基于89C51和红外对射技术的安全警示系统设计

　　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，当有物体通过时，光线被遮挡，接收端信号发生变化，然后采用P89V51RD2单片机对信号的变化进行处理，驱动语音录放模块，发出“请在黄线外候车”等预先设置的语音警示信号，从而替代研制阶段所采用的蜂鸣器和警示灯，达到更好的警示效果。也可以充分利用芯片的管脚，实现一块芯片控制多个地铁门的警示功能。此外，利用开发板上的数码管设置一个电子表同步实时显示该系统运行时间，以方便工作人员管理。该警示系统原理简单，成本低廉，探测效果好，可实施性高，不仅可以在地铁站内使用可以在很多领域内进行扩展使用，有着广阔的市场前景。