基于89C51和红外对射技术的安全警示系统设计

术。将该报警器安装在地铁站的黄线警示线的两端，采用红外对射技术对人侵信号进行检测，若有人踩踏黄线，进入警示区，则光线被遮断，系统就会采集到入侵信号，传递给核心控制单片机，发出警示信号。结合地铁站的实际情况，可以在每个地铁门的两端放置一对红外对射设备，并在每个地铁门前安装一个带有红色警示灯的语音警示模块(ISD1820)，从而实现一块单片机集中处理入侵信号，各个地铁门分开报警的功能。

当光束遮断式感应器检测到入侵信号时，将该入侵信号的输出端接向单片机P89V51RD2的管脚上，通过在C语言环境下对该信号进行处理，使用P89V51RD2的控制功能，用以驱动语音录放模块，发出“请在黄线外候车”的语音警示信号，再配合警示灯实时亮红灯，达到报警效果。并在C语言环境下设置延时，以实现当地铁进站乘客踩踏警戒线上车时报警功能失效，在地铁离站后立即恢复正常，并以此循环往复，从节约单片机资源、充分利用单片机管脚的角度出发，可是使用一块P89V51RD2去控制4个红外对射设备，从而实现一块P89V51RD2控制多个地铁门的功能，而且相互不干扰。再者，对开发板上的数码管编程设置一个电子表，使其与报警系统启动开始同步实时显示系统运行时间，以方便工作人员进行管理。

系统设计的总体结构和电路原理图如图3所示，电路设计软件的限制，图中用蜂鸣器模拟语音录放模块(ISD1820)。结合系统设计总体结构图，可将系统总体功能划分为硬件和软件两方面分别进行设计。系统硬件设计部分主要完成发送端和接收端的电路设计，语音报警电路设计，及其与核心控制单片机的接口电路等。系统软件设计部分主要指进行核心信号处理的89C51单片机的C语言程序结构规划和内容设计。

2.1 红外对射电路设计

本系统在设计时，尽可能采用最简单的电路设计来完成相应的功能，按照主动式报警器的原理。所设计的其中一对红外对射电路如图4所示。采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;采用CR20F20光敏晶体管连接上拉电阻，构成红外接收电路。当有人越过黄色警示线，也即有物体阻挡红外对射电路时，接收电路部分的输出电压Uo会产生电平变化，从而驱动单片机进入告警状态。系统设计总图的其他外围电路的设计采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 系统软件设计

本系统信号处理的核心部分是以P89V51RD2为核心的单片机开发板，P89V51RD2是一款80C51微控制器，包含64kB Flash和1024字节的数据RAM。P89V51RD2的典型特性是它的X2方式选项。利用该特性，设计工程师可使应用程序以传统的80C51时钟频率(每个机器周期包含12个时钟)或X2方式(每个机器周期包含6个时钟)的时钟频率运行，选择X2方式可在相同时钟频率下获得2倍的吞吐量。从该特性获益的另一种方法是将时钟频率减半而保持特性不变，这样可以极大地降低电磁干扰(EMI)。

本系统在调试模拟时，使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设计，在使用P89V51RD2的管脚时，使用了闲置的P1与P3的几个IO口，程序设计流程图如图5所示。

按照图5中的流程图进行编写程序，在启动系统时，系统立即开始计时，以天津地铁一号线为例，地铁列车每10分钟进站一次，考虑到调试时间，将系统有效时间设定为20秒，在这20秒内，若有人或者物体越过黄线，检测信号接收端产生低电平，此时通过一个If语句使得相应的警示灯点亮，同时蜂鸣器响，在20～30秒之间时，系统功能失效，并以此30秒为周期循环往复下去。

3 系统调试

在实物调试之前，将按照上述流程图编写好的程序烧进P89V51RD2中，使用带有P89V51RD2的开发板，使用开发板上边的数码管、蜂呜器、TL、RL小红灯完成外围电路的设计。本文设计的警示系统可以实现当地铁尚未到站时，若有物体越过黄线警示线时.红外接收端接收不到信号，通过P89V51RD2的控制使得开发板上的RL灯或者TL灯亮和蜂鸣器发声，综合灯亮和蜂呜器发声的效果，完成报警，而当地铁进站时，通过延时程序该系统立即失效，从而不干扰乘客进入地铁。

系统的调试是一个不断完善的过程，经过多次修改论证后，最终基本达到了预期的效果和目的。在上述基本功能调试成功的基础上，可以用语音录放模块(ISD1820)替代蜂鸣器，达到实时语音报警的目的。

4 结束语

文中所设计的人体红外警示系统应用于城市轨道交通中候车区的安全警示，其主要原理是光束遮断式感应器(红外对射)的发射端发出一束或多束人眼无法看到的红外光，形成警戒线，当有物体