基于红外实时人数采集的商场商户营业状态查询系统的设计与开发

林镕，王世强，江涛，骆江怀，陈也，李婷

（中南林业科技大学涉外学院，湖南 长沙 410000）

0 引言

随着中国国力日益强大、国民消费水平不断提高，商场作为提供综合性消费服务的购物中心，应积极思考如何更好地服务消费者，在带给消费者更好地消费体验的同时，也增加自身的客流和业绩。然而在人流众多的大型商场，排队现象经常出现，特别是节假日期间，稍好的餐厅排队已是常态，这给消费者带来不好的消费体验。为改善这种状态，本系统采用STC89C52单片机作为主控芯片及红外对管等器件设计与开发一个基于红外实时人数采集的商场商户实时营业状态查询系统[1-2]。本系统采用红外传感器采集商场各商户的人流信息，经单片机处理与分析后上传至服务器，提供给微信小程序（“去哪嗨”）使用。通过微信小程序（“去哪嗨”），消费者可以实时查看各商户营业状态，还可以结合程序提供的各商户基本信息与消费者评价快速决定去哪消费，并能实时预约和评价所选择的商户，从一定程度上减少消费者的排队时间。

1 设计方案

本系统由STC89C52单片机、红外对管装置、数据库服务器以及小程序组成。将两对红外对管装置安装在商户的门口内外，由红外对管装置所采集到的数据信息传输至单片机，数据经单片机处理后再上传至服务器，最后通过微信小程序进行相关数据调用。根据设计的需要，本系统的硬件电路主要分为以下几个模块：单片机主控电路、红外对管发射和接收电路、显示电路以及信号滤波及放大电路等。主程序编程用以实现红外对管计数、所采集数据的显示以及数据的处理等功能。本系统设计的原理结构图如图1所示。

图1 系统原理结构图

2 硬件电路设计及其分析

STC89C52单片机作为本系统的主控芯片，用于控制红外对管对进出人数的采集、计数、数据转换及无线收发。整个系统的硬件电路主要分为以下几个模块：

2.1 单片机主控模块

本系统使用的是STC89C52单片机最小系统，该芯片由时钟电路、复位电路及电源电路构成一个基本应用系统。时钟电路的主要器件为晶振，晶振使用11.0592MHz或者使用12MHz，便于定时，晶振电路还包括起振电容，一般起振电容为10pF-30pF，离晶振较近。复位电路的复位端接单片机的9引脚，接入高电平进行复位，复位持续时间由单片机复位电路所接的电阻和电容的大小决定。为避免程序烧入单片机出现故障，单片机还提供稳定的电源电路。本系统使用单片机STC89C52单片机最小系统能完成所需要的电路控制和计算要求。

图2 单片机最小系统

2.2 红外发射和接收模块

为了判断人员进出状态，本系统使用了两对对射式红外传感器。两对红外传感器分别安装在商户的门口内外两侧，每一对红外对管位于同一水平线上，安装高度约为1m，安装时要求两对红外对管水平间距约为30cm。当有人从室外进入室内或由室内到室外时，由于两组红外对管输出的高电平信号时间有所间隔，故以此来判断人们的进出[3]。红外对管安装如图3所示。

图3 红外对管安装示意图

2.3 计数控制模块

第一种情况：在无人经过门口时，两组红外传感器的接收端均为低电平，计数保持不变。

第二种情况：当有人进入室内时，门外A先变为高电平，门内B之后再变为高电平，单片机人数计数加1；当有人要从室内出去时，门内B先变为高电平，门外A再变为高电平，那么人数减1。

还有一种情况较为复杂：当有人在门口停留时，若人在门外，门外A变为高电平，门内B等待0.5s后状态无变化，单片机延时等待，此时若门外A变为低电平而门内B的状态未发生改变，则不计数；若门外A变为低电平后，而门内B变为了高电平，则计数加1。当人在室内时，情况与之相反[4-5]。红外对管计数控制如图4所示。

图4 传感器计数控制

2.4 单片机数据传输与处理模块

本系统仿真过程中采用按键来模拟人员进出情况，图6为按键模拟人的进/出状态。本系统按键连接单片机的P2.2引脚、P2.3引脚和P2.4引脚，其中P2.2引脚为设置键，当经过P2.3引脚和P2.4引脚传输数据到单片机时，进行人数的加减，单片机P3.0引脚为传输数据的输出端，P3.1引脚为传输数据的输入端，当经过P3.1引脚接收到数据时，数据经过处理，发送到接收数据的端口，并且将接收到的数据转换成数字信号，再将处理过的数字信号经单片机的P3.0引脚在LCD液晶显示屏上面显示。

图5 按键模拟人的进/出状态

2.5 LCD显示模块

计数显示部分由单片机STC89C52控制完成。显示部分通过LCD1602显示屏显示,如图6所示。

图6 LCD 显示模块

3 系统软件设计及其分析

3.1 单片机计数模块

当红外传感器检测到有人经过时，这个信号将供给单片机计数控制[6]。单片机计数程序设计流程图如图7所示。

图7 计数程序设计流程图

3.2 数据传输模块

两对红外对管采集所得数据，经过信号滤波放大编码后无线发送至单片机处理，然后经由4G模组上传至服务器，再通过微信小程序进行相关数据调用[7]。图8为数据传输流程图。

图8 数据传输流程图

4G模块的控制是通过51单片机利用串口发送at命令来实现的，单片机收集到的从红外传感器来的数据则通过串口传输至4G模块，4G模块将其收到的信息即单片机数据通过http协议传送至私人建立的云服务器，数据库再与云服务器进行数据的读取与储存往来，用户通过与服务器的交互获取需要的数据[8]。

3.3 数据库模块

通过写一个服务端web应用程序，提供https接口让小程序调用，这个应用程序可操作本地数据库。然后在微信小程序上通过wx.request http请求来进行访问，在这个上面，通常用到的会有get和post两个协议。通过访问服务器上所部署的预处理语言PHP，服务器将会使用ws来处理得到的数据，并返回结果，再预处理PHP的内容，根据得到的数据库传递的参数对小程序进行操作。小程序访问数据库服务端的参数设置如图9所示。

图9 小程序访问服务端参数设置

3.4 小程序模块

小程序页面主要由以下三个文件构成：

（1）HTML文件：小程序的标签代码文件，使用了index.html和ys.html两个标签文件，index.html是主标签文件，包含了整个小程序页面的整体，采用多个盒子标签，包含了多个商业logo代码。ys.html是从文件，只包含了CSS样式文件。

（2）CSS文件：小程序的样式代码文件，包含了整个body和box的宽、高以及背景颜色等样式，并设置img和img.Hover（图片样式和图片被点击后的样式）。

（3）JS文件：小程序的逻辑代码文件，使原本静态的页面可以“动”起来，实现网页交互以及跳转功能，里面包含了整个小程序的网页跳转的链接代码和小程序的逻辑代码。

4 结语

本系统通过红外对管能够较稳定、准确地实时监测到商户人流信息，用户还可通过微信小程序实时查询各商户基本信息和客流，并进行预约和评价选择消费的商户。在人流量大的大型商场，能够实时为消费者提供客流及商户基本信息，能有效提升消费者消费体验，有利于提升人们的满足感和幸福感，所以本商户实时经营状态查询系统的设计与开发会给人们生活提供方便，有利于创建和谐美好家园。