房间人数动态统计电路的设计与研究

基于红外传感器的楼宇人数统计系统的设计摘要：系统以热释电红外传感器为基础，通过对外围电路的设计和相应的控制电路，实现了对楼宇人数的实时统计。

给出了系统的总体结构设计，重点阐述了楼宇人数监控系统主要的硬件设计以及系统软件设计。

实践证明：该楼宇人数监控系统工作稳定，具有较高的响应速度和精度，并且价格低廉，具有广泛的应用前景。

关键词：热释电红外线传感器；MCS-51单片机；VC6．00 引言随着现代社会和科学技术的迅速发展，红外技术已经为大家所熟知。

由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用，给人们日常生活和公共安全带来了极大的便利。

本文介绍的，就是以红外传感器为基础的一套楼宇房间人数统计系统。

鉴于现有的各种人数统计系统的种种不足或限制，本文设计了一套实时、可行的计数设备。

它以热释电红外传感器为基础，通过对外围电路的设计，能识别人进来(向左运动)或者出去(向右运动)的方向，进而产生不同的通道信号去触发相应的控制电路，通过单片机编程，连接计算机，就可以对楼宇人数进行实时准确的监控。

1 系统总体设计原理该系统的总体结构框图如图1所示：通过RE200B热释电红外传感器对周围环境的红外线进行实时数据采集。

当有人进入传感器的探测范围时，传感器将感应到的信号传输给下一级的放大滤波电路，经过放大并滤除干扰的电信号再通过电压比较电路，能将人的进出两个方向很好地识别出来。

接着通过单片机编程将代表不同方向的信号转换为人数变化的信号，同时通过串口编程将人数的变化信息通过无线模块发送到计算机，通过计算机监控软件将人数统计信息以图形界面的方式实时显示出来。

2 系统各功能单元介绍2．1 热释电红外传感器的工作原理本系统采用RE200B热释电红外线传感器作为接收人体红外辐射的核心元件，是整个电路的信号接收部分。

它具有方向识别的功能，能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。

基于ZigBee的无线室内人数统计系统设计作者：祁国鹏何伟东徐哲壮来源：《物联网技术》2014年第09期摘要：随着我国人口的增长，室内公共资源（如图书馆、商场、教室等）的有限性变得日益突出。

因此，对于资源有限的公共场所进行实时的人数统计，有助于人们做出更加合理的资源分配，节约人们在排队和寻找空间上消耗的大量时间。

针对上述需求，设计了基于ZigBee的无线室内人数统计系统。

该系统采用多组红外传感器组成人数信息的感知模块，然后通过ZigBee无线组网来实时收集传感器数据，并根据这些数据分析室内人数的变化情况，从而计算得到室内实时人数。

实验结果表明，该系统能够有效统计室内人数信息，并具有低成本、低功耗、实时性强等特点。

关键词：ZigBee；无线传感器网络；室内人数统计；红外传感器中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）09-0010-030 引言随着人口的增长，我国城市室内空间有限性与人口众多的矛盾日益突出，这个问题在公共场所的资源利用方面尤其严重。

因此，在图书馆、博物馆、商场、高校教室等资源有限且人员流动性强的公共场所进行人数统计显得尤为重要：一方面，用户可以根据各个场所的实时人数统计信息为自己的行程做出安排，节约了宝贵的时间；另一方面，公共场所管理人员也可以利用人数统计系统掌控各个场所的使用情况，做出更加合理的资源分配和场所安全等管理措施[1]。

根据上述需求，本文的研究工作设计了基于ZigBee技术的无线被动式红外传感器，并通过ZigBee网络收集多个传感器的检测信息，由此作出室内人数的精确统计。

相比于现有的人数统计系统[2-3]，本文设计的基于ZigBee的无线室内人数统计系统具有低成本、低功耗、实时性强等优点。

1 系统的整体架构与功能基于ZigBee的室内人数统计系统如图1所示，主要包括感知系统、ZigBee网络和上位机。

系统利用部署在房间门口的两个被动式红外传感器检测人员进出信号，并通过ZigBee网络将传感器数据发送给协调器节点；协调器节点通过对比两个传感器检测信号接收的先后顺序，得到该房间人员出入情况，并由此计算出室内人数，并将实时人数统计结果通过串口发送到上位机进行保存和显示。

目录一、设计任务 0二、题目分析 (1)1、室内人数统计显示器应具备的功能： (1)2、室内人数统计显示器设计思路： (1)三、设计思路及系统模块实现 (1)1、信号输入模块 (1)2、信号消抖模块 (2)3、互锁系统 (4)4、计数显示模块 (6)5、模拟总电路 (7)四、原理图 (7)1、整体结构图：信号处理模块和显示模块。

(7)2、分模块之信号处理系统 (8)3、分模块之显示模块 (8)五、使用器件及数量 (9)六、参考资料 (10)一、设计任务室内人数统计显示器：统计某场所内人员数量，该场所只有一个且仅能一人通过的出入口，要求实时显示场内人数（至少一位数码管显示），进入一人自动加一，反之则减一。

二、题目分析1、室内人数统计显示器应具备的功能：1、判断人是进门还是出门。

2、如果判断为进门，则数码管显示数加一3、如果判断为出门，则数码管显示数减一2、室内人数统计显示器设计思路：三、设计思路及系统模块实现1、信号输入模块首先，我采用的是激光和光敏电阻作为人进门和出门的检测装置。

但是，光敏电阻传入的信号为模拟信号。

于是，我就使用比较器，设立门槛电压为2.2V。

在有激光一直射在光敏电阻上时，光明电阻阻值大约400欧姆，2端口的电压大约为4.5V左右，此时，输出为低电平。

当有人经过时，挡住了激光，此时光敏电阻阻值大约10k左右。

2端口输入电阻大约1V左右。

输出为高电平。

2、信号消抖模块但是，在人穿过激光时，并不像预期的那样，只产生一个高低点电平的跳变，而是有很多的抖动干扰信号。

这时，我就想用一个消抖装置来消除信号的抖动。

具体电路就是一个由555定时器组成的单稳电路。

设置R2和C2，使单稳触发的时间大约为50ms。

也就是说，一旦有人进入，检测装置检测到，不管有多少个干扰波形，到最后就只有一个有效波形输入。

做实物时，R2用滑动变阻器代替，以便用于设置合理的单稳触发时间。

具体电路和波形如下：A为检测装置检测到人后的干扰波形（用示波器模拟）。

基于视频室内人数统计系统的设计在很多的视频监控应用中，都需要能够检测和跟踪行人来确保高全保障和行人位置治理。

很多行业对人流信息都有极大的需求，如汽车公交站场，地铁站台，商场出入口等，利用统计的客流量数据，治理人员可以合理调度人力、物力，合理配置资源，从而获得最佳的运营效果。

近些年来使用图像传感器进行人数统计的技术也有所进展。

利用侧面安装的CCD摄像机可以获得较多的物体运动信息，利用该技术可以方便、可靠、实时地对各种场所的人流进行统计，而不对公众造成任何影响。

结合其他图像分析技术，系统可以清楚快捷地掌握人流动态信息，使决策者及时做出对策。

近年来，这方面的研究得到了越来越多重视[1-5]。

1 系统总体架构本文希望利用安装在检测区域斜上方的摄像头，来实现人体运动目标的检测，识别，跟踪。

本系统目标在于针对室内监控环境内的行人计数，因此需要精确辨别在室内的行人目标。

不像其它的识别任务，行人的检测在场景中是比较困难的，行人是一个在镜头中形状灵活变化的目标，同时，考虑到每个行人衣着的不同没有可用的纹理特征帮助我们来确定每一个个体。

本系统要求能够在监控区域内提取出行人斑块，并在行人之间有相互遮挡时能够有相应的跟踪算法来准确跟踪每一个目标，进而得到一个准确而又鲁棒的人数统计。

本系统确定最终的室内行人统计系统的实现流程如图1所示。

该系统首先通过混合高斯分布模型的方式实时得到检测区域的背景图像，将实时的监控图像和背景图像进行差分运算猎取行人目标的二值化斑块图像，通过新斑块检测算法来检测是否有新的行人目标出现在监控区域，将获得的每一个行人目标进行目标跟踪，最终得到一个准确又鲁棒的行人统计系统。

2 高斯混合背景建模一种典型的背景去处的方法就是从相应的图像序列中提取出相对于行人目标的背景。

然后将包含有前景的图像和背景图像作差分运算即可得到候选的行人目标前景斑块。

典型的背景猎取方法是由Stuffer和Grimson提出的混合高低背景更新算法。

NANCHANG UNIVERSITY GONGQING COLLEGE 学士学位论文（设计）THESIS OF BACHELOR（2010—2014年）中文题目: 学生公寓供配电系统设计英文题目：Student Apartments for Supply and DistributionSystem Design学院：系别：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。

对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

作者签名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。

有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。

学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。

保密的论文（设计）在解密后适用本规定。

作者签名：指导教师签名：日期：日期：注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

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摘要目前用于学生宿舍、公寓的电能计量控制系统在全国大部分高校中已普遍使用，但大部分采用以房间为单位计费，然后均分到个人的计费方法，该方法不能实现对学生个人用电计费，收费困难，易造成学生间的矛盾，因此如何科学合理地对学生公寓进行电能管理是一个亟待解决的重要课题。

本课题分析了当前国内居民小区和学生宿舍电能计量管理的现状，根据学生公寓用电管理的实际情况，设计了一种带身份识别的学生公寓电能计量控制系统。

该系统由现场级和管理级两级组成，本文详细阐述了现场级模块的软硬件设计方案。

现场级以专用电能计量芯片AD7755和带有A/D转换功能的微处理器80C196KB以及身份识别电路（IC卡预付电费电路）为核心，实现个人用电计量、类阻性发热负载识别、公寓用电情况的监视等，并通过RS-485与上层管理级通信，完成对公寓用电情况的统计和管理。

本文的创新点在于先刷卡识别身份再用电的管理模式。

设计中给宿舍内的用户每人分配一条用电支路，用电时用户先刷卡，通过身份识别后，该用户的用电支路接通（通过继电器控制通断），其电源插座可插接电器，然后系统将对其用电情况进行计量与控制。

当用户超过一定的时间未用电时，系统将自动关断该用电支路，以达到节电、安全用电，并防止其他用户窃电的目的。

本系统解决了电费均分难、恶性负载识别难、用电情况实时监测等问题，实现了学生公寓用电的现代化和自动化管理。

关键词：电量计量；身份识别；恶性负载识别；IC卡AbstractUniversity student hostels currently prevailing own apartment management, how scientific and reasonable for students villas Energy management is to be resolved into one of the important topics.This paper analyzes the domestic civilian and Area Energy Management System based on the status of student apartments and electricity management in the actual situation, A design with the identification of student apartments intelligent power management system. The system can spot and the management level two components. Field level through a dedicated power measurement and AD7755 chip with A/D conversion function of 80C196 embedded microprocessor KB and the identification circuit (IC circuit prepaid electricity) as the core personal consumption data measurement, Real-time dynamic type identification resistive heating load for the right side of the apartment monitor, investigate unusual electricity, thereby effectively limiting the use of students, such as faster heat, furnace son, incandescent easy use of fire appliances, Communication through the completion of the apartment's electricity consumption statistics and published; The upper management level PC at the core. through telephone lines or LAN communications at any time acquisition bottom PC data resources, through the completion of various statistical database, analysis, can be kept informed of the entire campus apartment Finally, the harmonic grid data Energy and complete clearing business.This paper elaborates on the module-level design of software and hardware, anti-interference, IC card prepaid electricity circuit, Communication Protocol and vicious load identification theory, users must have the money to be put aside a certain amount of electricity to electricity, avoid the tariff arrears, when calculating the balance of the customer or have insufficient Arrearage. SCM is this balance of power failure or lack of alarm control; The system also has a card to restore function, When the user less than the balance remaining tariffs, first alarm, and when users balance of a serious shortage of electricity, power outages to the user. Credit cards can be conducted at this time to restore electricity, and only credit once.Adoption of this study successfully resolved the difficult tariff equalization, vicious load identification difficult. electricity consumption to real-time monitoring, andother problems that the student dormitories modernization and automation Energy Management Program.Key words：Electric Power Measurement；Identity Recognition；Malignant load identification；IC card目录第1章绪论 (1)电能计量、管理概述 (1)电能计量装置 (1)集中式电能计量、管理 (2)课题的背景及意义 (3)本课题的设计任务与要求 (4)第2章方案设计与论证 (5)电能计量系统方案设计 (5)身份识别（预付费）系统方案设计 (7)第3章系统总体设计 (9)总体设计思想 (9)系统的总体结构及原理方框图 (9)第4章系统硬件电路及工作原理 (11)单片机及外围电路设计 (11)CPU的选择 (11)系统存储器的扩展 (12)电能计量电路的设计 (14)电能计量的基本原理 (14)电能计量芯片ADE7755 (15)电能计量的硬件电路 (19)电能存储器 (19)身份识别电路的设计 (20)MF RC500的特性 (20)MF RC500的内部结构 (21)MF RC500与单片机的接口 (22)MF RC500与天线接口设计 (23)智能开关的设计 (24)负载识别模块的设计 (25)设计原理 (25)具体实现 (27)其他电路的设计 (28)报警电路 (28)键盘电路 (28)显示电路 (29)串行通讯 (31)up监控电路 (32)工作电源 (33)第5章系统软件设计说明 (35)总体软件设计 (35)各主要模块程序流程 (35)第6章经济效益分析 (43)第7章总结 (44)参考文献 (45)致谢 (47)附录Ⅰ (48)附录Ⅱ (60)附录Ⅲ (64)第1章绪论1.1电能计量、管理概述随着电力市场的发展，电力改革的深入，电力系统已经开始由计划经济向市场经济转变，这对电能的计量及管理提出了新的要求。

题目教室人数智能统计与显示系统的研制目录摘要 (1)英文摘要 (2)引言 (3)正文 (4)1系统总体构成 (4)1.1系统的功能 (4)1.2系统的构成 (4)1.3系统工作过程 (6)1.4传感器的选择 (6)2 系统硬件设计 (7)2.1系统核心器件介绍 (7)2.1.1 单片机STC89C52介绍 (7)2.1.2 芯片74LS245简介 (8)2.1.3 芯片ULN2803简介 (8)2.1.4 芯片PCF8563简介 (9)2.2系统硬件总线路 (10)2.2.1 电源电路 (12)2.2.2 键盘电路 (13)2.2.3 时钟电路 (13)2.2.4 数码管显示电路 (14)3系统软件设计 (15)3.1主程序设计 (15)3.1.1 程序流程图 (15)3.2子程序设计 (16)3.2.1 软件延时 (16)3.2.2 数码管显示 (17)3.2.3 中断设计 (20)4 实验结果与分析 (22)结论 (24)参考文献 (25)综述 (27)致谢............................................................................................................................ 错误!未定义书签。

摘要为了方便教师考勤和提高到课率，方便同学们寻找空余自习座位，营造更好的学习环境，提出了一套教室人数智能统计与信息显示系统。

本文在分析了传统考勤方式的适用范围及优缺点的基础上，对该系统的功能设置和适用性进行了研究。

以单片机系统为核心设计主控电路，并扩展了时钟日历芯片和多功能显示系统，采用自行设计的双光路可逆计量红外传感系统，实现到课人数、剩余座位等信息的计量与显示的功能。

结果表明，该系统的人数统计功能显著提高了学生的按时到课率以及学生的上课积极性，空余座位显示功能方便了学生寻找自习教室，大大节省了时间，日历时间显示功能方便老师掌控授课时间，保证按时上下课。

自习室、图书馆人数监测统计显示系统设计乐丽琴;贺素霞;吴亮;秦世超【摘要】采用对射型红外传感器进行人数监测不仅开发简单,且大大缩减成本.红外对管人数监测应用了PWM软件调制技术,减少误触发抗干扰能力强,提高了检测系统的准确性.利用多机通信,主机可以随时向从机索取需要的数据,使设备数据更新,灵活性大大提高;利用系统语音报警提示功能,当自习室超过10分钟以上没人时还能实现语音提示和自动锁门.采用模块化设计思想,系统人流检测部分、统计部分、显示驱动部分相互独立利于扩展功能.基于红外传感器的多功能自习室、图书馆人数监测统计显示系统实现了各楼层自习室当前人数在一楼大厅大屏幕的动态显示,从而为同学提供一个更加方便、更加人性化的自习条件.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2013(021)023【总页数】4页(P160-162,166)【关键词】红外调制;多机通信;红外检测;人数监测【作者】乐丽琴;贺素霞;吴亮;秦世超【作者单位】黄河科技学院信息工程学院,河南郑州450063;黄河科技学院信息工程学院,河南郑州450063;黄河科技学院信息工程学院,河南郑州450063;黄河科技学院信息工程学院,河南郑州450063【正文语种】中文【中图分类】TP3随着高校不断扩招，人数急剧增加，自习室、图书馆成了各学校紧缺的资源，尤其自习室座位紧张，课外时间经经常看到学生穿梭于各楼层仅为找个自习室座位。

自习室人数分布不均，一些自习室人满为患而另一些自习室却几乎无人自习。

学生不清楚自习室是否被占用，也不清楚自习室当前人数，往往浪费大量时间寻找自习室。

然而目前国内尚无针对高校的此类系统，因此设计一套能够实时显示自习室、图书馆人数，方便管理人员合理管理调配资源的系统便显得尤为重要。

基于以上原因，我们设计了基于红外传感器的多功能自习室、图书馆人数监测统计显示系统。

显示屏幕可以安置于教学楼自习室、图书馆的一楼或各个教室等，屏幕显示该楼所有教室的使用状态[1-2]。

红外线室人数统计设计目录摘要 (1)Abstract: (2)1 方案与比较论证 (3)1.1 总体设计方案云比较 (3)1.2实验器材 (4)1.3模块电路设计与论证 (4)2．系统设计 (7)2.1总体设计 (7)2.2 软件流程图 (8)2.3 主控电路 (9)3 测试数据与分析 (11)3.1 模块测试 (11)3.2整机调试 (11)3.3 测试结果 (12)4 系统特色 (12)5 总结 (13)摘要：本文详细描述了红外线室人数统计系统的设计方法。

设计理念是有两组红外线发射和接收系统组成，将信号传递给控制单片机，由其判断两组信号的触发顺序来给出室人数是增加还是减少，然后将结果控制LCD液晶显示模块显示。

本系统基本实现了数字控制，可分为四个模块：单片机控制模块、恒流驱动电源模块、红外线发射和接收模块、LCD液晶显示模块。

单片机控制模块主要以MSP430F2274单片机为核心，主要由555定时器构成的多谐振荡器给红外线发射38KHz 脉冲信号，单片机通过对接收到的信号进行运算处理，将信号转为LCD显示屏显示。

恒流驱动电源模块主要给整个电路提供合适的工作电压。

关键词单片机控制恒流电源 555定时器构成的多谐振荡器 LCD显示Abstract:This paper describes the infrared indoor toll system design method. Design concept is two groups of infrared emitting and receiving system, will signals to control chip, two groups bythe judgment of the signal to trigger sequence number is indoor, then will increase or decrease the LCD LCD display control module. This system realizes the digital control, which can be divided into four modules: SCM control module, constant-current power module driver, infrared emitting and receiving module, LCD display module. SCM control module mainly MSP430F2274 singlechip, mainly composed of 555 timing by more harmonic oscillator infrared emission 38KHz pulse signal to a single chip computer through the signal processing operations, LCD display shows to signal. Constant-current power modules for the main driving circuit provides appropriate working voltage.Keywords single-chip microcomputer control constant-current source of much harmonic 555 timing LCD oscillator1 方案与比较论证1.1 总体设计方案云比较方案一：采用红外线遥控器提供红外线发射信号，但由于红外线遥控器提供的信号是间断的不能实现要求，故舍弃。

进出房间人数计数器电路进出房间人数计数器电路这种计数器可以记录某一时间段内房间内所有来访者的人数。

此装置可以安装在诸如电影放映厅、大楼和办公室的人口处。

此装置采用简单而常见的计算器来代替专用计数器和显示电路，所以制作成本很低。

装置中使用的所有元件都很容易从市场上买到，电路组装、调试也很容易。

工作原理：两对光电检测装置安装在进出通道上。

其中一边，光源A(发送器)和光敏电阻LDR1(接收器)安装在通道进口处；另一边，光源B(发送器)和光敏电阻LDR2(接收器)则安装在通道出口处。

光源的两束光线要保持照射在接收器的光敏电阻上，光束要求准确定向。

如图显示了在通道上的光源和接收器的安装位置。

下图表示进出房间人数计数器的电路原理。

A、B两个部分是光线检测电路。

逻辑控制电路由与门芯片IC3、异或门IC4和触发器IC5、IC6为核心组成；定时器IC11和IC12组成延时电路；光耦IC7和IC10用做计算器与检测电路间的电压隔离。

电源电路显示在图中的A、B部分之间。

交流市电通过变压器X1降为交流12V。

通过二极管VD1～VD4组成的整流器，变为直流。

再通过C1滤波，在稳压电路IC7809(IC1)上产生9V稳定电压，加到整个电路上。

初加电时，由于电阻R5和电容C3和C4所组成加电复位电路的作用，触发器IC5和IC6处于复位状态。

从而三极管VT3和VT4最初处于截止状态。

也就是说：加电时，计算器上的"1"、"+"、"-"和"="键都保持断开状态。

由光敏电阻LDR1、三极管VT1和与非门N1以及由光敏电阻LDR2、三极管VT2和与非门N2分别组成的电路A、B两部分检测光线的通、断。

然后分别可在与非门N1的第3脚和与非门N2的第4脚上产生一个脉冲。

元器件选择:IC1选择7809、9V稳压器；IC2选择CD4093四2输入触发器，IC3选择CD4081四2输入与门，IC4选择CD4001四2输入异或门，IC5、IC6选择CD4031四D触发器，IC7～IC10选择MCT2E光电耦合器，IC11、IC12选择NE555定时器。