人流量计数传感器设计和实现 电子信息工程专业.docx

人流量计数传感器【摘 要】现代科学技术日益强大，我们的日常生活也朝着智能化的方向不断发展各种各样的智能化产品频繁地出现在我们的日常生活中，而单片机是其中最常见的智能化控制核心，为了能更深入地了解和学习单片机，此次我计划使用单片机知识设计一个人流量统计系统该系统使用STC89C51单片机作为整个系统的控制核心，使用红外传感器来检测出入口人员的流通，若有人员通过则该模块输出高电平，同时再利用单片机识别人员在出入口是进入还是出去，最后将人员进出的相关信息通过数码管显示出来本次设计中的单片机控制程序使用C语言编写，C语言具有结构清楚，便于改进、利于理解等优点关键词】人流量统计；人体红外感应器；51单片机；数码管 第1章 绪 论1.1 选题背景及意义当今社会，城市发展十分迅猛，人们都将自己的目光投向大城市，向城市迁移，导致城市人口呈爆炸性的增长，而人流量也因此呈日益增长的趋势，对于收益与人流量成正比关系的场所如商场、购物中心、连锁店、机场、车站、博物馆、展览馆等与人流量超大的公共场所来说，客流通是其在管理和决策方面不可缺少的数据，而客流也被称作人流量，对于零售业来说，人流量更是至关重要的指标。

在商业竞争愈发激烈的现代，高效的商业管理已然成为决定商业营销成败的重要因素现如今的商业模式正逐步由传统的“坐商”向极具主动性的“行商”转型，因此这对商业的管理者也是一个更大的挑战，需要提高自身的要求：提高对市场微弱变化的敏感程度，在最短的时间内做出正确的反映；其次，还应具备对市场的预见性，所谓预见性，就是说能够尽可能在最大限度节约商业运作成本的前提下提高在商业经营决策的科学性，同时提高购物环境的舒适性以及能够合理地调配人力资源等等正因为人流量与销售量成直接的正比关系，因此人流量的统计数据成为商业不可或缺且十分重视的一部分人流量对于大部分商业的产业来说至关重要就拿零售业作为例子来说，进入商店的顾客拥有两种身份：第一，顾客携带者货币是货币的携带者，其次他们可能会购买商品，所以又是商品的潜在购买者对零售业的人流量的规律进行研究，不但可以使销售机会得到增长，还能将顾客由观看者变为购物者，最大程度地发掘商场的销售潜力，从而提高利润值人流量是一项十分重要的商业数据，通过研究这一数值，人们可以清楚地了解您的商场、博物馆、图书馆、飞机场等场所的正在运作的具体情况，并且通过处理这些高精度的人流量数据，使组织工作更有效化。

人流量数据统计的重要性主要有一下几个方面表现：人们通过处理出口入口的人流量，可以知道出入口设置位置是否合理，如何改善；另一方面，人流量统计了出入口人们的进出方向，也可以从中了解出入口位置是否合理；计算各个区域的繁忙程度和吸引率；通过计算某地区人流量的数值来选择商家的店面位置；通过人流量统计评估促销投资和营销的利润；通过研究人流量的变化趋势，能够有效地效分配物业的人力资源；通过急速按人流量的人群转化比例，商场根据能提高人流量人群转化率的决策，并以此为标准来提高服务的质量；人群购买率也是人流量的一项相关数值，可以用于计算人群的平均消费能力，从而改善营、促销效率 ；客观决定租金价位水平；评估和优化宣传广告和促销预算商家会基于他们的顾客数量的多少来决定他要用多少资金来回馈顾客他们可以知道在哪一时间段是一天的的最佳营业时间不仅如此，我们还能从中了解到在销售过程中，销售者和访问者方面的看法，从而做出相应地策略我们还能从中得出人流量的状态以及变化趋势，管理人员从当前人流量相对于其他地区较大的地区采取针对性措施，并提前做好预防准备，防止不可预料的突发性事件，当然，目前商场内的实际人数也可以从中得知1.2 人流量统计系统的需求分析1.2.1 国内外研究现状很早以前，繁杂的人工统计是人流量数据的唯一的统计方式。

在预先设定好的时间内，商场安排工作人员在出入口处，队进入出入口的顾客进行目测计数，之后使用纯手工记录的统计方式来获悉商场在某一时间段的客流量信息而如今社会市场发展日新月异，人工统计方式早已被市场淘汰，完全不能满足现代商场的场需求，已经完全被更加智能、便利的自动化统计方式所取代随着当代科学技术的快速发展，传感器技术开始应用在了人流量统计领域，出现了基于传感器的人流量统计系统，早期所采用自动客流信息统计方法主要分为两种：压力传感系统和红外遮挡系统，虽然两种方案都具有低成本、方便快捷、易于实现等优点，但是也存在弊端，如系统适应性不强、其工作仅适于人流量小的场所，在人流量较大时，数据不够准确，统计结果会有很大的误差同时，而后来引入的压力传感器计数技术，通过对人体通过压力传感器时产生的压力数值从而计算通过的人数，然而它的缺点也十分明显，由于是通过压力数值反映人数，所以仅限人通过，不可以有车辆机器的通行，应用场所受到极大限制而且这种传感器安装调试很麻烦，使用寿命较短近几年来，基于视频的人流量统计方法已经成为当前最受关注，应用最广泛的技术之一基于现代先进的计算机技术和图像处理技术，传统的人流量统计方法所出现的问题有了新的应对方法。

其中，视频客流统计系统从中脱颖而出它以视频分析技术为基础，相比于其他传统的统计方法，不仅拥有更为优越的性能，精确的统计结果，而且其简单的安装实现方式以及低廉的成本等也是其备受青睐的主要原因，因此它正逐步被商场等购物场所采纳使用[2]目前，实时客流分析系统已经被广泛使用，据当前数据统计，大多数地区和国家，如香港、日本、新加坡、欧美等发达国家，超过90%以上的大型商场以及连锁网店中都能找到它的影子，其受欢迎程度可见一斑 1.2.2 生产需求状况商场管理者需要监控各个商店的销售情况，从而做出做出正确决策，人流量统计的数据分析对其而言是重要的辅助工具管理者可以从数据中分析出准确的客流数据，从而对各个时间段的客流量数据进行分析，得到高效的商场管理方案掌握各个区域的人流量变化情况对于人流拥挤的大型公共场所更加重要，管理者可以预先统计人流量数据，对流量比较大的区域采取相关措施以预防突发事件，所以说人流量统计计数在商业有着十分重要的地位，未来的发展前景非常好1.3 本文的工作和结构本次设计的主要内容是：设计主要使用了51单片机为系统的核心，加入红外传感器等的必要原件，实现了一个简易的人流量统计系统，其具有基本的人流量统计功能，同时具备了区分人流动方向的功能。

论文的具体流程：首线讨论了各种研究方案的可行性，从而进行选择；各种元器件的挑选；介绍整个系统所使用的主要器件和各个模块的功能；展示完成作品的仿真结果；最后通过程序流程图讲解该系统软件设计的过程第2章 设计方案研究2.1 设计内容该设计主要利用单片机和红外传感器等元器件实现人流量统计功能，设计的具体要求如下：(1)、用电子器件设计制作一个人流量系统，该系统具有统计和显示某处进出的人流量的功能2)、该系统能够区分人的进入和流出，并计算差值作为滞留人数(3)、该系统有三种显示模式，可以用一个按键切换1、2、3模式使数码管分别显示进入人数、流出人数、滞留人数4)、当有人进入出入口时，显示模式1的数值加一；当有人从出入口离开时，显示模式2数值加一，显示模式3的数值为滞留人数2.2 设计方案讨论本次构思的的人流量统计系统设计方案共两种：第一种是使用红外传感器来实现人流量统计第二种则是采用压力传感器统计相比而言，使用压力传感器较为复杂，工程量大，不宜安装，使用寿命相对较短，对人的体重要求也很严格，容易因踩在上面的人所产生的压力的不确定性而产生误判，排除第二种方案所以本次设计中使用红外传感器来得到是否有人通过的信号，传感器产生的电信号信号反馈到单片机，有点信号的变化编写程序判断人员的出入信息，最后由单片机把该信息传到数码管显示出来，原理图如下所示。

显示单片机红外传感器按键切换人流量统计系统原理图若系统需要得到进出门的准确人数数值，就需要使用抗干扰性较强的传感器，故本次设计我选择的是红外传感器，红外传感器具有探测距离远、装配方便、受可见光干扰小、探测距离远等优点，很符合本次设计的需求显示部分有两种方案：一是采用LED数码管来显示，二是采用LCD（液晶显示屏）来显示：LED数码管一般就是一个7段的8字，也有16段的中间米字型的，显示内容比较单一，以数字为主；而液晶显示屏可显示的内容较为丰富，常见的有LCD1602可显示两行32个字符；但考虑到本次设计不需要显示过多字符，且液晶屏控制程序的编写较为繁杂，所以我决定使用LED数码管来显示内容第3章 人流量统计系统的硬件部分3.1 单片机最小系统系统3.1.1 STC89C51芯片简介STC89C51RC是采用8051为内核的芯片，支持在系统编程ISP（In System Programming）功能，其片内含有8K Bytes的Flash只读程序存储器，并支持1000次的反复擦写，工作时钟频率为80MHz，该芯片兼容111条标准MCS-51系统指令和80C51引脚结构，且在禁片内部集成了通用八位CPU和系统可编程的Flash存储单元，其优点是下载程序时无需专门的编程器，只需要把程序员自写的程序代码通过电脑上的软件程序烧入单片机内部，使用方便且烧入的速度极快。

STC89C51系列单片机是从引脚到内核都完全兼容标准8051的单片机，有PDIP-40、PLCC-44、PQFP-44三种封装形式STC89C51/52/53/54/55/58/516芯片分别含有4K／8K/15K/16K/20K/32K/64K字节FLASH ROM供用户编程使用除了内含FLASH ROM容量的不同外，STC89C系列单片机还分成STC89C5xRC/RD+(VCC为5V)、S17C89LE5xRC/RD+(VCC为3.3V)、STC89LE5xAD(VCC为3.3V，带8位A/D转换电路)等型号其中51/52/53型号的单片机后缀为RC片内集成了512字节RAM54/58/516型号的单片机后缀为RD+片内集成了1280字节RAM后缀为AD系列的单片机片内集成了A/D转换电路和512字节RAMSTC89C系列单片机是新一代8051单片机，具有高速、低功耗等优点，最高工作频率可分别达到25MHz～50MHz，具体在芯片上的型号名称后以“-XX”标注STC89C系列单片机的工作电压范围较宽，5V型号的单片机可在3.4V～6.0V电压下工作，3.3V型号的单片机可在2.0V～4.0V下工作(ISP/IAP操作时对电压要求会稍严)。

正常工作模式下的耗电为4mA～7mA，空闲模式下耗电2mA，掉电模式(可由外部中断唤醒)下耗电小于0.1μA3.1.2 STC89C51各引脚功能STC89C51芯片上共有40个引脚，其中含有5个中断优先级、2层中断嵌套中断、2个16位可编程定时计数器、2个全双工串行通信口、32个外部双向输入/输出（I/O）口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器STC89C51芯片的引脚分布图如下图所示 STC89C51引脚图STC89C51芯片的各引脚的功能如下：P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，当I/O口作为输入时，最多可以吸收8TTL门电流当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高P1口：P1口是一。