基于fpga和pc机的客流统计系统设计

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1、2010年3月陕西理工学院学报(自然科学版)Mar．2010第26卷第1期JournalofShaanxiUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)V01．26No．1[文章编号]1673—2944(2010)01—0011—05基于FPGA和PC机的客流统计系统设计王水鱼，王晓芬(西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安710048)[摘要]提出了一种基于FPGA和PC机的客流统计系统的设计方法。其中基于FPGA的下位机数据采集与处理电路模块采用VerilogHDL语言和原理图相结合的方式设计，上位机的人机交互界

2、面及串口通信采用VisualC++6．0设计完成。经模拟仿真和实际电路验证，结果表明该系统具有结构简单，成本低廉，计数准确率高的特点，能够很好地实现客流统计的功能，并可在不改变硬件平台的情况下对系统随时进行升级与重构，具有良好的适用性。[关键词]客流统计；红外传感器；FPGA；无线数据传输[中图分类号]I71．5[文献标识码]A客流量作为衡量公共场所繁忙程度的重要指标，日益受到人们的重视，已成为商业决策和公共安全监控的有效工具。对于商业企业而言，客流量是衡量企业经营决策的重要指标。客流量与销售额存在相关的正比关系，已经成为商业企业投资决策、发展前景和经营效果评估的

3、重要依据。本系统对大型商业场所顾客流量进行实时监测，它能自动判断顾客是进入还是离开商场，如果离开不计数，如果进人则进行加计数，并将每天的客流量实时传输到上位机(Pc机)并保存起来，供决策者查询分析，做出正确的经营决策和合理的员工安排。该系统具有结构简单，成本低廉，计数准确率高的特点，不仅适用于大型商场，还适用于大型连锁超市、大型书店等场合J。1系统组成l皇竺兰卜_．客流量实时监测系统主要由以FPGA为核心的下I光电耦合器卜-◆■___-_-_-●__●__●___一FPGA位机与以PC机为核心的上位机构成，采用非接触式的巨自动统计方式，对进出人员无任何影响。下位机

4、主要由红外传感器、FPGA、无线传输模块、配置模块组成。砷上位机主要由无线传输模块、PC机以及相应软件组成。传感器采集到人流信号后由下位机转换成人数数据信息，通过无线传输模块将数据送往上位机并对数据处理与存储。系统结构如图1所示。图1系统总体结构图2客流量采集2．1传感器的选择及安装近几年，客流量统计系统的开发已经成为一个热点，国内此类产品相关报导较少。这些产品主要采用视频计数和红外光电统计两种方法，各有优缺点。基于图像识别技术的视频客流统计方法，除了客流统计准确率高以外，还可采集到进出商场顾客的影像资料，有助于商场的安保。但该技术存在图像信号数据量很大，图像采集

5、及图像处理设备复杂，成本高的缺点。而基于红外光电统计方法，客流量采集及收稿日期：2009—1l一2l，作者简介：王水鱼(1958一)，男，陕西乾县人，西安理工大学副教授，硕士生导师，主要研究方向为信号系统与数据采集的研究。王晓芬(1984一)，女，山西省I府县人，在读硕士生，主要研究方向为数据采集的研究。陕西理工学院学报(自然科学版)第26卷处理设备相对简单，红外传感器受外界影响小，统计准确率高、成本低廉。因此，基于性价比考虑，本文采用了红外光电统计的方法。传感器采用主动式红外传感器，它的原理是，当有物体通过时，光线被遮挡，产生一个脉冲，根据脉冲个数可计算客流量。

6、红外传感器的安装方法及数量的确定原则：在顾客进出商场的每个门的上部，并行安装两排红外传感器，两排的间距应大于人体的最大厚度。假设靠近f-J#b的一排红外传感器为第一排，当顾客从外面进入时，由第一排红外传感器进入第二排红外传感器，系统判断为进入状态，并产生加计数；从里面往外走出时，则由第二排红外传感器进入第一排红外传感器，不作处理。至于每排红外传感器的数量应由门的宽度和人的平均肩宽来确定，以不漏计和不多计为原则，由实验确定。2．2光电耦合器光电耦合器主要是对红外传感器输出的脉冲信号进行整形和电平转换。光电耦合器的合理偏置可滤除红外传感器输出脉冲在传输过程中的杂散干扰

7、，并将其转换成适合FPGA要求的输入电平。此外，光电耦合器还可将红外传感器与FPGA从电气上隔离，避免相互间的干扰，提高客流量采集的可靠性。本文的光电耦合器采用德州仪器公司的6N137，其性能可完全满足要求。3FPGA设计FPGA模块是系统设计的核心部分。与单片机相比，FPGA具有丰富的触发器和VO引脚，同时具有静态重复编程和动态系统重构的特性，极大地提高了设计的灵活性和通用性。此外，FPGA虽然通过硬件描述语言设计，但是由硬件电路实现，较单片机的指令控制具有较好的实时性和抗干扰能力。FPGA模块主要完成对客流量采集数据的处理、存储以及与无线数据传输模块的接口和控

8、制。本文基