一種閘機紅外檢測系統的制作方法

本發明屬于紅外檢測系統技術領域，特別是一種閘機紅外檢測系統。

背景技術：

隨著城市軌道交通的飛速發展，急需一種自動售檢票系統來緩解人流壓力，閘機便是軌道交通自動售票檢票系統中的最為關鍵設備之一。然而目前我國的自動檢票技術還不夠成熟，國內的高鐵、地鐵檢票系統多采用國外的設備或者部件，如德國的瑪格麗特，瑞典固力保，日本的ace等。近些年來，我國市場對閘機設備的需求越來越大，國內許多企業和研究機構對閘機技術己經進行了大量研究工作，技術水平也在不斷提高，但是關鍵部件和核心技術仍存在較大的差距，整體的閘機技術水平仍有待提高。

現有的閘機通行方案選擇大多采用撥碼開關控制，變更通行方案時需要打開箱體撥動開關，這給工作人員帶來了不便而且還會影響設備的壽命。同時，現有閘機系統不但接線復雜，不便于安裝，成本較高，而且響應時間較長，難以滿足實時性要求。

技術實現要素：

本發明目的在于提供一種接線少、安裝方便、無需硬件撥碼設置、成本低廉、檢測周期短的閘機紅外檢測系統，并能滿足閘機檢測系統對實時性的要求。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種閘機紅外線檢測系統，包括七塊紅外發射板、七塊紅外接收板、一塊轉發板和一塊主控制板；所述紅外發射板包括四個分時發射38khz紅外線的紅外發射管；所述紅外接收板包括四個分時接收38khz紅外線的紅外接收管；所述轉發板包括一個stm32控制芯片，用于控制紅外發射信號和采集紅外接收信號的io接口，將接收到紅外數據通過can口發送給主控制板，并將整個檢測周期控制在32ms以內；所述主控制板包括一個arm9控制芯片，用于檢測通行狀態，并將通行狀態顯示在上位機上。

進一步地，所述紅外發射板分別包括左、右兩個信號接口，每個信號接口包括八路控制信號線、一路電源線、一路地線和一路38k脈沖信號線，左信號接口的1～4號控制信號線與右信號接口的5～8號控制信號線相連；左信號接口的5～8號控制信號線與右信號接口的1～4號控制信號線相連后，且分別與本紅外發射板中四個紅外發射管的控制引腳相連。

進一步地，所述紅外接收板分別包括左、右兩個信號接口，每個信號接口包括十六路接收信號線、一路電源線和一路地線，左信號接口的1～12號接收信號線與右信號接口的5～16號接收信號線相連，左信號接口的13～16號接收信號線浮空，右信號接口的1～4號接收信號線分別與本紅外接收板中四個紅外接收管的接收信號引腳相連。

進一步地，所述七塊紅外發射板的安裝和接線方式相同，七塊紅外接收板的安裝和接線方式相同。

進一步地，所述紅外發射板的發射端采用逐點發射的方法，紅外接收板的接收端采用同步檢測的方法；紅外發射板的1～8號紅外發射控制信號逐個使能，然后檢測對應的紅外接收板的接收端；本閘機系統最多支持28個檢測點，紅外發射點之間互不干擾的最小間隔為8個點位，因此同時有4個發射管發射紅外光線。

進一步地，所述紅外發射板中，當前控制信號線允許使能2ms，然后禁止使能2ms，之后下一個控制信號線允許使能；紅外發射板檢測周期是32ms。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于：(1)本系統接線少、安裝方便、成本低；(2)本系統可以通過上位機來選擇閘機紅外檢測光幕板數，確定通行方案，無需硬件撥碼設置；(3)本系統檢測周期短，很好的滿足了閘機檢測系統對實時性的要求。

附圖說明

圖1是本發明閘機紅外檢測系統的光模板控制示意圖。

圖2是本發明中紅外檢測時序圖。

圖3是本發明中紅外發射板內走線示意圖。

圖4是本發明中兩塊紅外發射板相接示意框圖。

圖5是本發明中紅外接收板內走線示意圖。

圖6是本發明中兩塊紅外接收板相接示意框圖。

具體實施方式

本發明閘機紅外線檢測系統，包括七塊紅外發射板、七塊紅外接收板、一塊轉發板和一塊主控制板；所述紅外發射板包括四個分時發射38khz紅外線的紅外發射管；所述紅外接收板包括四個分時接收38khz紅外線的紅外接收管；所述轉發板包括一個stm32控制芯片，用于控制紅外發射信號和采集紅外接收信號的io接口，將接收到紅外數據通過can口發送給主控制板，并將整個檢測周期控制在32ms以內；所述主控制板包括一個arm9控制芯片，用于檢測通行狀態，并將通行狀態顯示在上位機上。

進一步地，所述紅外發射板分別包括左、右兩個信號接口，每個信號接口包括八路控制信號線、一路電源線、一路地線和一路38k脈沖信號線，左信號接口的1～4號控制信號線與右信號接口的5～8號控制信號線相連；左信號接口的5～8號控制信號線與右信號接口的1～4號控制信號線相連后，且分別與本紅外發射板中四個紅外發射管的控制引腳相連。

進一步地，所述紅外接收板分別包括左、右兩個信號接口，每個信號接口包括十六路接收信號線、一路電源線和一路地線，左信號接口的1～12號接收信號線與右信號接口的5～16號接收信號線相連，左信號接口的13～16號接收信號線浮空，右信號接口的1～4號接收信號線分別與本紅外接收板中四個紅外接收管的接收信號引腳相連。

進一步地，所述七塊紅外發射板的安裝和接線方式相同，七塊紅外接收板的安裝和接線方式相同。

進一步地，所述紅外發射板的發射端采用逐點發射的方法，紅外接收板的接收端采用同步檢測的方法；紅外發射板的1～8號紅外發射控制信號逐個使能，然后檢測對應的紅外接收板的接收端；本閘機系統最多支持28個檢測點，紅外發射點之間互不干擾的最小間隔為8個點位，因此同時有4個發射管發射紅外光線。

進一步地，所述紅外發射板中，當前控制信號線允許使能2ms，然后禁止使能2ms，之后下一個控制信號線允許使能；紅外發射板檢測周期是32ms。

下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

實施例1

結合圖1，本發明閘機紅外線檢測系統，具體包括七塊紅外發射板、七塊紅外接收板、一塊轉發板和一塊主控制板，具體實施方式如下：

所述紅外對射光幕的作用為檢測通道內的行人以及物體，原理為：當沒有行人通過時，紅外接收管可以接收到紅外光；當有行人通過時，將會遮擋紅外發射管發出的紅外光，此時紅外接收管接收不到紅外光。由于一體化紅外接收管并不能在接收到紅外光時持續輸出低電平，而是輸出一個很短時間的低電平脈沖，之后又恢復高。而且，紅外發射管的發射角度是發散的，如果不加透鏡進行光學處理，發射出去的紅外光必然會干擾相應的紅外接收管周圍的接收管。因此，本發明采用逐點發射，同步檢測的方法。檢測時序如圖2。發射信號1到發射信號8逐個發送紅外信號，發射之后立即檢測對應的接收端，若檢測到低電平則表示此處沒有遮擋，若檢測到高電平，則有遮擋。

所述檢測系統最多需要支持28個檢測點，而能保證對射點之間不干擾的間隔為8個點位，因此一次可以讓4個點位發射紅外信號并檢測，輪詢8次可以將所有點位檢測一遍。因此，本發明對紅外發射與接收模塊分別進行了設計。

所述紅外發射模塊包括7塊紅外發射單板和1塊發射信號一分二的接插板。所述紅外發射單板由四組紅外發射管電路、兩個18針的連接器、驅動電路和去耦電路組成。發射信號一分二的接插板用于將數據轉發板傳來的信號同時分給上下兩部分的發射板。所述紅外發射板的左右兩邊各放置一個連接器，采用雙排18針的彎腳簡易牛角連接器。

所述紅外發射板如圖3所示，ir1-ir4表示發射板上的紅外發射管，連接器j1的信號引腳1到信號引腳8接收來自數據轉發板的控制信號，其中1-4的信號分別用于控制ir1-ir4的開關，并分別與j2連接器的信號引腳5-8相連；j1引腳5-8的信號在本發射板上不使用，而是直接與連接器j2的信號引腳1-4相連。

所述紅外發射板當下一塊發射板與當前板子相連接時，其示意圖如圖4所示。

所述紅外接收模塊由7塊紅外接收板組成。所述紅外接收單塊板由4組紅外接收管電路、兩個18針的連接器、或門芯片、信號驅動芯片、和去耦電路組成。

所述紅外接收模塊中連接器j1位于板子右端，用于連接上一塊接收管，如果是第一塊板，則用于連接數據轉發板；連接器j2位于板子左端，用于連接下一塊接收板，如果是最后一塊板，則不用連接。所述紅外接收模塊左右連接器在接收板上走線示意圖如圖5所示。ir表示接收板上的紅外接收頭，其檢測信號通過連接器j1的信號引腳1到信號引腳16發送到數據轉發板，其中1-4的信號分別來自本接收板ir1-ir4的信號端。

所述紅外接收板當多塊發射板與當前板子相連接時，其示意圖如圖6所示。

所述轉發板的處理器主要用于控制紅外發射管分時發射，同時檢測紅外接收管的信號，并將信號發送給arm主控制板。故該處理器需要有較高的主頻和較多的i/o接口。因此，所述轉發板選擇stm32f103rbt6作為協處理器。

所述主控制板中stm32f103rbt6內嵌8mhz高速晶體振蕩器，也可外部時鐘供給，本系統采用8mhz外部晶振供給。所述轉發板采用從用戶閃存啟動，因此將boot0引腳通過限流電阻接地即可。為了保險起見，將boot1也接地。所述主控制板上留有三個18pin的簡易牛角連接器，用于接插電纜與閘機通道上的通道傳感器通信，

所述轉發板經過處理判斷后，可得出每次采樣時閘機通道中被遮擋的傳感器的編號。將這些數據打包為4個字節后，將通過can總線發送給主控系統。

由于紅外接收模塊輸出的信號的電壓是0～5v，而stm32芯片的輸入io的電壓范圍是0～3.3v，所以要所述主控制板中需要加入電平轉換芯片74alvc164245，將輸入的0～5v電壓信號轉換為0～3.3v。

綜上，本系統接線少、安裝方便、成本低；可以通過上位機來選擇閘機紅外檢測光幕板數，確定通行方案，無需硬件撥碼設置；檢測周期短，很好的滿足了閘機檢測系統對實時性的要求。