技术学院对我辛勤培养的结果。因此，我要感谢母校的各级领导及老师们，谢谢你们三年来对我的教育和引导。在这当中我存在着许多问题不会处理只能做到这种地步，还请各位老师了解。 16 谢辞 本论文在 党媚 老师的 细 心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体构思和内容，无不凝聚着老师的心血和汗水，在 大学 学习和生活期间，也始终感受着 老 师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向 党 老师表示深深的感谢和崇高的敬意。 这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于 王 老师的认真 指导 ，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了他的悉心