摘要：跟着城市轨道交通的遍及，地铁候车区的安全问题日益受到重视。选用四对自动对射式红外传感器放置于候车区的两头，由人眼无法看到的红外光，构成戒备线。当有人跨过戒备线时，光线被遮挡，接纳端信号发生改变，选用89C51单片机进行信号处理，驱动语音芯片ISD1 820宣布语音警示信号，起到安全警示作用。一起，结合地铁站内地铁进站时乘客需求践踏戒备线进入地铁的实际情况，将地铁进站乘客进入地铁时警示功用设置成失效，在地铁离站后当即康复正常功用，并以此循环往复。该警示体系原理简略，本钱低价，勘探作用好，可施行性高，不只能够在地铁站内运用能够在许多范畴内进行扩展运用。
关键词：红外传感器;自动;对射式;警示体系;89C51单片机
红外线自1800年被发现以来，人们对红外技能的研讨从来没有中止过，现已开宣布了许多的运用产品，运用于医疗、检测、航空和军事等范畴。因为红外线是不可见光，具有较强的隐蔽性和保密性，因而红外技能首要运用在勘探、操控、丈量等体系，以及防盗、戒备等安保设备中。例如军事或医学范畴中的红外热像仪测温体系，民用范畴内的人体辨认、人体运动特征勘探和速度丈量，安防体系中的红外报警器等。红外报警技能是其间最重要、最遍及的研讨范畴之一，跟着集成电路技能和智能信息处理技能的开展，红外报警技能逐步走向老练，设备趋向小型化和智能化，其运用也从开端的军用，逐步过渡到公共场合中的警示体系、居民住所中的防盗体系、事业单位的防侵略体系等。
近年来，跟着社会的快速前进和城市的大力建造，城市轨道交通，也即地铁，已逐步成为城市的交通命脉和人们首要的交通工具。对射式红外传感器现已运用于地铁闸机的人体辨认体系中。但是，地铁快速、无人售票等特色带来的安全隐患也相应添加，再加上乘客安全意识缺乏，导致与地铁相关的交通事故屡次发生，因而安全隐患的消除是现在相关部分急需处理的问题之一。本文规划的人体红外警示体系旨在处理这一问题。该体系选用红外对射技能收集报警信号，通过单片机进行处理，宣布语音警示信号，提示跨过安全警示线的乘客退回到安全候车区。
现在，在地铁站现已有一些报警体系投入运用，但均有本钱昂扬等缺点，本文规划的红外报警体系本钱则相对低价，只需一块89C51单片机P89V51RD2、一个语音录放模块(ISD1820)和外围红外勘探电路即可到达报警作用，远景相当可观。
1 红外线报警技能
红外勘探体系是用物理办法或电子技能，自动勘探发生在设防监测区域内的侵入行为.发生报警信号，并辅佐提示值班人员发生报警的区域部位，显现或许采纳对策的体系。
红外勘探技能因为其与人体的联系在报警体系中的运用占有了相当大的一部分。红外报警器分为自动式和被迫式两种。被迫式红外勘探器首要由光学体系、红外勘探器材(红外传感器)及报警操控器等部分组成，如图1所示。红外传感器作为红外接纳部分，其自身不发射任何能量而只被迫接纳、勘探来自环境的红外辐射，通过光学体系的合作作用，它能够勘探到位某一个立体防备空间内的热辐射的改变。当有人体在勘探区域内走动时，就会构成红外热辐射能量的改变。红外传感器将接纳到的活动人体与布景物体之间的红外热辐射能量的改变转换为相应的电信号，经恰当的处理后，送往报警操控器，宣布报警信号。
自动式红外勘探器，也称对射式红外传感器，全名叫“光束遮断式感应器”，是一种能检测人体宣布的特定波长红外线的灵敏元件。红外对射式勘探器由瞄准孔、光束强度指示灯、球面镜片、LED指示灯等组成。其侦测原理是运用红外线经LED红外光发射二极体，再经光学镜面做聚集处理使光线传至很远间隔，由受光器接纳，当光线被遮断时就会给出报警信号。红外对射报警器由收、发设备两部分组成，如图2所
示。发射设备向装在几米远的接纳设备辐射一束红外线，当被遮断时，接纳设备即宣布报警信号。
被迫红外技能根本运用于室内防备，而自动红外技能不只可用于室内还可用于室外，并具有隐蔽性强、灵敏度高级特色。此外，由红外对射管构成的勘探设备一般在6～15米的间隔之内精确地感测运动人体的存在，较之微波、超声勘探方法具有稳定性好、抗搅扰能力强、耗电微、灵敏度高，且能精确辨别生物体和非生物体的运动，误报率低，现在被认为是最牢靠的人体勘探技能。因而，本论文所规划的地铁安全警示体系，首要选用自动式红外对射报警器的规划形式。
2 体系结构与作业原理
文中所规划的地铁安全警示体系首要运用红外线检测、信号传输和单片机操控等技能。将该报警器装置在地铁站的黄线警示线的两头，选用红外对射技能对人侵信号进行检测，若有人践踏黄线，进入警示区，则光线被遮断，体系就会收集到侵略信号，传递给中心操控单片机，宣布警示信号。结合地铁站的实际情况，能够在每个地铁门的两头放置一对红外对射设备，并在每个地铁门前装置一个带有赤色警示灯的语音警示模块(ISD1820)，然后完结一块单片机会集处理侵略信号，各个地铁门分隔报警的功用。
当光束遮断式感应器检测到侵略信号时，将该侵略信号的输出端接向单片机P89V51RD2的管脚上，通过在C言语环境下对该信号进行处理，运用P89V51RD2的操控功用，用以驱动语音录放模块，宣布“请在黄线外候车”的语音警示信号，再合作警示灯实时亮红灯，到达报警作用。并在C言语环境下设置延时，以完结当地铁进站乘客践踏戒备线上车时报警功用失效，在地铁离站后当即康复正常，并以此循环往复，从节省单片机资源、充分运用单片机管脚的视点动身，但是运用一块P89V51RD2去操控4个红外对射设备，然后完结一块P89V51RD2操控多个地铁门的功用，并且彼此不搅扰。再者，对开发板上的数码管编程设置一个电子表，使其与报警体系发动开端同步实时显现体系运转时刻，以便利作业人员进行办理。
体系规划的整体结构和电路原理图如图3所示，电路规划软件的约束，图顶用蜂鸣器模仿语音录放模块(ISD1820)。结合体系规划整体结构图，可将体系整体功用划分为硬件和软件两方面别离进行规划。体系硬件规划部分首要完结发送端和接纳端的电路规划，语音报警电路设
计，及其与中心操控单片机的接口电路等。体系软件规划部分首要指进行中心信号处理的89C51单片机的C言语程序结构规划和内容规划。
2.1 红外对射电路规划
本体系在规划时，尽或许选用最简略的电路规划来完结相应的功用，依照自动式报警器的原理。所规划的其间一对红外对射电路如图4所示。选用了一个发光二极管，再接上一个上拉电阻，构成红外发射电路;选用CR20F20光敏晶体管连接上拉电阻，构成红外接纳电路。当有人跳过黄色警示线，也即有物体阻挠红外对射电路时，接纳电路部分的输出电压Uo会发生电平改变，然后驱动单片机进入告警状况。体系规划总图的其他外围电路的规划选用天津锐志单片机公司所出产的单片机开发板P89V51RD2上的外围电路即可。
2.2 体系软件规划
本体系信号处理的中心部分是以P89V51RD2为中心的单片机开发板，P89V51RD2是一款80C51微操控器，包括64kB Flash和1024字节的数据RAM。P89V51RD2的典型特性是它的X2方法选项。运用该特性，规划工程师可使运用程序以传统的80C51时钟频率(每个机器周期包括12个时钟)或X2方法(每个机器周期包括6个时钟)的时钟频率运转，挑选X2方法可在相一起钟频率下取得2倍的吞吐量。从该特性获益的另一种办法是将时钟频率折半而坚持特性不变，这样能够极大地下降电磁搅扰(EMI)。
本体系在调试模仿时，运用了在天津锐志单片机公司购买的一块单片机开发板，结合该开发板上的外围电路的规划，在运用P89V51RD2的管脚时，运用了搁置的P1与P3的几个IO口，程序规划流程图如图5所示。
依照图5中的流程图进行编写程序，在发动体系时，体系当即开端计时，以天津地铁一号线为例，地铁列车每10分钟进站一次，考虑到调试时刻，将体系有用时刻设定为20秒，在这20秒内，若有人或许物体跳过黄线，检测信号接纳端发生低电平，此刻通过一个If句子使得相应的警示灯点亮，一起蜂鸣器响，在20～30秒之间时，体系功用失效，并以此30秒为周期循环往复下去。
3 体系调试
在什物调试之前，将依照上述流程图编写好的程序烧进P89V51RD2中，运用带有P89V51RD2的开发板，运用开发板上边的数码管、蜂呜器、TL、RL小红灯完结外围电路的规划。本文规划的警示体系能够完结当地铁没有到站时，若有物体跳过黄线警示线时.红外接纳端接纳不到信号，通过P89V51RD2的操控使得开发板上的RL灯或许TL灯亮和蜂鸣器发声，归纳灯亮和蜂呜器发声的作用，完结报警，而当地铁进站时，通过延时程序该体系当即失效，然后不搅扰乘客进入地铁。
体系的调试是一个不断完善的进程，通过屡次修正证明后，终究根本到达了预期的作用和意图。在上述根本功用调试成功的基础上，能够用语音录放模块(ISD1820)代替蜂鸣器，到达实时语音报警的意图。
4 结束语
文中所规划的人体红外警示体系运用于城市轨道交通中候车区的安全警示，其首要原理是光束遮断式感应器(红外对射)的发射端宣布一束或多束人眼无法看到的红外光，构成戒备线，当有物体通过期，光线被遮挡，接纳端信号发生改变，然后选用P89V51RD2单片机对信号的改变进行处理，驱动语音录放模块，宣布“请在黄线外候车”等预先设置的语音警示信号，然后代替研发阶段所选用的蜂鸣器和警示灯，到达更好的警示作用。也能够充分运用芯片的管脚，完结一块芯片操控多个地铁门的警示功用。此外，运用开发板上的数码管设置一个电子表同步实时显现该体系运转时刻，以便利作业人员办理。该警示体系原理简略，本钱低价，勘探作用好，可施行性高，不只能够在地铁站内运用能够在许多范畴内进行扩展运用，有着宽广的市场远景。
