CN204833414U - 一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统，包括单片机、RFID刷卡模块、存储模块、电源模块、尾随检测模块、继电器模块，所述尾随检测模块包括红外对射传感器、热释电传感器，继电器模块控制热释电传感器开关，所述单片机控制RFID刷卡模块、存储模块、红外对射传感器、热释电传感器、继电器模块的开关；所述红外对射传感器在刷卡状态下，热释电传感器0.5s未工作时启动，所述存储模块用于存储刷卡人信息，所述电源模块为系统提供工作电压。本实用新型提供的一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统，通过对防尾随门禁系统的功能完善，可以使门禁系统更好地服务社会，保障居民的人身财产安全。

Description

一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统

技术领域

本实用新型涉及一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统，属于防尾随门禁系统技术领域。

背景技术

在日常生活中，随着人们的生活水平的提高，门禁系统的应用范围也越来越广泛，门禁系统的研发和完善已成为现代科技领域的一个热门课题。门禁系统现已成为安全防范系统中极其重要的一部分，它的发展速度远远高于其它安防产品。门禁系统之所以能够在众多安防产品中脱颖而出，根本原因是在于其改变了以往安防产品的工作方式，如闭路监控和防盗报警系统等被动安防产品都是以被动监视方式工作的，而门禁系统是以主动控制的方式来代替被动监视。门禁系统通过对主要通道设置障碍，能够有效防止危险分子的非法侵入。但是在某些特殊情况下，有授权许可进入的人员会受到危险分子的胁迫或被跟随而进入到保护区域，因此在门禁系统中增加防尾随功能是非常重要的。

目前，被动式红外防尾随技术被广泛应用于门禁系统中，它利用释电传感器监控通过门的人数，当两人以上同时通过门时发出警报，实现检测尾随人员的目的。由于热释电传感器本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好，价格低廉，抗干扰性强，因此能广泛应用于防尾随门禁系统。但是热释电传感器传感器易受各种热源、光源干扰，而且当环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时可能造成短暂失灵，因此被动式红外防尾随门禁系统往往会出现漏警问题，从而无法以较高的概率检出尾随人员。如果防尾随门禁系统因短暂失灵而不能有效履行防尾随功能，则会危及居民的人身和财物安全，因此增强和完善门禁系统的防尾随功能是非常必要的。

实用新型内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统，包括单片机、RFID刷卡模块、存储模块、电源模块，还包括尾随检测模块、继电器模块，所述尾随检测模块包括红外对射传感器、热释电传感器，继电器模块控制热释电传感器开关，所述单片机控制RFID刷卡模块、存储模块、红外对射传感器、热释电传感器、继电器模块的开关；所述红外对射传感器在刷卡状态下，热释电传感器0.5s未工作时启动，所述存储模块用于存储刷卡人信息，所述电源模块为系统提供工作电压。

还包括液晶显示模块，所述液晶显示模块与单片机相连接，用于显示刷卡人员信息。

还包括语音报警模块，所述语音报警模块与单片机相连接，用于发出报警提示。

还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块与单片机相连接，用于向管理人员手机发送报警信息。

还包括锁模块，所述锁模块分别与单片机、继电器模块相连接，用于自动关闭门锁。

作为优选方案，所述单片机采用STC90C58芯片。

有益效果：本实用新型提供的一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统，针对被动式防尾随门禁系统中因热释电传感器短时失灵而不能有效检测尾随人员的问题。为了提高尾随人员的检出概率，本设计在一般情况下使用热释电传感器检测尾随人员，当热释电传感器出现短时失灵时开启红外对射传感器来替补检测尾随人员，这样即能有效降低被动式红外防尾随门禁中的热释电传感器因短时失灵引起的漏警率，又能避免因长时间使用红外对射传感器而导致其易老化和电能浪费的问题。当检测出尾随人员时，该门禁系统能利用语音进行报警，同时使用蓝牙模块将报警信息第一时间发送到管理人员手机上。避免外界环境对其探测和灵敏度的影响，通过对防尾随门禁系统的功能完善，可以使门禁系统更好地服务社会，保障居民的人身财产安全。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为单片机主控电路图；

图3为电源模块5V电源电路图；

图4为电源模块3.3V电源电路图；

图5为尾随检测模块的热释电传感器电路图；

图6为尾随检测模块的红外对射传感器电路图；

图7为RFID刷卡模块电路图；

图8为存储模块电路图；

图9为液晶显示模块电路图；

图10为锁模块电路图；

图11为语音报警模块电路图；

图12为蓝牙模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1所示，本实用新型设计一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统，包括单片机、尾随检测模块、RFID刷卡模块、液晶显示模块、存储模块、语音报警模块、蓝牙模块、继电器模块、电源模块、锁模块。

单片机负责控制和协调尾随检测模块、RFID刷卡模块、液晶显示模块、存储模块、语音报警模块、蓝牙模块、继电器模块的工作。

尾随检测模块采用红外对射传感器和热释电传感器互补工作方式来检测尾随人员。在本实用新型中，热释电传感器放置于该门禁系统的防尾随通道口，红外对射传感器放置于防尾随通道的末端，通常情况下使用热释电传感器检测尾随现象，若门禁系统已经检测到行人刷卡但在0.5s内热释电传感器仍未检测到行人通过，那么判断为热释电传感器短时失灵，此时红外对射传感器将会代替热释电传感器工作，从而能提高尾随现象的检出概率，同时也能避免因长时间使用红外对射传感器工作而导致其易老化和电能浪费的问题。

RFID刷卡模块采用MFRC522芯片，MFRC522芯片内部的接收器对刷卡信号进行检测和解调，并由单片机读取解调后的刷卡信息。当行人通过时，必须进行刷卡识别，并将刷卡信号与已有的存储的信息进行对比判断，若身份认证正确时放行并记录该人员信息，及时通过LCD1602液晶显示器进行显示；若识别有问题则不放行。

锁模块在当行人刷卡时会自动打开门锁，当行人刷卡通过后或当检测出尾随人员时，自动关闭门锁，本实用新型中使用了继电器模块作为门锁的开关。

存储模块用于当行人刷卡时记录行人的刷卡信息比如姓名、身份编号和进入时间等。

液晶显示模块用于显示刷卡人员的基本信息如姓名、身份编号和进入时间，供刷卡人员或者管理人员核对查看。

继电器模块用于控制开启和关闭红外对射传感器。

蓝牙模块通过串口通信与单片机相连，当系统检测到尾随人员时，该模块会在第一时间将报警信息发送到管理人员手机上，及时处置尾随人员，以防安全问题发生。

语音提示模块由语音录放电路和指示灯提醒电路构成。当行人刷卡未通过或检测出尾随人员时，单片机会控制语音模块发出报警音，指示灯也会闪烁提示，并且语音报警的内容可以由用户自行录入。

电源模块用来给整个系统供电，保证系统中各个模块的正常、稳定工作。

本实用新型设计了一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统，具体实现方法如下：

如图2所示，单片机采用STC90C58单片机，单片机主控电路主要包括晶振电路和复位电路两部分：在单片机的XTAL1和XTAL2引脚之间接上11.050592HZ晶振，并在晶振两端接上C3和C4两个33pF的瓷片电容，就可构成单片机的时钟电路；复位电路分为上电自动复位和手动复位两种，当单片机通电时，会对电容C13充电，使得单片机的RET引脚输入高电平信号，实现单片机自动复位；或者按下开关S1时，电容C13马上进行放电，当按键S1松开后，又会对电容C13充电，使得单片机RET引脚输入高电平信号，实现单片机手动复位。

如图3所示，电源模块为防尾随门禁系统内的大部分芯片提供5V电源，电源模块电路利用9V变压器把交流电压220V降低为约9V的交流电压，再经过由4个二极管组成的桥式整流电路的整流处理，最后利用LM7805进行稳压处理后，稳定输出5V的直流电压。如图4所示，电源模块为射频识别芯片MFRC522提供3.3V工作电压，电源模块电路利用稳压芯片1117-3.3V将5V电压降低到3.3V电压，C1和C2两个电解电容起到滤波作用，能够稳定电源电压。

尾随检测模块使用热释电传感器和红外对射传感器互补交替进行防尾随检测，通常情况下仅用热释电传感器检测尾随，在行人刷卡认证通过后0.5s内热释电传感器未检测到行人通过，说明其可能发生短时失灵情况，此时单片机会控制打开红外对射传感器进行尾随监测。

如图5所示，热释电传感器采用型号为HC-SR501芯片，当行人通过时，热释电传感器会接收到人体红外线信号并转换成电信号，并通过HC-SR501的OUT引脚将该电信号输入到单片机P3.6口，供单片机判断处理。

如图6所示，红外对射传感器电路主要由红外对射传感器，继电器模块和PNP管三极管9012组成。红外对射传感器电路的信号输出端口与单片机P3.7口连接，当行人通过时发射管发射红外线光线会被遮挡，此时接收管无法接收到红外光线，依此来监控通过门的人数；继电器模块用于控制红外对射传感器是否开启工作。当热释电传感器正常工作时，JK1开关是打在右边的，红外对射传感器与电源断开，不工作；当行人刷卡认证成功后系统判断热释电传感器短时失灵时，单片机通过P3.4口发送低电平给单PNP三极管9012的基级，使得三极管导通，控制继电器HDF4把JK1开关通过磁力吸到左边形成闭合回路，此时红外对射传感器与电源接通，从而开启了红外对射传感器工作。

如图7所示，RFID刷卡模块使用高性能低功耗的MF-RC522芯片组成电路，用于认证行人刷卡信息。MF-RC522属于工作频率为13.56MHz的高集成度读写卡系列芯片，它与主机间的通信采用连线较少的串行通信，该芯片的输出口MOSI引脚与单片机P1.4口相连可以实现数据输出；输入口MISO引脚与P1.3口相连实现数据输入；SCK为时钟信号，与单片机P1.6口连接；重置口RST与单片机SET口相连，可接收单片机的重置信号。

如图8所示，当行人刷卡认证成功时，存储模块电路用以记录在一段时间内通过门禁系统人员信息。存储模块采用AT24C02存储芯片组成数据存储模块电路。AT24C02支持I²C总线协议，通过将存储芯片AT24C02的地址引脚A0、A1和A2接地，从而可以确定该芯片的地址；引脚SCL为串行时钟脚，在串行输入输出数据时用于输入时钟，与单片机的P3.2口相连；引脚SDA为串行数据线，与单片机的P3.3口相连，其中引脚SCL和SDA需分别通过阻值为5.1KΩ的上拉电阻与5V电源相连接。

如图9所示，在行人刷卡认证成功时用于显示行人的姓名和身份编号及通过时间，以便刷卡人员和管理人员查看。液晶显示模块电路LCD1602的3个输入引脚RS、RW、E分别与单片机P1.0、P1.1和P1.2口连接：RS为寄存器选择，RS输入为高电平时选择数据寄存器，输入低电平时选择指令寄存器；RW为读写信号线；E为使能端。LCD1602的双向数据引脚D0-D7与单片机的P0.0-P0.7口相连，传输需要显示的数据或者读取数据。滑动变阻器RP1可调节显示器的亮度。

如图10所示，继电器模块控制锁模块电路，当行人通过门禁系统后或者检测出尾随情况时，单片机P3.1口输出高电平信号，经三极管放大后驱动电磁阀使开关闭合，控制门锁关闭；如果行人刷卡认证允许通过时，单片机P3.1口输出低电平，使得继电器处于断开状态，此时门锁处于打开状态。

如图11所示，语音报警模块由语音录放电路和指示灯闪烁电路构成。语音录放电路使用了ISD1760芯片，该芯片内部包含麦克风前置扩大器和扬声器驱动电路，因此在连接电路时不需要外置放大电路，使得整个语音电路更简单。其拥有内置存储器，不需要加外置SD卡即可实现存储语音的功能。ISD1760仅需要将MISO、MOSI、SCLK和SS四个口与单片机引脚P2.5、P2.4、P2.3和P2.2口相连，就能实现录音、放音等操作。

如图12所示，当系统检测出尾随人员时，利用蓝牙模块把报警信息发送到管理人员手机上，蓝牙模块采用型号为HC-05主从一体蓝牙串口模块，单片机STC90C58和HC-05之间的通信是通过UART串口通信协议来实现的，HC-05芯片的引脚RXD与单片机P3.1口连接，由于该蓝牙模块不需要主动发送信号给单片机，因此TXD口可以不使用，简化了电路设计。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统，包括单片机、RFID刷卡模块、存储模块、电源模块，其特征在于：还包括尾随检测模块、继电器模块，所述尾随检测模块包括红外对射传感器、热释电传感器，继电器模块控制热释电传感器开关，所述单片机控制RFID刷卡模块、存储模块、红外对射传感器、热释电传感器、继电器模块的开关；所述红外对射传感器在刷卡状态下，热释电传感器0.5s未工作时启动，所述存储模块用于存储刷卡人信息，所述电源模块为系统提供工作电压。

2.根据权利要求1所述的一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统，其特征在于：还包括液晶显示模块，所述液晶显示模块与单片机相连接，用于显示刷卡人员信息。

3.根据权利要求2所述的一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统，其特征在于：还包括语音报警模块，所述语音报警模块与单片机相连接，用于发出报警提示。

4.根据权利要求3所述的一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统，其特征在于：还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块与单片机相连接，用于向管理人员手机发送报警信息。

5.根据权利要求4所述的一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统，其特征在于：还包括锁模块，所述锁模块分别与单片机、继电器模块相连接，用于自动关闭门锁。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种互补使用热释电和红外对射传感器的防尾随门禁系统，其特征在于：所述单片机采用STC90C58芯片。