CN102339515A - 防宠物踩踏式报警器及其同时测量若干区域长度的方法 - Google Patents
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Abstract
防宠物踩踏式报警器及其同时测量若干区域长度的方法包括防宠物踩踏式报警器与同时测量若干区域长度的方法两部分；后者体现于同时测量若干区域长度以区分脚型程序，前者由一个长方形框架、电池组、单片机系统、串入并出电路、并入串进电路与音乐电路组成，其中，长方形框架的上部和底部分别设置有列、行电极组，其导线依序分别连接到并入串进电路的各个并行输入端与串入并出电路的各个并行输出端。该程序按照两电极组导线的排列建立二维坐标系，借助单片机扫描检测被踩踏的区域、跟踪各个区域的轮廓、用序数标志各个轮廓内的区域、计算轮廓点之间的距离并保存其大者、判断脚型并决定是否发出报警声。所述测量区域长度的方法完备。
Description
技术领域
本发明涉及安防电子技术领域，特别是一种防宠物踩踏式报警装置以及一种同时测量若干区域的长度的方法。
背景技术
2010年7月提交国家知识产权局专利局审查的发明专利“防宠物踩踏式报警器及其测量区域长度区分脚型的方法”借助单片微型计算机技术，提出了一种测量被踩踏区域的长度以区分人与小动物的踩踏的方法，使得其防宠物踩踏式报警器仅仅警告人的踩踏，不理睬宠物的踩踏，适用于防盗报警工作。但是，从理论上看，可能几块区域同时被踩踏到，所述方法获得的被踩踏区域的长度因而不能够明确其归属，而且，随着跟踪同一块被踩踏区域轮廓的次数增多，该测量结果会“一圈一圈地”缩小。
发明内容
本发明的目的是提供一种防宠物踩踏式报警器及其同时测量若干区域长度的方法，所述同时测量若干区域长度的方法以所述防宠物踩踏式报警器为物理基础，采用单片机技术测量同时被踩踏的若干区域的长度，据此区分人与小动物的脚型，在受到人的踩踏时发出报警声。
本发明实现其目的所采用的技术方案是：所述防宠物踩踏式报警器由一个长方形框架、电池组、单片机系统、串入并出电路、并入串进电路、音乐电路以及同时测量若干区域长度以区分脚型程序组成；其中，长方形框架的上部和底部各有一组电极，分别称之为列电极组和行电极组，每一组电极包括72根彼此独立、间距均匀、裸露的导线，两组导线排列的方向相互垂直，列电极组的导线分别依序连接到并入串进电路的各个并行输入端，行电极组的导线分别依序连接到串入并出电路的各个并行输出端，单片机系统装载有同时测量若干区域长度以区分脚型程序，其输出口线P3.7连接到音乐电路的输入端，电池组作为本装置的电源。
所述长方形框架的上部和底部的两组电极由该框架的两侧绝缘隔离并支撑着。
所述单片机系统包括：一块单片机及其晶振电路和上电复位电路、随机存储器电路，其中，随机存储器电路由一块74HC373和64KB的RAM组成。
所述串入并出电路由9块74HC164级联组成：第一块74HC164的信号串行输入端A连接到单片机系统的输出口线P1.2，其最高位输出端QH连接到第二块的信号串行输入端A，第二块的最高位输出端QH连接到第三块的信号串行输入端A，依次类推，共产生8(位/块)×9块＝72位的信号并行输出端；9块74HC164的清零端与信号串行输入端B都连接到电池组的正极，它们的时钟信号输入端都连接到单片机系统的输出口线P1.3。
所述并入串进电路由9块74HC165级联组成：最后一块74HC165的并入串出信号端QH连接到前一块的信号串行输入端DS，依次类推，共产生8(位/块)×9块＝72位的信号并行输入端，每一位信号并行输入端还各自连接一个下拉电阻到电池组的负极，第一块74HC165的并入串出信号端QH连接到单片机系统的输入口线P1.5，这9块74HC165的并入数据装载控制端/PL都连接到单片机系统的输出口线P1.6，它们的时钟信号输入端都连接到单片机系统的输出口线P1.7，它们的时钟使能输入端/CE都连接到电池组的负极。
人的脚型大致上呈长方形，其长度明显地大于其它宠物的脚的长度。因此，本发明所述同时测量若干区域长度的方法包含在同时测量若干区域长度以区分脚型程序中，用于区分人与小动物的脚型，其步骤如下：
步骤一、初始化单片机：
MOV_SP，2FH ’堆栈初值，
CLR_P1.2，P1.3，P1.7，P3.7 ’准备输出信号，
SETB_P1.5，P1.6 ’准备输入信号，
CLR_F0 ’初始化跟踪区域轮廓工作结束的标志位，
步骤二、初始化程序：
CLR_R5，CLR_R6 ’R5，R6分别为距离的平方值的低、高字节寄存器，
MOV_R1，#AL，MOV_R2，#AH ’RAM中后部开辟有小块临时存储区，用于存储被跟踪区域的轮廓上坐标点的坐标，#AL，#AH分别为该区域的起始地址之低、高字节，R1，R2分别为RAM中临时存储区地址指针的低字节和高字节寄存器，
MOV_DPL，#AL，MOV_DPH，#AH
MOV_R0，#RAM0，MOV_A，#00H ’#RAM0为RAM中临时存储区的大小，
Loop0：MOVX_DPTR，A ’清零RAM中临时存储区中的一个单元，
INC_DPTR ’指向下一单元，
DJNZ_R0，Loop0 ’R0为循环计数器，
CLR_R7 ’初始化踩踏区域数目计数器，
Loop1：MOV_R0，#Number_COL ’Number_COL为列电极组中导线的数目，
Loop2：MOV_R3，#Number_ROW ’Number_ROW为行电极组中导线的数目，
SETB_P1.2，NOP，CLR_P1.2 ’清零串入并出电路的9块74HC164的输出端，
DJNZ_R3，Loop2 ’R3为循环计数器，
DJNZ_R0，Loop1 ’R0为循环计数器，
MOV_DPH，#00H，MOV_DPL，#00H’初始化数据指针DPTR，
’分开为两个8位的x，y坐标指针；
步骤三、开始扫描检测被踩踏的区域：
1)通过单片机对行电极组中的第一根导线输出一个高电平，然后，逐根检测列电极组中导线的电平，其低、高电平分别以#00H，#01H表示且存储之：MOV_DPTR，#00H或MOV_DPTR，#01H，其中，每检测完一根列电极组导线，y坐标指针就指向下一根列电极组导线：INC_DPL，
如果检查完毕列电极组中的全部导线，即DPL＝Number_COL(列电极组中导线的数目)，把x，y坐标指针指向下一根行电极组导线：INC_DPH，MOV_DPL，#00H；
2)通过单片机对行电极组中的下一根导线输出一个高电平，然后，逐根检测列电极组中导线的电平，其低、高电平分别以#00H，#01H表示且存储之，其中，每检测完一根列电极组导线，y坐标指针就指向下一根列电极组导线，
如果检查完毕列电极组中的全部导线，即DPL＝Number_COL，把x，y坐标指针指向下一根行电极组导线；
3)判断行电极组中当前处于高电平的导线是否超出其最后一根：
(a)DPH＜Number_ROW，不是最后一根，跳转到本步骤三之2)继续进行扫描检测；
(b)DPH＝Number_ROW，已超出最后一根，执行下一步骤；
步骤四、跟踪被踩踏区域的轮廓：
1)初始化x，y坐标指针DPTR：MOV_DPH，#01H，MOV_DPL，#01H；
2)暂存当前x，y坐标指针DPTR，称之为当前跟踪坐标指针，从RAM取出并查看当前位置的数据：MOV_A，DPTR：
(a)如果该数据为#00H，执行本步骤四之3)；
(b)如果该数据为#01H，查看位于当前坐标位置的上、右、下与左方的四邻{(DPH←DPH-1，DPL)、(DPH，DPL←DPL+1)、(DPH←DPH+1，DPL)与(DPH，DPL←DPL-1)}处的四个数据，即按照跟踪区域轮廓的规则获取与行、列电极组导线被踩踏所致接触的区域对应的轮廓，接着，用相应的数码标志该轮廓所包围的区域，并运用“逐点计算该轮廓点与其它轮廓点间的距离并保存其大者的方法”，获得与当前的踩踏区域数目计数器R7对应的被踩踏区域的长度的平方：L(R7)2；
如果L(R7)2≥Long(Long为某个预设值)，就判断为受到人的脚的踩踏，并发出警报信号：SETB_P3.7，延时约十秒，再撤除该报警信号：CLR_P3.7；
清零RAM内的临时存储区，然后，继续执行本步骤四之3)；
3)恢复当前x，y坐标指针DPTR为当前跟踪坐标指针，把它指向下一个坐标点：如果当前坐标点已经处于本行最后的位置，即DPL＝Number_COL-1时，下一个坐标点为(DPH←DPH+1，DPL←1)，否则，下一个坐标点为(DPH，DPL←DPL+1)；
4)如果x，y坐标指针DPTR尚未指向最后一行，即：DPH＜Number_ROW-1，跳转本步骤四之2)，继续跟踪被踩踏区域的轮廓，否，则结束本轮跟踪被踩踏区域轮廓的工作；
步骤五、查看跟踪区域轮廓工作结束的标志位F0：
如果F0＝0，说明没有被踩踏的区域，转到步骤一，重新开始扫描检查工作；
如果F0＝1，清零该标志位：CLR_F0，然后查看踩踏区域数目计数器R7：
(a)如果R7＝0，说明没有形成被踩踏的区域，转到步骤一，重新开始扫描检查工作；
(b)如果R7≥1，说明发生了被踩踏的区域，其数目就是R7中的计数值，执行下一步骤；
步骤六、跳转到步骤一，开始新的一轮扫描检测工作。
上述步骤四中所述跟踪区域轮廓的规则包括：
1)被跟踪区域的特征是：“被跟踪区域内的每一个坐标点都对应着数据#01H，需要被跟踪的区域之外或需要被跟踪的区域之间的坐标点都对应着数据#00H”；
2)启动跟踪轮廓定时器，如果该定时器的计时时间到了预定的数置，复位单片机；
3)当前坐标位置对应的数据为#01H，查看当前坐标位置的上、右、下与左方四个邻点对应的数据的关系，决定当前坐标位置的移动方向，该移动方向经过的路径就形成该区域的轮廓，有关移动当前坐标位置的规则如下：
a)如果其右方邻点对应的数据为#01H，其上、下、左方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其右方邻点处；
b)如果其下方邻点对应的数据为#01H，其上、右、左方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其下方邻点处；
c)如果其左方邻点对应的数据为#01H，其上、右、下方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其左方邻点处；
d)如果其上方邻点对应的数据为#01H，其右、下、左方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其上方邻点处；
e)如果其右、下方邻点对应的数据都为#01H，其左、上方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其右方邻点处；
f)如果其下、左方邻点对应的数据都为#01H，其上、右方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其下方邻点处；
g)如果其左、上方邻点对应的数据都为#01H，其右、下方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其左方邻点处；
h)如果其上、右方邻点对应的数据都为#01H，其下、左方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其上方邻点处；
i)如果其上、下方邻点对应的数据都为#01H，其右、左方邻点对应的数据都为#00H，且其由其左方邻点移动而来，就把当前坐标位置移向其上方邻点处；
j)如果其上、下方邻点对应的数据都为#01H，其右、左方邻点对应的数据都为#00H，且其由其右方邻点移动而来，就把当前坐标位置移向其下方邻点处；
k)如果其右、左方邻点对应的数据都为#01H，其上、下方邻点对应的数据都为#00H，且其由其上方邻点移动而来，就把当前坐标位置移向其右方邻点处；
l)如果其右、左方邻点对应的数据都为#01H，其上、下方邻点对应的数据都为#00H，且其由其下方邻点移动而来，就把当前坐标位置移向其左方邻点处；
m)如果其上方邻点对应的数据为#00H，其余三个邻点对应的数据都为#01H，就把当前坐标位置移向其右方邻点处；
n)如果其右方邻点对应的数据为#00H，其余三个邻点对应的数据都为#01H，就把当前坐标位置移向其下方邻点处；
o)如果其下方邻点对应的数据为#00H，其余三个邻点对应的数据都为#01H，就把当前坐标位置移向其左方邻点处；
p)如果其左方邻点对应的数据为#00H，其余三个邻点对应的数据都为#01H，就把当前坐标位置移向其上方邻点处；
q)如果当前坐标位置的上、右、下与左方四个邻点对应的四个数据都是#00H，四个邻点中也没有出现本跟踪区域轮廓过程所获得的最前面的5个位置坐标之一，这时，尝试退出该“奇异的隅角”：把当前坐标位置对应的数据置为#00H，从RAM内的临时存储区取出最后存进去的坐标值，把该坐标值赋予当前坐标位置指针即(DPH，DPL)，也就是退回到前一个位置的坐标处，然后，按照上述跟踪区域轮廓的规则继续跟踪下一个曲线轮廓点，如果能够找到下一个曲线轮廓点，就继续跟踪区域轮廓的工作，否则，所遇到的“奇异的隅角”表明不存在封闭、连续的轮廓曲线，即没有形成被踩踏的区域，这时，清零RAM内的临时存储区，初始化RAM中临时存储区地址指针寄存器R1，R2，设置跟踪区域轮廓工作结束的标志位：SETB_F0，结束本轮跟踪区域轮廓的工作；
r)如果当前坐标位置的上、右、下与左方四个邻点对应的四个数据都是#00H，四个邻点中出现了本跟踪区域轮廓过程所获得的最前面的5个位置坐标之一，这时，把踩踏区域数目计数器R7加1即INC_R7，不清零RAM内的临时存储区，初始化RAM中临时存储区地址指针寄存器R1，R2，设置跟踪区域轮廓工作结束的标志位即SETB_F0，依序把两个字节的数据(#FFH，#FFH)存入RAM中临时存储区，作为轮廓位置结束的标志，结束本轮跟踪区域轮廓工作；
4)每次移动当前坐标位置之前，根据RAM中临时存储区地址指针寄存器R1，R2把当前位置的坐标(DPH，DPL)依序存储在RAM内的临时存储区，然后使得RAM中临时存储区地址指针寄存器R1，R2指向下一处存储单元；
5)每次移动当前坐标位置之前，把当前坐标位置对应的数据改写成R7+#01H，即：MOV_A，R7，INC_A，MOVX_DPTR，A；
6)上述诸规则中，所述数据#00H与非#01H的其它数据等效。
上述步骤四所述“用相应的数码标志该轮廓所包围的区域”的实施方法包括下述步骤：
步骤一、初始化x，y坐标指针DPTR：MOV_DPH，#01H，MOV_DPL，#01H；
步骤二、如果x，y坐标指针DPTR已经指向最后一行即：DPH＝Number_ROW-1，则结束标志轮廓区域的工作；
步骤三、从RAM取出并查看当前位置的数据：MOV_A，DPTR，
1)如果该数据不等于#01H，x，y坐标指针DPTR指向其下一个坐标点，然后，继续执行本实施方法之步骤二；
2)如果该数据等于#01H，先暂存当前位置的x，y坐标指针DPTR，并称之为目标位置，然后，查看该目标位置是否处于轮廓所包围之中：
(a)把当前位置的x，y坐标指针DPTR指向目标位置的左方，逐个坐标点地取出它们对应的数据，即：DEC_DPL，MOVX_A，DPTR，并逐个坐标点地查看该数据是否等于踩踏区域数目计数器R7，即CLR_C，SUBB_A，R7：
如果遇到等于R7的坐标点，跳到本实施方法步骤三之2)(b)，继续查看工作；
如果进行到DPL＝0还没有遇到等于R7的坐标点，就把x，y坐标指针DPTR指向目标位置的下一个坐标点，继续本实施方法之步骤二；
(b)把当前位置的x，y坐标指针DPTR指向目标位置的右方，逐个坐标点地取出它们对应的数据，即：INC_DPL，MOVX_A，DPTR，并逐个坐标点地查看该数据是否等于踩踏区域数目计数器R7：
如果遇到等于R7的坐标点，跳到本实施方法步骤三之2)(c)，继续查看工作；
如果进行到DPL＝Number_COL-1还没有遇到等于R7的坐标点，就把x，y坐标指针DPTR指向目标位置的下一个坐标点，继续本实施方法之步骤二；
(c)把当前位置的x，y坐标指针DPTR指向目标位置的上方，逐个坐标点地取出它们对应的数据，即：DEC_DPH，MOVX_A，DPTR，并逐个坐标点地查看该数据是否等于踩踏区域数目计数器R7：
如果遇到等于R7的坐标点，跳到本实施方法步骤三之2)(d)，继续查看工作；
如果进行到DPH＝0还没有遇到等于R7的坐标点，就把x，y坐标指针DPTR指向目标位置的下一个坐标点，继续本实施方法之步骤二；
(d)把当前位置的x，y坐标指针DPTR指向目标位置的下方，逐个坐标点地取出它们对应的数据，即：INC_DPH，MOVX_A，DPTR，并逐个坐标点地查看该数据是否等于踩踏区域数目计数器R7：
如果遇到等于R7的坐标点，说明该目标位置位于踩踏区域数目计数器R7对应的轮廓所包围的区域内，把该目标位置作上数码标记：MOV_A，R7，MOVX_DPTR，A，然后，把x，y坐标指针DPTR指向目标位置的下一个坐标点，继续本实施方法之步骤二；
如果进行到DPH＝Number_ROW-1还没有遇到等于R7的坐标点，把x，y坐标指针DPTR指向目标位置的下一个坐标点，继续本实施方法之步骤二；
3)本实施方法之步骤三所述“下一个坐标点”的含义是，如果当前坐标点已经处于本行最后的一列即DPL＝Number_COL-1时，下一个坐标点为(DPH←DPH+1，DPL←1)，否则，下一个坐标点为(DPH，DPL←DPL+1)。
上述步骤四所述“逐点计算该轮廓点与其它轮廓点间的距离并保存其大者的方法”包括下述步骤：
步骤一、把RAM中临时存储区地址指针初始值(#AH，#AL)赋予x，y坐标指针DPTR；
步骤二、当前x，y坐标指针DPTR对应着RAM中临时存储区连续存放的两个字节，称这两个字节为当前轮廓位置(DPHP，DPLP)，暂存当前x，y坐标指针DPTR，称之为当前轮廓位置的坐标，查看当前轮廓位置是不是轮廓位置结束的标志(#FFH，#FFH)：
是，与当前的踩踏区域数目计数器R7对应的被踩踏区域的长度的平方：L(R7)2＝R6R5，清零R6R5，结束本轮“逐点计算该轮廓点与其它轮廓点间的距离并保存其大者的”程序；
否，执行下一步骤；
步骤三、x，y坐标指针DPTR指向当前位置的下一个存储区域，从RAM中临时存储区取出连续的两个字节，称这两个字节为目标轮廓位置(DPHO，DPLO)，查看它是不是轮廓位置结束的标志(#FFH，#FFH)：
是，则恢复x，y坐标指针DPTR为暂存的当前轮廓位置的坐标，然后，使x，y坐标指针DPTR指向其对应的下一个存储区域，再跳转到步骤二；
否，则计算当前轮廓位置与目标轮廓位置两点间的距离的平方：L2＝(DPHP-DPHO)2+(DPLP-DPLO)2；
步骤四、比较L2与R6R5(距离的平方值的高、低字节暂存器)，取其大者保存于R6R5；
步骤五、跳转步骤三。
本发明的优点是，按照行、列两电极组导线的排列建立二维坐标系，借助单片机就可以扫描检测被踩踏的若干区域、跟踪它们的轮廓、用序数标志各个轮廓内的区域、分别计算各个区域的长度、判断脚型并决定是否发出报警声；所述同时测量若干区域长度的方法完备，其运算适合单片机指令，技术经济、实用。
附图说明
下面对照附图进一步具体说明本发明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是单片机系统的原理图。
图3是串入并出电路的原理图。
图4是用数码标志区域的示意图。
图5是并入串进电路的原理图。
图6是跟踪区域轮廓的规则的示意图，包括情形(a)-(r)；其中，每一种情形的中心为当前坐标位置，虚线箭头表示当前位置的来源方向，实线箭头表示当前位置的移动方向，数据0与其它非1的数据等效，情形(q)表示跟踪轮廓过程中可能遇到的“奇异的隅角”，情形(r)表示跟踪轮廓过程的结束条件，其中的R7对应着本轮跟踪区域轮廓过程所获得的最前面的5个位置坐标之一。
图7是说明跟踪被踩踏区域轮廓的前一部分过程的示意图。
图8是应用跟踪区域轮廓的规则的实例，图中，a是跟踪区域轮廓的起始点，b是“奇异的隅角”，d是跟踪过程的终止点。
图中，1.长方形框架，11.长方形框架1的侧面(宽)，12.长方形框架1的侧面(长)，13.长方形框架1底板上的(行)电极组，14.位于长方形框架的上部的(列)电极组，141.目标区域I，142.跟踪第一个目标区域的轮廓的起始点，143.跟踪目标区域轮廓的行扫描检测方向，144.跟踪目标区域I获得的轮廓，145.目标区域∏，21.-29.74HC164，31.-39.74HC165。
具体实施方式
本发明包括：一个长方形框架(1)、电池组、单片机系统、串入并出电路、并入串进电路、音乐电路以及同时测量若干区域长度以区分脚型程序。
长方形框架(1)如图1所示，其上部和底部各有一组电极(14)和(13)，分别称之为列电极组和行电极组，每一组电极由72根裸露的金属导线组成，这些导线彼此独立，间距均匀，两组电极(14)和(13)的导线排列的方向相互垂直(不作严格要求)，由框架(1)的两侧(11)或(12)绝缘隔离并支撑着，整个长方形框架的外部包裹着绝缘材料，外形似踏脚垫。
单片机系统如图2所示，图中没有画出单片机的上电复位电路和时钟电路。假设行、列电极组各有256根导线，会产生256×256＝65536个交叉点，每个交叉点有两种状态：分离或接触，而64KB＝64×1024＝64×210＝65536，因此，需要扩展64KB片外RAM，其中还要包括至少256B×2×4＝2KB RAM内的临时存储区，以存储各轮廓点坐标的高、低字节。单片机需要选用8051系列中具有40个脚的，最好它自带片内Flash程序存储器，这时，其单片机的引脚/EA接到电源正极。
所述串入并出电路如图3所示，由九块8位串入并出移位寄存器74HC164(21)-(29)级联组成，其72个输出端QA，QB，QC，QD，QE，......分别依次连接到长方形框架(1)的底部的行电极组(13)中的每根金属导线。
所述并入串进电路如图5所示，由九块8位并入串出移位寄存器74HC165(31)-(39)级联组成，其72个输出端A，B，C，D，E，......分别依次连接到长方形框架(1)的上部的列电极组(14)中的每根金属导线。这72个输出端A，B，C，D，E，......的每一个还各自连接一个～30KΩ的下拉电阻到电源的负端，因为简洁缘故，图5中并没有全部画出这些下拉电阻。
音乐电路采用音乐集成电路配合扬声器，或者只使用一只蜂鸣器，用于发出报警声。
平时，行、列电极组中导线在空间上相互交叉但没有接触，列电极组中的导线的电势被下拉到电源地，单片机通过串入并出电路逐根扫描式输出高电平到行电极组的导线。受到踩踏时，被踩踏的区域内行、列电极组中的导线发生接触，依序使得位于这些接触点的列电极组中的导线也处于高电平。可以选取位于左上角的第一个交叉点所在处作坐标系的原点，按照行、列电极组中导线的排列方向建立坐标系，单片机通过扫描检测获得空间上相互交叉的点的高、低电平，被存储在64KB片外RAM中。这样，用#00H，#01H两个数码就表示了整个防宠物踩踏式报警器所警戒的区域的状况。
为了分别计算各个被踩踏区域的长度，需要区分被踩踏的区域，其工作包括“跟踪被踩踏区域的轮廓”和“用相应的数码标志该轮廓所包围的区域”，即以不同的数码跟踪并标志出不同的被踩踏的区域。
用#00H，#01H表示区域的被踩踏情况、跟踪区域的轮廓、用被踩踏区域的序数标志轮廓内区域的情形如图4所示意。
同时测量若干区域长度以区分脚型程序之步骤四叙述了“跟踪被踩踏区域的轮廓”的方法，它按照从左向右、从上向下的行、列检测顺序，寻找代表被踩踏的电极接触点的数据#01H，直到最后一行的最后一个坐标点被搜索完毕为止。每一次找到数据#01H时，先暂存当前x，y坐标指针DPTR，称之为当前跟踪坐标指针，然后，遵循“跟踪区域轮廓的规则”(如图4所描述、图8所说明)，开始跟踪从此坐标点起始的被踩踏区域(用数据#01H表示)的轮廓。跟踪过程中，x，y坐标位置指针逐个坐标点地移动，每一次移动前，当前坐标点的数据被改写成踩踏区域数目计数器R7的计数值加上#01H，其坐标(DPH，DPL)被保存在RAM内的临时存储区，它们构成了被跟踪区域的轮廓。
跟踪完一块独立的区域以后，踩踏区域数目计数器R7加1，表示刚才被跟踪的区域的顺序计数，然后，开始同时测量若干区域长度以区分脚型程序之步骤四所述“用相应的数码标志该轮廓所包围的区域”的工作：按照从左向右、从上向下的行、列检测顺序，逐个坐标点地在整个防宠物踩踏式报警器所警戒的区域内搜索数据#01H，如果找到了#01H的坐标点，就分析它是否处于计数值R7所表示的轮廓之包围中，如果它属于该轮廓包围圈内，用数码R7赋予该坐标点。所述与当前的踩踏区域数目计数器R7对应的被踩踏区域的标志工作一直进行到最后一行的最后一个坐标点才告结束。
这时，运用“逐点计算该轮廓点与其它轮廓点间的距离并保存其大者的方法”，获得与当前的踩踏区域数目计数器R7对应的被踩踏区域的长度：L(R7)。据此计算结果判断是否受到的是人的脚的踩踏，是否需要发出警报信号。所述计算两点间距离的工作利用了单片机的指令MUL_AB′(B)15-8(A)7-0←(A)×(B)并采取了下述措施：1)求两点的坐标差时，先比较其大小，以大者减去小者，保证差值为正，2)避免开方求平方根的运算，只计算其平方值，3)运算后便立即与先前的数据作比较，保存值大者，节省了存储器空间。
上述工作针对被扫描检测到的第一块被踩踏的区域。然后，清零RAM内的临时存储区，恢复当前x，y坐标指针DPTR为当前跟踪坐标指针，把它指向下一个坐标点，继续跟踪其它被踩踏区域的轮廓、“用相应的数码标志该轮廓所包围的区域”、“逐点计算该轮廓点与其它轮廓点间的距离并保存其大者”。直到x，y坐标指针DPTR指向全部警戒区域的最后一行，一轮扫描检测工作才告结束。
“用相应的数码标志该轮廓所包围的区域”有利于跟踪多块被踩踏区域的轮廓、明确测量的结果。
图7示意了跟踪被踩踏区域轮廓的前一部分过程。
本发明所述单片机系统的输出或输入端口线可以根据实际情形加以改换，所述列或行电极组所包含的导线的数目及其间距、相应的串入并出、并入串出移位寄存器的数目以及随机存储器的容量可以根据本发明所述扫描检测原理增加或减少。
Claims (9)
1.防宠物踩踏式报警器及其同时测量若干区域长度的方法，其特征在于，所述防宠物踩踏式报警器由一个长方形框架、电池组、单片机系统、串入并出电路、并入串进电路、音乐电路以及同时测量若干区域长度以区分脚型程序组成；其中，长方形框架的上部和底部各有一组电极，分别称之为列电极组和行电极组，每一组电极包括72根彼此独立、间距均匀、裸露的导线，两组导线排列的方向相互垂直，列电极组的导线分别依序连接到并入串进电路的各个并行输入端，行电极组的导线分别依序连接到串入并出电路的各个并行输出端，单片机系统装载有同时测量若干区域长度以区分脚型程序，其输出口线P3.7连接到音乐电路的输入端，电池组作为本装置的电源。
2.根据权利要求1所述的防宠物踩踏式报警器及其同时测量若干区域长度的方法，其特征在于，所述长方形框架的上部和底部的两组电极由该框架的两侧绝缘隔离并支撑着。
3.根据权力要求1所述的防宠物踩踏式报警器及其同时测量若干区域长度的方法，其特征在于，所述单片机系统包括：一块单片机及其晶振电路和上电复位电路、随机存储器电路，其中，随机存储器电路由一块74HC373和64KB的RAM组成。
4.根据权利要求1所述的防宠物踩踏式报警器及其同时测量若干区域长度的方法，其特征在于，所述串入并出电路由9块74HC164级联组成：第一块74HC164的信号串行输入端A连接到单片机系统的输出口线P1.2，其最高位输出端QH连接到第二块的信号串行输入端A，第二块的最高位输出端QH连接到第三块的信号串行输入端A，依次类推，共产生8(位/块)×9块＝72位的信号并行输出端；9块74HC164的清零端与信号串行输入端B都连接到电池组的正极，它们的时钟信号输入端都连接到单片机系统的输出口线P1.3。
5.根据权利要求1所述的防宠物踩踏式报警器及其同时测量若干区域长度的方法，其特征在于，所述并入串进电路由9块74HC165级联组成：最后一块74HC165的并入串出信号端QH连接到前一块的信号串行输入端DS，依次类推，共产生8(位/块)×9块＝72位的信号并行输入端，每一位信号并行输入端还各自连接一个下拉电阻到电池组的负极，第一块74HC165的并入串出信号端QH连接到单片机系统的输入口线P1.5，这9块74HC165的并入数据装载控制端/PL都连接到单片机系统的输出口线P1.6，它们的时钟信号输入端都连接到单片机系统的输出口线P1.7，它们的时钟使能输入端/CE都连接到电池组的负极。
6.根据权利要求1所述的防宠物踩踏式报警器及其同时测量若干区域长度的方法，其特征在于，所述同时测量若干区域长度的方法包含在同时测量若干区域长度以区分脚型程序中，用于区分人与小动物的脚型，其步骤如下：
步骤一、初始化单片机：
MOV_SP，2FH ’堆栈初值，
CLR_P1.2，P1.3，P1.7，P3.7 ’准备输出信号，
SETB_P1.5，P1.6 ’准备输入信号，
CLR_F0 ’初始化跟踪区域轮廓工作结束的标志位，
步骤二、初始化程序：
CLR_R5，CLR_R6 ’R5，R6分别为距离的平方值的低、高字节寄存器，
MOV_R1，#AL，MOV_R2，#AH ’RAM中后部开辟有小块临时存储区，用于存储被跟踪区域的轮廓上坐标点的坐标，#AL，#AH分别为该区域的起始地址之低、高字节，R1，R2分别为RAM中临时存储区地址指针的低字节和高字节寄存器，
MOV_DPL，#AL，MOV_DPH，#AH
MOV_R0，#RAM0，MOV_A，#00H ’#RAM0为RAM中临时存储区的大小，
Loop0：MOVX_DPTR，A ’清零RAM中临时存储区中的一个单元，
INC_DPTR ’指向下一单元，
DJNZ_R0，Loop0 ’R0为循环计数器，
CLR_R7 ’初始化踩踏区域数目计数器，
Loop1：MOV_R0，#Number_COL ’Number_COL为列电极组中导线的数目，
Loop2：MOV_R3，#Number_ROW ’Number_ROW为行电极组中导线的数目，
SETB_P1.2，NOP，CLR_P1.2 ’清零串入并出电路的9块74HC164的输出端，
DJNZ_R3，Loop2 ’R3为循环计数器，
DJNZ_R0，Loop1 ’R0为循环计数器，
MOV_DPH，#00H，MOV_DPL，#00H ’初始化数据指针DPTR，
’分开为两个8位的x，y坐标指针；
步骤三、开始扫描检测被踩踏的区域：
1)通过单片机对行电极组中的第一根导线输出一个高电平，然后，逐根检测列电极组中导线的电平，其低、高电平分别以#00H，#01H表示且存储之：MOV_DPTR，#00H或MOV_DPTR，#01H，其中，每检测完一根列电极组导线，y坐标指针就指向下一根列电极组导线：INC_DPL，
如果检查完毕列电极组中的全部导线，即DPL＝Number_COL(列电极组中导线的数目)，把x，y坐标指针指向下一根行电极组导线：INC_DPH，MOV_DPL，#00H；
2)通过单片机对行电极组中的下一根导线输出一个高电平，然后，逐根检测列电极组中导线的电平，其低、高电平分别以#00H，#01H表示且存储之，其中，每检测完一根列电极组导线，y坐标指针就指向下一根列电极组导线，
如果检查完毕列电极组中的全部导线，即DPL＝Number_COL，把x，y坐标指针指向下一根行电极组导线；
3)判断行电极组中当前处于高电平的导线是否超出其最后一根：
(a)DPH＜Number_ROW，不是最后一根，跳转到本步骤三之2)继续进行扫描检测；
(b)DPH＝Number_ROW，已超出最后一根，执行下一步骤；
步骤四、跟踪被踩踏区域的轮廓：
1)初始化x，y坐标指针DPTR：MOV_DPH，#01H，MOV_DPL，#01H；
2)暂存当前x，y坐标指针DPTR，称之为当前跟踪坐标指针，从RAM取出并查看当前位置的数据：MOV_A，DPTR：
(a)如果该数据为#00H，执行本步骤四之3)；
(b)如果该数据为#01H，查看位于当前坐标位置的上、右、下与左方的四邻{(DPH←DPH-1，DPL)、(DPH，DPL←DPL+1)、(DPH←DPH+1，DPL)与(DPH，DPL←DPL-1)}处的四个数据，即按照跟踪区域轮廓的规则获取与行、列电极组导线被踩踏所致接触的区域对应的轮廓，接着，用相应的数码标志该轮廓所包围的区域，并运用“逐点计算该轮廓点与其它轮廓点间的距离并保存其大者的方法”，获得与当前的踩踏区域数目计数器R7对应的被踩踏区域的长度的平方：L(R7)2；
如果L(R7)2≥Long(Long为某个预设值)，就判断为受到人的脚的踩踏，并发出警报信号：SETB_P3.7，延时约十秒，再撤除该报警信号：CLR_P3.7；
清零RAM内的临时存储区，然后，继续执行本步骤四之3)；
3)恢复当前x，y坐标指针DPTR为当前跟踪坐标指针，把它指向下一个坐标点：如果当前坐标点已经处于本行最后的位置，即DPL＝Number_COL-1时，下一个坐标点为(DPH←DPH+1，DPL←1)，否则，下一个坐标点为(DPH，DPL←DPL+1)；
4)如果x，y坐标指针DPTR尚未指向最后一行，即：DPH＜Number_ROW-1，跳转本步骤四之2)，继续跟踪被踩踏区域的轮廓，否，则结束本轮跟踪被踩踏区域轮廓的工作；
步骤五、查看跟踪区域轮廓工作结束的标志位F0：
如果F0＝0，说明没有被踩踏的区域，转到步骤一，重新开始扫描检查工作；
如果F0＝1，清零该标志位：CLR_F0，然后查看踩踏区域数目计数器R7：
(a)如果R7＝0，说明没有形成被踩踏的区域，转到步骤一，重新开始扫描检查工作；
(b)如果R7≥1，说明发生了被踩踏的区域，其数目就是R7中的计数值，执行下一步骤；
步骤六、跳转到步骤一，开始新的一轮扫描检测工作。
7.根据权利要求1所述的防宠物踩踏式报警器及其同时测量若干区域长度的方法，其特征在于，所述同时测量若干区域长度以区分脚型程序之步骤四中所述跟踪区域轮廓的规则包括：
1)被跟踪区域的特征是：“被跟踪区域内的每一个坐标点都对应着数据#01H，需要被跟踪的区域之外或需要被跟踪的区域之间的坐标点都对应着数据#00H”；
2)启动跟踪轮廓定时器，如果该定时器的计时时间到了预定的数置，复位单片机；
3)当前坐标位置对应的数据为#01H，查看当前坐标位置的上、右、下与左方四个邻点对应的数据的关系，决定当前坐标位置的移动方向，该移动方向经过的路径就形成该区域的轮廓，有关移动当前坐标位置的规则如下：
a)如果其右方邻点对应的数据为#01H，其上、下、左方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其右方邻点处；
b)如果其下方邻点对应的数据为#01H，其上、右、左方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其下方邻点处；
c)如果其左方邻点对应的数据为#01H，其上、右、下方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其左方邻点处；
d)如果其上方邻点对应的数据为#01H，其右、下、左方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其上方邻点处；
e)如果其右、下方邻点对应的数据都为#01H，其左、上方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其右方邻点处；
f)如果其下、左方邻点对应的数据都为#01H，其上、右方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其下方邻点处；
g)如果其左、上方邻点对应的数据都为#01H，其右、下方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其左方邻点处；
h)如果其上、右方邻点对应的数据都为#01H，其下、左方邻点对应的数据都为#00H，就把当前坐标位置移向其上方邻点处；
i)如果其上、下方邻点对应的数据都为#01H，其右、左方邻点对应的数据都为#00H，且其由其左方邻点移动而来，就把当前坐标位置移向其上方邻点处；
j)如果其上、下方邻点对应的数据都为#01H，其右、左方邻点对应的数据都为#00H，且其由其右方邻点移动而来，就把当前坐标位置移向其下方邻点处；
k)如果其右、左方邻点对应的数据都为#01H，其上、下方邻点对应的数据都为#00H，且其由其上方邻点移动而来，就把当前坐标位置移向其右方邻点处；
l)如果其右、左方邻点对应的数据都为#01H，其上、下方邻点对应的数据都为#00H，且其由其下方邻点移动而来，就把当前坐标位置移向其左方邻点处；
m)如果其上方邻点对应的数据为#00H，其余三个邻点对应的数据都为#01H，就把当前坐标位置移向其右方邻点处；
n)如果其右方邻点对应的数据为#00H，其余三个邻点对应的数据都为#01H，就把当前坐标位置移向其下方邻点处；
o)如果其下方邻点对应的数据为#00H，其余三个邻点对应的数据都为#01H，就把当前坐标位置移向其左方邻点处；
p)如果其左方邻点对应的数据为#00H，其余三个邻点对应的数据都为#01H，就把当前坐标位置移向其上方邻点处；
q)如果当前坐标位置的上、右、下与左方四个邻点对应的四个数据都是#00H，四个邻点中也没有出现本跟踪区域轮廓过程所获得的最前面的5个位置坐标之一，这时，尝试退出该“奇异的隅角”：把当前坐标位置对应的数据置为#00H，从RAM内的临时存储区取出最后存进去的坐标值，把该坐标值赋予当前坐标位置指针即(DPH，DPL)，也就是退回到前一个位置的坐标处，然后，按照上述跟踪区域轮廓的规则继续跟踪下一个曲线轮廓点，如果能够找到下一个曲线轮廓点，就继续跟踪区域轮廓的工作，否则，所遇到的“奇异的隅角”表明不存在封闭、连续的轮廓曲线，即没有形成被踩踏的区域，这时，清零RAM内的临时存储区，初始化RAM中临时存储区地址指针寄存器R1，R2，设置跟踪区域轮廓工作结束的标志位：SETB_F0，结束本轮跟踪区域轮廓的工作；
r)如果当前坐标位置的上、右、下与左方四个邻点对应的四个数据都是#00H，四个邻点中出现了本跟踪区域轮廓过程所获得的最前面的5个位置坐标之一，这时，把踩踏区域数目计数器R7加1即INC_R7，不清零RAM内的临时存储区，初始化RAM中临时存储区地址指针寄存器R1，R2，设置跟踪区域轮廓工作结束的标志位即SETB_F0，依序把两个字节的数据(#FFH，#FFH)存入RAM中临时存储区，作为轮廓位置结束的标志，结束本轮跟踪区域轮廓工作；
4)每次移动当前坐标位置之前，根据RAM中临时存储区地址指针寄存器R1，R2把当前位置的坐标(DPH，DPL)依序存储在RAM内的临时存储区，然后使得RAM中临时存储区地址指针寄存器R1，R2指向下一处存储单元；
5)每次移动当前坐标位置之前，把当前坐标位置对应的数据改写成R7+#01H，即：MOV_A，R7，INC_A，MOVX_DPTR，A；
6)上述诸规则中，所述数据#00H与非#01H的其它数据等效。
8.根据权利要求1所述的防宠物踩踏式报警器及其同时测量若干区域长度的方法，其特征在于，所述同时测量若干区域长度以区分脚型程序之步骤四所述“用相应的数码标志该轮廓所包围的区域”的实施方法包括下述步骤：
步骤一、初始化x，y坐标指针DPTR：MOV_DPH，#01H，MOV_DPL，#01H；
步骤二、如果x，y坐标指针DPTR已经指向最后一行即：DPH＝Number_ROW-1，则结束标志轮廓区域的工作；
步骤三、从RAM取出并查看当前位置的数据：MOV_A，DPTR，
1)如果该数据不等于#01H，x，y坐标指针DPTR指向其下一个坐标点，然后，继续执行本实施方法之步骤二；
2)如果该数据等于#01H，先暂存当前位置的x，y坐标指针DPTR，并称之为目标位置，然后，查看该目标位置是否处于轮廓所包围之中：
(a)把当前位置的x，y坐标指针DPTR指向目标位置的左方，逐个坐标点地取出它们对应的数据，即：DEC_DPL，MOVX_A，DPTR，并逐个坐标点地查看该数据是否等于踩踏区域数目计数器R7：
如果遇到等于R7的坐标点，跳到本实施方法步骤三之2)(b)，继续查看工作；
如果进行到DPL＝0还没有遇到等于R7的坐标点，就把x，y坐标指针DPTR指向目标位置的下一个坐标点，继续本实施方法之步骤二；
(b)把当前位置的x，y坐标指针DPTR指向目标位置的右方，逐个坐标点地取出它们对应的数据，即：INC_DPL，MOVX_A，DPTR，并逐个坐标点地查看该数据是否等于踩踏区域数目计数器R7：
如果遇到等于R7的坐标点，跳到本实施方法步骤三之2)(c)，继续查看工作；
如果进行到DPL＝Number_COL-1还没有遇到等于R7的坐标点，就把x，y坐标指针DPTR指向目标位置的下一个坐标点，继续本实施方法之步骤二；
(c)把当前位置的x，y坐标指针DPTR指向目标位置的上方，逐个坐标点地取出它们对应的数据，即：DEC_DPH，MOVX_A，DPTR，并逐个坐标点地查看该数据是否等于踩踏区域数目计数器R7：
如果遇到等于R7的坐标点，跳到本实施方法步骤三之2)(d)，继续查看工作；
如果进行到DPH＝0还没有遇到等于R7的坐标点，就把x，y坐标指针DPTR指向目标位置的下一个坐标点，继续本实施方法之步骤二；
(d)把当前位置的x，y坐标指针DPTR指向目标位置的下方，逐个坐标点地取出它们对应的数据，即：INC_DPH，MOVX_A，DPTR，并逐个坐标点地查看该数据是否等于踩踏区域数目计数器R7：
如果遇到等于R7的坐标点，说明该目标位置位于踩踏区域数目计数器R7对应的轮廓所包围的区域内，把该目标位置作上数码标记：MOV_A，R7，MOVX_DPTR，A，然后，把x，y坐标指针DPTR指向目标位置的下一个坐标点，继续本实施方法之步骤二；
如果进行到DPH＝Number_ROW-1还没有遇到等于R7的坐标点，把x，y坐标指针DPTR指向目标位置的下一个坐标点，继续本实施方法之步骤二；
3)本实施方法之步骤三所述“下一个坐标点”的含义是，如果当前坐标点已经处于本行最后的一列即DPL＝Number_COL-1时，下一个坐标点为(DPH←DPH+1，DPL←1)，否则，下一个坐标点为(DPH，DPL←DPL+1)。
9.根据权利要求1所述的防宠物踩踏式报警器及其同时测量若干区域长度的方法，其特征在于，所述同时测量若干区域长度以区分脚型程序之步骤四所述“逐点计算该轮廓点与其它轮廓点间的距离并保存其大者的方法”包括下述步骤：
步骤一、把RAM中临时存储区地址指针初始值(#AH，#AL)赋予x，y坐标指针DPTR；
步骤二、当前x，y坐标指针DPTR对应着RAM中临时存储区连续存放的两个字节，称这两个字节为当前轮廓位置(DPHP，DPLP)，暂存当前x，y坐标指针DPTR，称之为当前轮廓位置的坐标，查看当前轮廓位置是不是轮廓位置结束的标志(#FFH，#FFH)：
是，与当前的踩踏区域数目计数器R7对应的被踩踏区域的长度的平方：L(R7)2＝R6R5，清零R6R5，结束本轮“逐点计算该轮廓点与其它轮廓点间的距离并保存其大者的”程序；否，执行下一步骤；
步骤三、x，y坐标指针DPTR指向当前位置的下一个存储区域，从RAM中临时存储区取出连续的两个字节，称这两个字节为目标轮廓位置(DPHO，DPLO)，查看它是不是轮廓位置结束的标志(#FFH，#FFH)：
是，则恢复x，y坐标指针DPTR为暂存的当前轮廓位置的坐标，然后，使x，y坐标指针DPTR指向其对应的下一个存储区域，再跳转到步骤二；
否，则计算当前轮廓位置与目标轮廓位置两点间的距离的平方：
L2＝(DPHP-DPHO)2+(DPLP-DPLO)2；
步骤四、比较L2与R6R5(距离的平方值的高、低字节暂存器)，取其大者保存于R6R5；
步骤五、跳转步骤三。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zeng Yi Inventor before: Zeng Yi Inventor before: Zhang Wenjuan Inventor before: Zhang Haiming |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: CENG YI ZHANG WENJUAN ZHANG HAIMING TO: CENG YI |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160629 Termination date: 20190716 |