利用多普勒效应传感器RD627构成的停车场防盗报警系统

彭雪峰，李兴霞，代治国

（佳木斯大学 商学院，黑龙江 佳木斯 154007）

随着经济的发展，人民的生活改善，汽家车越来越多地走进了平常百姓家。但是，私家车被盗事件也日益增多。传统的停车场视频监控系统只是对停车场进行视频图像监视并录像。不会对异常情况进行智能分析和反应。特别是值班人员不可能时时紧盯着监控屏幕。这样就给犯罪分子以可乘之机。困此，这里设计了一种智能停车场防盗报警系统，系统能自动监测移动的物体大致轨迹，当停车场内有人员逗留时会发出提示音乐，当人员逗留时间过长时发出报警音乐。这个系统配合视频监控系统使用，可大大增强停车场防盗能力。

1 系统硬件设计

图1 移动物体检测电路Fig. 1 Moving objects detection circuit

图2 多普勒效应传感器RD627Fig. 2 Effect sensor RD627

本系统由信号采集电路、模数转换器、Intel80C51BH单片机和指令执行电路组成。先是用多普勒效应传感器RD627采集移动物体信号，通过AD7812转换器将采集到的模拟信号转换成数字信号，再利用Intel80C51BH单片机对数据进行处理和分析并发出执行指令，最后由执行电路来执行。

1.1 信号采集电路设计

本设计的移动信号采集及放大电路如图1所示。

这里检测信号的设备采用多普勒效应传感器RD627。RD627是利用超声波多普勒效应而制成的一种传感器件。能将物体移动的位移信号转换成相应的电信号。在各种自动控制系统中应用广泛[1]。

RD627是单列7脚直插式电路结构，图2是它的原理方框图，它是由振荡器、发射器、检测器、多普勒信号放大器、限幅器及稳压电源电路等部分组成。振荡器产生的微波信号经发射器由1 、2脚送至外接天线发射到空间，产生一个立体空间防区，当人或其它在该防区移动时，反射回来的微波信号与原信号之间将产生频移，微弱的频移信号通过检测器处理后，获得的多普勒信号再经放大。在第6脚即可得到与移动目标相应的电信号[2]。

RD627的使用电源电压12 V；有效发射面积100 m2，静态时6脚输出电压为6 V；在有效发射区内输出电压变化不小于±50 m V。

Op07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25 μV），所以OP07在这里不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为±2 nA）和开环增益高（对于OP07A为300 V/mV）的特点。

这里RD627输出的低频信号由二极管IN4148和电容C4整流滤波后输入运算放大器Op07的同相输入端3脚。Op07起到放大物体移动电压信号的作用，放大倍数设计为3倍。代表物体移动的电压OT由Op07的输出端6脚输出。Rp2是用于调零，在此也可省略。

1.2 A/D转换电路设计

经过放大电路输出的电压必须要经过模/数转换电路才能被单片机处理，本设计中采用AD7812作为模数转换器[2]。AD7812是一种串行口的10位8通道逐次逼近型A/D转换器。由于它是数据串行输出，所以用这种A/D转换器能节省单片机输入引脚，而且它有8个输入通道可以同时采集8路模拟电压，这都可以用来进一步系统功能开发，它还具有软件转换启动与软件关断特性。电路设计如图3所示[3]。CREF接10 nF电容，传送同步TFS与接收同步RFS与单片机P1.0口连接，数据输出DOUT与单片机P1.1口连接，数据输入DIN与单片机P1.2口连接，读取时钟SCLK与单片机P1.3口连接，转换起动CONVST与单片机P1.4口连接[3]。这样就很容易由单片机来控制串行数据读取[4]。

1.3 单片机处理器电路设计

Intel80C51BH单片机是美国Intel公司出产的实用性很强的8位单片机它有4kROM和64Keprom，21个特殊功能寄存器，很适合作为本设计处理器[4]。单片机处理电路如图4所示。由单片机P1口的前5位来接收和控制来至AD7812信号，由P0口的前2位输出执行指令，其中P0.0用来执行提示指令P0.1用来执行报警指令[5]。

图3 模/数转换电路Fig. 3 A / D converter circuit

1.4 执行电路设计

HY-3音乐集成电路是一种多首音乐信号发生器，其ROM 阵列规模较大，可存储8～12首乐曲，并可显示出不同乐器的音色。它的输出功率较大，可直接驱动扬声器发出乐曲声。

图4 80C51BH单片机控制电路Fig. 4 80C51BH single chip control circuit

由单片机P0.0或P0.1发出的指令信号送至HY-3的触发输入端8脚。如图5所示。

图5 动作执行电路Fig. 5 Action Implementation Circuit

2 系统软件设计

该系统按照模块化进行设计。它是由多普勒移动检测电路、A/D转换器、数据处理和执行输出4个模块组成。便于扩展。其具体流程是这样的：先由多普勒传感器检测物体移动电路将物体移动的信号转换成直流电压信号并放大，由A/D转换器电路将这模拟电压信号转换成数字信号，由单片机进行数据分析、处理和判断。当条件符合时启动提示报警电路，如图6所示[6]。

2.1 A/D转换器模块

A/D转换器在启动之前要对其进行初始化，否则不能读取正常的数据。初始化时将单片机的P1.4口置1，然后软件启动一次转换过程即可。在转换的过程中，由于任何模数转换需要一定的时间来完成，所以在读取数据时要有一定的时间延迟，本设计为3 µs，以确保转换操作顺利完成[7]。

图6 软件系统设计流程Fig. 6 Software design process

2.2 中央处理器模块

这个模块主要包括单片机对A/D转换模块的控制、对数据处理以及对提示电路和报警电路的控制3个部分。

对A/D转换器的控制主要包括对A/D的模拟通道选取地址写入、清零和控制模数转换步骤；数据处理部分主要是将读取的与物体移动相对应的数字信号进行时间计数，当时间超过事先设定值时发提示指令。当提示次数在一定的时间范围内累计超过设定值时发出报警指令，再由执行电路完成提示和报警动作。

3 结束语

文中主要设计了一种停车场车辆防盗系统。它与现在的视频防盗系统并 用，具有很多优点：系统测量范围宽，精确度高，采用模块化设计思路，使用灵活，系统参数可以修改。系统可以扩展为点阵式测量，设计电路简单实用，实现方便，成本低，适合广泛推广。

[1] 金发庆.传感器技术与应用[M].2版.北京:机械工业出版社,2006.

[2] 孙余凯,吴鸣山,项绮明.传感器应用电路300例[M].北京：电子工业出版社,2008.

[3] 刘翔.基于单片机的自动温度测量报警系统设计[J].电子设计工程,2011(1):125-127.LIU Xiang.Design for auto temperature alarm system based on SCM[J].Electronic Design Engineering,2011(1):125-127.

[4] 朱宇光.单片机应用新技术教程[M].北京：电子工业出版社，2000.

[5] 张振荣,晋明武,王毅平.MCS-51单片机原理及实用技术[M].北京:人民邮电出版社,2000.

[7] 张洪润.单片机应用技术教程[M].北京:清华大学出版社,2000.

[6] 胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京:清华大学出版社,2001.