入侵探測裝置的軟硬件設計

介紹一種來(lái)人探測裝置的原理及特點(diǎn)。該裝置基于PICl6F628A單片機,采用一對收發(fā)獨立的超聲波換能器,利用多普勒效應,在一定空間內能夠有效地探測到是否有人進(jìn)入,并且能夠輸出信號控制照明設備的開(kāi)關(guān)。

使用超聲波可以很方便的對一定空間內的運動(dòng)物體進(jìn)行有效的探測,具有安裝方便,探測效果好的特點(diǎn)。本文介紹一種利用超聲波多普勒效應設計的來(lái)人探測裝置。該設計使用了PICl6F628A單片機,對以往用到的超聲波探測硬件電路進(jìn)行改進(jìn),利用軟件編程對來(lái)人情況進(jìn)行有效地探測,繼而輸出控制信號控制照明裝置的開(kāi)關(guān)。

1 工作原理及特點(diǎn)

　　當聲源與聲波接收器之間存在有相對運動(dòng)時(shí),聲波接收器所接收到的信號頻率將與傳播的聲波頻率有所不同,頻率差量與聲源和接收器之間的相對運動(dòng)速度有關(guān),這就是多普勒效應造成的。本設計采用超聲波發(fā)送器和接收器均朝同方向固定不動(dòng),當有障礙物體朝向或者遠離二者運動(dòng)時(shí),可以看作是由障礙物表面對聲波的反射效應所形成的鏡像聲源與接收器之間存在相對運動(dòng),同樣可以利用多普勒效應,根據接收器收到的信號來(lái)判斷是否有人在探測范圍內移動(dòng)。

　　該裝置同時(shí)具有超聲波發(fā)射和接收換能器,使用時(shí)安裝方便。正面最大探測距離在1～5．5 m可調,可以對該空間內運動(dòng)物體進(jìn)行有效地探測。當探測到運動(dòng)物體之后輸出+12 V信號控制照明裝置的開(kāi)關(guān)。其輸出+12 V的持續時(shí)間可以在15～1 800 s可調。

2 硬件系統

　　本裝置采用發(fā)射和接收分別獨立的超聲波換能器,硬件系統基本可以分為微處理器部分、發(fā)射部分和接收部分。

　　微處理器使用的是Microchip公司生產(chǎn)的PICl6F628A單片機,其引腳如圖1所示。該單片機為精簡(jiǎn)指令集型處理器(RISC),共有35條匯編指令,使用起來(lái)簡(jiǎn)捷有效。PICl6F628A共有18個(gè)引腳,標準工作電壓為5 V,外接晶振最大可以達到20 MHz。其內部資源非常豐富,含有2 KB的Flash程序存儲器、224B的數據存儲器、2個(gè)模擬比較器、1個(gè)PWM控制器、1個(gè)16位的定時(shí)器／計數器,1個(gè)8位定時(shí)器／計數器,1個(gè)8位定時(shí)器,以及上電啟動(dòng)電路、掉電復位電路和看門(mén)狗電路等。PICl6F628A還能夠響應定時(shí)器、比較器、RB端口等多種硬件中斷合理地使用這些資源可以有效簡(jiǎn)化外圍電路,降低產(chǎn)品的成本(本設計未用的片內資源此處沒(méi)有列出)。

　　發(fā)射部分電路圖如圖2所示。超聲波發(fā)射換能器采用328STl60,其中心頻率為32．81．O kHz。使用PIcl6F628A單片機的PWM控制器,由RB3端口輸出約32．8 kHz的方波信號,并通過(guò)三極管Q1和4069進(jìn)行電壓和電流的放大,從而驅動(dòng)發(fā)射換能器發(fā)射出超聲波信號。其中三極管Q2是為系統自檢而設計的。在正常的探測過(guò)程中,RBO端口一直輸出低電平,使三極管Q2保持截止狀態(tài),不會(huì )影響超聲波發(fā)送換能器的正常發(fā)射。