AP1035140谢小弟-基于单片机声光控智能开关.docx

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1、摘要目前探讨视频中的物体检测与跟踪的方法是计算机视觉领域发展的一个:要方面，具有很大的好用价值，可以让计算机代替人工去完成各类监控视频和人潦量统计的任务，削减了人工操作，为了有效的利用学校教室的资源和节约教室的电力资源，能够仃效地解决对学生到课室的人数统计和教室内无人而亮灯、人数少而开多灯、以及依据定时开关灯的现象，便于对教室进行管理。因此，本文针对监控视频设计了一种可以自动统计人数的方法，首先，将监控视频序列中的图像转化为灰度图像，利用帧间差分法提取前景图像并将其二值化。然后，对前比的图像求出质心，最终，利用班心跟踪算法对人头进行跟踪实现人数统计。通过试验测忒表明，该算法具有很大的可行性，可

2、以实现对人数进行计数。关键词：监控视频：帧间差分法：侦心跟踪法：人数统计AbstractThemethodofthepresentstudyvideoobjectdetectionandtrackingisaninportanlaspectofthedevelopmentofthefieldofcomputervision,hasgreatpracticalvalue,youcanIeithe1.1 设计的背景慵谀I未定义书筌.1.2 设计的发展状况脩谀!未定义书笠.1.3 谀计的探讨意义错误!未定义书签.其次章系统设计方案及主要内容52.1方窠要求52.2设计思路及说明52.3设计方案6方案

3、一6方案二62.3.3方案选择72.4探讨声光控智能开关的主要内容72.5本章小结7第三章系统的工作原理及设计结构83.1 系统的工作原理83.2 系统结构祖成83.3 3声光控智能开关的关键技术9驻梭体传好器9光敏电阻9双电压比较集成器1.M393103.3.4可控硅103. 4本章小结11第四章软硬件的探讨11-1.1系统硬件的设计11出控电路的设计H光控电路的设计13电源电跖的设计14灯电路的设计11限制电路的设计15系统硬件整体电路图184.2系统软件设计184.2.1 软件设计思路184.2.2 程序流程图184.2.3 主程序设计194.2.4 超时程序设计194.2.5 驱动程序

4、的设计1943本章小结20第五货系统设计的调试及问题分析205. 1系统的调试过程205.2 调试过程遇到的问璃225.3 本章小结22结论22主要参考文献23致谢”1未定义书签.附录W1未定义书签.附录一总电路原理图惴R!未定义书釜.附录二系统PCB图传误!未定义书签.附件三C谙=源程序代码偌误!未定义书签.的方法来实现对教室出入口的人数统计。U)当前国外的探讨成果主要有：SciichiMita等人提出了一种基于稀疏表示的方法对行人检测的系统；KristoffersenMiklaSSm等人介绍了运用个立体的热相机设置的行人计数。MahdiHaShCmZadeh巴等人本文提出了一种方法，运用运

5、动统计的特征点，估计在人群中移动的人的数域.(2)国内当前的探讨成果主要有：苏姬探讨了基于视嫉的教室人数统计的算法，该文堂是对教室场珏中基于人体特征的方法进行人数检测，采纳不同的特征分类方法和特征提取方法来实现人数统计。贾慧星和章晋旧采纳特征和相结合的行人检测方法。作者运用了该方法来实现对行人头部和肩部的检测，I同时依据目标跟踪和物迹分析等相结合的方法来实现视频自动统计人数的系统：辛海涛等人利用背景模型、运动检测、目标追踪及模式识别等方法来实现客流量统计：张丙坤等人提出了堪于Haar特征的AdaBoost分类器进行检测的方法。通过对Haar特征值和积分图的介绍，并且获得了特征值的提取方法，利用

6、分类器的方法实现人头检测。而目前行人检测的常用方法包括背景差分法、光流法和帧差间法等，而帧间差法是在动态领域应用方面比较广泛的方法。常用运动目标跟踪的方法主要有：质心跟踪算法、相关跟踪算法、多目标跟踪算法、边缘跟踪算法、相位相关跟踪算法、场景锁定算法以及组合跟踪算法等，而侦心跟踪算法的计鸵量相对简洁。以下是针对目前存在的基于视频的人数统计系统的主要问题有：行人目标是否能够快速并且精确地检测和分割.由于人数统计的系统应用在不同的场景下，所拍摄到的视频也各不相同，比如人多拥挤、光照强度变更、以及人为在拍摄的过程中出现摄像机抖动等状况都会影响到对行人的检测和分割的结果，尤其是当多个行人目标一起行走时

7、，如何做到精确的对行人口标进行分割，分割的精度也会干脆影响到后期的处理并且影响着统计人数的精确率，这也是一个系统设计的难点：当行人行走时被遮挡的状况。比如行人政若帽了、用其他物品挡着头部以及行人之间相比遮挡的状况，这都将会导致出现漏检的状况；行人随身携带若大件的物体一起行走将会照成误检的可能性：行人的运动方向不定性造成计数的困难.比如：行人的来回徘徊行走、行人的逗留等状况：行人是#刚体的运动目标，行人在运动的过程中，所呈现出来的形态和特征都是不断地变更。所以很难运用固定的运动参数来计算行人的运动状态，这也是导致探讨人数统计系统对行人进行检测和跟踪的难题：计数系统的实时性。由于是针对视频进行处理

8、，所以对算法的处理时间要尽量的快，这就要求要运用快速并且精确的算法来处理，但是这种算法的困难性和难度都相对高；计数系统的精确性。要求系统能适合在不同的环境中都能精确的计数，这也是探讨人数统计的方法的难题之一。1.3本论文的主要工作本论文主要的探讨内容是运用图像视频处理和模式识别等技术对监控视嫉中进行进出人数统计的方法探讨。（1）主要的工作可以分为如下几个方面：1 .如何利用帧间差分法进行预处理使输入图像转换为二值图像：2 .如何通过连通组件标记算法找到全部的连通区域，并分别标记：3 .如何对每个连通区域进行计.算质心：4 .如何通过质心跟踪法来实现对人头的跟踪和实现人数的统计。（2）本论文拟解

9、决的关键问题：由于声光控电路已成为人们生活中重要的部分。它不需认为手动切换，当有外界声音或者有人经过时，自动开灯，点亮15s后自动关断。这给人们带来了极大的便利。因此，智能灯实现自动灯光闪烁，节约能源，降低消耗的是如此之Iih该设计节电高达80%的效率，全自动智能限制，布线，安装便利，是志向的公共场所照明开关.探讨目的：通过本探讨，希望能独自己进步了解它并理清原理，将平常所学习的理论学问和技能运用到实际生.活当中，经过这次的实践我的动手实力，分析实力和自主探讨的精神得以进一步的提高。同时，通过本探讨希望改善社会共同的科学学问的理解;增加自身的见解和设计论文的方法.其次章系统设计方案及主要内容2

10、.1方案要求目前由于应用模拟电了技术来设计的智能声光控开关运用的局限性大，其局限主要是分立元件多，不行靠，而且大量开关运用周期不长。又由于电源启动电流过大和动作频繁，而导致过载而损坏可控硅功率器件，所以只有在设计中采纳开关电压过零爱护技术，电潦晶闸管启动时才不会受节能灯开启时的大电流冲击避开过救，大大增加J开关的工作周期.下列是方案设计的基本条件：采纳52系列单片机中心处理器：具有声控和光控功能：完成系统电路设计：能物进行模电转换的光敏电路设计；模拟电路完成后，单片机编程可以通过变更时间长短来实现灯亮的时间。2.2设计思路及说明随着科技的飞速发展，自动化已经运用在了生活中的方方面面，街道照明是

11、一个很好的例子1通过语音自动化限制和灯光限制两部分，实现街道灯的工作。主耍通过光线强度和声音大小来限制对节能灯工作的限制。白天光照强度很大的时候路灯不须要点亮，而到了晚上通常就须要路灯是点亮的，但是由于晚上又不须要路灯常常亮着，因为这样势必会奢侈很多电量，所以须要通过声控来实现路灯的点亮与熄灭；当人或车辆经过时，路灯会自动点亮，5s自动关闭。这样就大大削减r能源的奢侈“大致原理介绍：用光敏电阻和驻极体话简分别来检测光信号和声音信号，把检测到的微弱声音信号进行放大，进入电压比较器进行电压比较，当电压值大于阀值时便输出低电平进入单片机，然后经过单片机编程来限制灯电路的通断，推断是否是高或低也平来确

12、定灯的凫与不亮，并通过1.ED灯显示出来。接受到光信号时，光敏电阻，光线变更引起阻挡变更，在电路中就会引起电压变更，经1.M393再次比较放大信号，送入单片机。本设计的两种系统（光控系统、声控系统），功能如卜丁在白天有光照强度强时，声控不起作用，光控功能处于关闭状态，路灯在有声音信号的状况下也不亮：在光线教暗的图2-2方案二方案选择通过方案一与方案二的比较分析，可以清晰看到，假如在白天阴雨天气等光照强度很弱的状况下路灯也不会点亮，方案一因为是计时器功能实现白天灯不亮，设计不够敏疣，而方案二则很敏捷地可以通过光敏电网进行调整，思路清晰明确I1.简洁易性，故选择方案O2.4 探讨声光控常能开关的主

13、要内容本设计探讨了用光敏电阻，驻极体传声渊、基于P1.C技术的限制系统、各种电路电子设备、照明设备等共同构史的一个基于声、光控变量下的智能开关电路。该智能电路能够在白天始终保持关闭状态，到/夜晚.可以通过声音、光线就能够开启照明灯，等到J设定的照明时间后，开关乂自动关闭，这样在便利生活出行的同时，也节约了电力资源。设计的智能开关电路具有结构荷洁、性能优越、可操作性强、灵敏度高等诸多优点。本设计共由五大章组成，具体结构如下所示： 第一章：引言，针对智能限制系统的发展背景,探讨目的和课题意义的分析，以及状态和主题的趋势： 其次章：系统设计方案及主要内容。本章主要分析了方案选择的原由及思路、要求等。

14、简述了声光控智能开关的主要内容和本文工作原理的概述： 第三章：系统的工作原理及组成的关犍技术。主要论述了声光控智能开关的简介和组成智能开关的关键技术，分别介绍驻极体话筒、光敏传感器、1.M393和可控硅的基本原理及些基本特征。并讲解并描述了本系统工作原理及设计流程图的解说： 第四章：STC89C52RC智能声光控开关软件和硬件的探讨。I,硬件部分，分别讲解并描述J各部分组成电路的原理和各部分功能的应用：2、软件部分，依据程序流程来解决方案的每一部分的功能。 第五章：系统安装调试。介绍了电路板焊接时要留意的地方急调试过程所遇到的问题。声光控开关：带声光强度限制的开关，当环境的亮度达到某一设定值，

15、或外界噪声超过肯定值时,开关就打开。在满意语音和光照的条件。结构上，电路面板上装有话筒，光敏电阻，发光二极管和电压比较器等。在一般状况下，当脉冲电潦天渐渐变暗至肯定程度时，将在光敏传感器的电子电路板中产生，从而使光电二极管电路始终在断开状态，此时假如在楼乂口有声音时，麦克风柱极体也将产生脉冲电流，接着开关接通。2.5 本章小结系统设计方案及主要内容。本章主要分析了方案选择的原由及思路、要求等。简述了声光控智能开关的主要内容和本文工作原理的概述。第三章系统的工作原理及设计结构3.1 系统的工作原理本文中所设计的系统主要是基于如下原理来进行工作的：夜晚条件下的光照强较弱，从而导致灵敏度较高的光敏电阻具有特别大的电阻值，因此，与该电阻串联的支路具有较大的电压，且该支路与比较器的负端进行连接；相较于连接了滑动变阻器的支路来讲，连接r光敏电阻的电压耍大的多，比较器端输出的是一个高电平：当单片机端同时接受到两个不同端的电信号后，通过事先的编程处理，将低电平端的电信号从单片机端输出，该输出电信号触发开关限制器，从而开启照明灯。相像的，由于光照强度在白天较大，单片机喘接受