基于单片机的校园餐厅人数自动计数预警系统

何锦涛

（西安文理学院信息工程学院，陕西 西安 710065）

0 前言

2020年年初新冠肺炎疫情的暴发给世界各地的人民生命安全带来严重的威胁，随着对病毒传播途径等特性的研究，疫情的常态化防控已经是日常生活中的重要工作。高校作为人口密集场所更是防控的重点，特别是高校餐厅，具有就餐时间集中，容易出现人员密度过大的特点，因此应当实时控制餐厅内的就餐人数。针对这一问题，本文设计开发了一个餐厅人数自动计数预警系统，该系统能够实时统计进入和离开餐厅的人数，并提供餐厅内就餐人数的状态，根据设定阈值给出预警信息，确保餐厅人数不超过设定值，系统自动运行，相比人工计数和控制，统计准确度和效率都更高，而且该系统设计简洁经济，拆装简单，还能够进一步降低人员接触，可用于校园餐厅或其他容易出现人员密集的场所。

1 系统总体设计

根据校园餐厅等场所人员容易出现集中、快速流动的特点，系统首先要具有对流动人数快速、准确统计与显示的功能，且计数方式应当是非接触式的，其次要具有预警功能，即当位于餐厅内的人数达到预设值时，要在入口处通过显示告警装置提醒人员暂停进入，待有人员从餐厅出口离开后，再重新提醒入口处可正常进入。根据这一需求，同时从经济、简洁和易于拆装的方面综合分析，本系统采用STC89C52单片机作为处理、控制单元，计数装置采用非接触式红外计数器，选用E18-D80NK-N红外传感器，此传感器识别范围广，抗干扰性强，价格低廉操作简易，比较符合本系统的要求。同时系统还包含报警、显示、按键、电源等，系统的原理框图如图1所示。电源模块对系统进行供电，按键模块可对系统的人数阈值进行设置以及清零和系统复位。红外线计数装置进行人数数据的采集并送至主控芯片。主控芯片根据控制处理程序对数据进行分析，结果通过显示模块进行数据的显示，以及驱动预警装置进行报警。

图1 系统结构组成图

2 系统软件设计

系统的总体功能图如图2所示，接通电源打开开关之后整个系统会首先进行初始化自检，初始化和自检通过后显示屏会显示初始正常内容，系统开始运行。此时可以通过按键设置报警人数的阈值数。按下S4按键进入设置界面，再通过S2和S3键可以对报警值进行设置，设置好数值后，再次按下S4键到初始界面。若不做设置，则系统按照预设的预警人数值进行报警。然后系统进入正常工作，即计数统计状态，实时显示进出人数以及餐厅内当前总人数，达到阈值就会触发预警装置报警。此时，若出口有人员离开，餐厅内人数减少，降低至阈值以下，则停止报警，并提示可以继续进入。

图2 系统总体功能图

3 系统性能测试

按照总体方案，首先对系统进行了仿真测试[5]，测试结果显示系统正常运行，然后按照方案对系统进行了硬件的连接焊接，并将软件部分烧写至单片机，最后对完成的系统进了实际功能测试。测试结果如图3所示。

图3（a）是系统启动后的初始状态；图3（b）是设置报警阈值人数的状态，图中将阈值设置为41；图3（c）是报警状态，其中J代表进入的人数，为46人，C代表离开的人数，为1人，Z代表当前餐厅内的人数，为45人，从测试结果可以看出，系统准确地统计了就餐人数，且根据阈值进行了及时报警。图3（d）是正常未超出阈值时的状态，也准确的统计了进入、离开和当前餐厅内的人数。以上测试结果表明，系统能够正确统计进入和离开餐厅的人数，并能够正确显示餐厅内的实时就餐人数，且能够根据设定的阈值发出正确的预警信息，满足餐厅人数自动计数和预警的要求。

图3 系统测试图

4 结语

本文针对疫情防控常态下校园餐厅等人员流动密集场所的人数统计预警问题，设计开发了一个人数自动计数预警系统，系统采用非接触式计数，以STC89C52单片机为控制处理核心，计数器采用一对红外线发射接收管作为计数器的信号检测装置，分别布置于餐厅的出口处和入口处，当有人员进入和离开时系统进行计数，并将计数情况传送至主控模块，入口处计进入餐厅的人数，出口处计离开餐厅的人数，系统根据出入口计数实时统计当前在餐厅内就餐人数，并输出至显示模块进行显示。当人数大于设定的阈值时，系统在入口处发出告警信息，提示控制进入人员或停止进入。最后对系统进行了测试，结果表明该系统能够实时统计进入和离开餐厅的人数，并提供餐厅内就餐人数的状态，根据设定阈值给出预警信息，确保餐厅人数不超过设定值，系统自动运行，相比人工计数和控制，统计准确度和效率都更高，而且是非接触式统计，能够进一步降低人员接触风险，可用于校园餐厅等人员密集、流动性大的公共场所，是疫情防控常态下的一种有效工具，具有一定的应用价值。