在科技飛速發(fā)展的今天人們對(duì)生活品質(zhì)的追求不斷提高.近些年各種高科技產(chǎn)品的出現(xiàn)給人們 帶來(lái)了諸多方便.智能家居雖不是新興技術(shù)但由于國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、價(jià)格昂貴、售后較差等諸多因素的影響[１] 使人們望而卻步智能安防的實(shí)際利用率不高.本文提出的超聲波與紅外線聯(lián)合布控 技術(shù)操作簡(jiǎn)單、使用方便、運(yùn)行可靠、價(jià)格低有利于得到廣泛應(yīng)用.

１ 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

      系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖１ 所示可分為單片機(jī)主控模塊、傳感模塊、輸出驅(qū)動(dòng)模塊.

      傳感模塊分為超聲波傳感器和紅外線傳感器.單片機(jī)為主控芯片，通過(guò)程序向超聲波發(fā)射器發(fā)送信 號(hào)當(dāng)接收到超聲波和紅外線傳感器的信號(hào)時(shí)驅(qū)動(dòng)輸出動(dòng)作，聲光報(bào)警采用現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警方式，遠(yuǎn)程無(wú)線報(bào) 警由單片機(jī)發(fā)送信號(hào)給通信模塊，再由通信模塊連接安保辦公室實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程施救.

２ 硬件設(shè)計(jì)

      系統(tǒng)中采用單片機(jī)作為主控模塊它具有低電壓、高性能等優(yōu)點(diǎn)，并配有獨(dú)立復(fù)位按鍵使用方便靈活.超聲波傳感器的測(cè)距信號(hào)與紅外線傳感器的定位信號(hào)分別經(jīng) Ｉ/ Ｏ 口輸入，根據(jù)軟件算法 驅(qū)動(dòng)輸出端聲光報(bào)警、ＬＥＤ 顯示與無(wú)線報(bào)警.本設(shè)計(jì)通過(guò)設(shè)置燈光閃爍顏色及報(bào)警提示聲音的不同區(qū)分 障礙物的距離和方位

２.１ 單片機(jī)最小系統(tǒng)

      單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 ２ 所示:包括單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路.復(fù)位電路是在 １０ μＦ 的電解電容 Ｃ３ 上并聯(lián)一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)Ｓ１當(dāng)按下此開(kāi)關(guān)時(shí)對(duì)電容放電ＲＳＴ被拉到高電平，在電容充電時(shí)高電平保持， 使單片機(jī)完成復(fù)位.單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘是靠晶振電路提供的，此次設(shè)計(jì)時(shí)鐘信號(hào)頻率選用 １２ ｋＨｚ諧振電 容 Ｃ１、Ｃ２ 選用 ３０ ｐＦ 的瓷片電容用來(lái)過(guò)濾掉晶振部分的高頻信號(hào)使晶振工作更加穩(wěn)定[２] .

圖 ２ 單片機(jī)最小系統(tǒng)

２.２ 超聲波傳感器

      超聲波測(cè)距技術(shù)原理簡(jiǎn)單，測(cè)距方便，但由于超聲波的發(fā)散嚴(yán)重，在較遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)誤差較大ꎬ所以 不適宜定位.本設(shè)計(jì)選用 ＨＣ－ＳＲ０４ 超聲波模塊，其性能穩(wěn)定，測(cè)距準(zhǔn)確，可用于 ３００ ｃｍ 以內(nèi)的測(cè)距.

      超聲波傳感器工作原理如圖 ３ 所 示:由單片機(jī)控制電路發(fā)出 ４０ ｋＨｚ 頻率 的脈沖(同時(shí)啟動(dòng)計(jì)數(shù)電路開(kāi)始定時(shí)) 作用到超聲波發(fā)送端探頭，在探頭上會(huì) 發(fā)生逆壓電效應(yīng)，從而產(chǎn)生共振，形成機(jī)械振動(dòng)波，即為需要發(fā)送的超聲波，此超聲波遇到障礙物時(shí)被反射回來(lái)，被超聲 波接收端探頭接收到，再經(jīng)壓電效應(yīng)轉(zhuǎn) 換為電信號(hào)，接收電路將信號(hào)多級(jí)放大、檢波、整形后作用到單片機(jī)微控制器，此 時(shí)定時(shí)器停止計(jì)時(shí).根據(jù)公式 Ｌ ＝ １ / ２ｖｔ，計(jì)算出所測(cè)距離 Ｌｖ 為 ３４０ｍ / ｓ 的聲速ｔ為從第一次發(fā)射脈沖到接收到回波所用時(shí)間.

熱釋電人體紅外傳感器選用 ＳＤ０２其探測(cè)原理

圖 ３ 超聲波傳感器工作原理

３ 系統(tǒng)工作流程

      系統(tǒng)工作流程圖如圖 ５ 所示[４] 使用之前先將傳感模塊各參數(shù)復(fù)位此時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入布控狀態(tài).當(dāng)有人進(jìn)入安防區(qū)域時(shí)，紅外線 傳感器將檢測(cè)到的信息傳入單片機(jī)，單片機(jī)向超聲波發(fā)射探頭發(fā) 送脈沖信號(hào)，計(jì)時(shí)開(kāi)始，接收到由障礙物反射回來(lái)的超聲波后計(jì)時(shí)停止，單片機(jī)經(jīng)過(guò)延時(shí)、數(shù)據(jù)處理ꎬ驅(qū)動(dòng)輸出

圖 ５ 系統(tǒng)工作流程圖

４ 測(cè)試

      為了驗(yàn)證該系統(tǒng)的準(zhǔn)確度與精度ꎬ并與單一紅外傳感器系統(tǒng) 進(jìn)行對(duì)比ꎬ測(cè)試設(shè)置了實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組兩組實(shí)驗(yàn)ꎬ分五組進(jìn)行[５] . 測(cè)試在室內(nèi)開(kāi)闊的區(qū)域進(jìn)行ꎬ預(yù)設(shè)系統(tǒng)報(bào)警區(qū)間為 ５０~３ ０００ ｍｍꎬ測(cè)試時(shí)間為每天 ８:００ ~ １８:００.其中入 侵人員與報(bào)警器的實(shí)際距離是通過(guò)卷尺測(cè)量的.結(jié)果如表 １ 所示

      經(jīng)過(guò)比對(duì)測(cè)試結(jié)果ꎬ實(shí)驗(yàn)組的測(cè)量誤差與漏報(bào)次數(shù)明顯小于對(duì)照組，誤報(bào)次數(shù)略多于對(duì)照組.分析 其原因在于所設(shè)計(jì)系統(tǒng)沒(méi)有過(guò)多地考慮與人體相似的干擾源影響，所以存在誤報(bào)情況，后期應(yīng)配合圖像傳感進(jìn)一步減小誤報(bào)情況.

５ 結(jié)語(yǔ)

      為了實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)分類，提出一個(gè)基于統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)邏輯分析算法，使用常用的機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)集對(duì)本文框架進(jìn)行驗(yàn)證.結(jié)果表明，本方法能夠合理地提高分類準(zhǔn)確度并減少分類所需的計(jì)算時(shí)間.未 來(lái)的工作主要有兩點(diǎn):一是通過(guò)進(jìn)一步改良和優(yōu)化，提高本文分類算法實(shí)時(shí)分類的性能，二是在真實(shí)的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)該算法，驗(yàn)證算法進(jìn)行實(shí)時(shí)分類的性能.

參 考 文 獻(xiàn)

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[2]王志剛，劉志剛。功能區(qū)劃的最小切割方法以意大利為例[J]。優(yōu)化信201610(5):955 - 973。

[3]王志強(qiáng)，王志強(qiáng)，王志強(qiáng)，等。將邏輯分析數(shù)據(jù)作為分析概率離散的工具選擇行為研究[J]。計(jì)算機(jī)與運(yùn)籌學(xué)2019106:191-201。

[4]王志強(qiáng)，王志強(qiáng)，王志強(qiáng)，等。對(duì)工業(yè)過(guò)程的深刻理解，與人類經(jīng)驗(yàn)相輔相成一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)挖掘方法[J]。專家系統(tǒng)與應(yīng)用2019122:388-405。

[5]王志強(qiáng)，王志強(qiáng)。復(fù)雜模型的優(yōu)化研究[J]。國(guó)際應(yīng)用與研究雜志基礎(chǔ)科學(xué)20134(9):2810 - 2816。

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