基于ESP8266的人流量檢測系統(tǒng)設(shè)計

文道朋 楊浩 趙娟

摘 ? 要：本設(shè)計利用 ESP8266 設(shè)計出一款可以實時監(jiān)控公共場所的人流量系統(tǒng)。其中ESP8266提供混雜接收模式接收數(shù)據(jù)包，并對其解析，篩選得到周圍打開 Wi-Fi 功能設(shè)備發(fā)送的 Probe Request 幀，通過對接收到的 Probe Request 幀分析和匯總，得到周圍區(qū)域內(nèi)的設(shè)備使用量（人流量）。ESP8266 通過 MQTT 協(xié)議將該數(shù)據(jù)發(fā)送至物聯(lián)網(wǎng)平臺。物聯(lián)網(wǎng)云平臺接收數(shù)據(jù)后繪制出人流量變化曲線圖。該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠的運行，且功耗低、成本低，具有十分好的實用價值和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：ESP8266 ?混雜接收 ?MQTT ?Wi-Fi

中圖分類號：TP391.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0151-02

隨著社會的高速發(fā)展，在各種公眾場合，如地鐵站、商場、夜市等，統(tǒng)計人流量都有很大經(jīng)濟效益。傳統(tǒng)的人流量數(shù)據(jù)是通過人工的方式全天觀測得到的，這種檢測方式不僅效率低，而且數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。而基于ESP8266的人流量檢測系統(tǒng)可以根據(jù)周圍WI-FI信號實時繪制出周圍人流量的走勢圖，可以被廣泛應(yīng)用于安保，商場，旅游等諸多行業(yè)。

1 ?系統(tǒng)方案設(shè)計

整個系統(tǒng)由ESP8266控制模塊、物聯(lián)網(wǎng)云平臺、復(fù)位模塊、下載模塊、CH340模塊和供電模塊幾部分組成。ESP8266芯片一方面是通過Wi-Fi的混雜接收模式抓取周圍無線設(shè)備發(fā)送的Probe Request幀，分析出周圍人的數(shù)量，另一方面通過MQTT協(xié)議與物聯(lián)網(wǎng)云平臺連接，把人流量的數(shù)據(jù)上報到物聯(lián)網(wǎng)云平臺中去;物聯(lián)網(wǎng)云平臺接收來自 ESP8266 發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后繪制圖形顯示在 Web 頁面中;復(fù)位電路的主要功能是當(dāng)系統(tǒng)運行出錯時重啟系統(tǒng);下載電路的功能是切換系統(tǒng)的運行模式，讓系統(tǒng)處于下載模式更新系統(tǒng)固件;CH340電路作用是把USB 電平轉(zhuǎn)換成TTL電平;供電電路的作用是把5V電壓轉(zhuǎn)換成3.3V電壓;整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 ?系統(tǒng)硬件設(shè)計

本設(shè)計主要通過復(fù)位電路、下載電路、CH340電路和供電電路來實現(xiàn)檢測一定區(qū)域內(nèi)的人流量，并通過網(wǎng)絡(luò)上傳到物聯(lián)網(wǎng)云平臺，繪制出人流量走勢圖。系統(tǒng)的硬件主要由ESP8266控制電路、CH340芯片、SPX3819芯片等幾部分組成。ESP8266控制電路集成32位處理器，帶有16為精簡模式，此外還有2.4GWiFi芯片，具有低功耗、高集成度、性能穩(wěn)定的優(yōu)點，在本系統(tǒng)中不僅能控制各個模塊的運行還能使系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享。CH340是一個USB總線的轉(zhuǎn)接芯片，實現(xiàn)USB轉(zhuǎn)串口。SPX3819芯片是一個開關(guān)電源芯片，負責(zé)把5v電壓轉(zhuǎn)換成3.3v電壓。輔助元件包括按鍵、電容、電阻、晶振、USB接口和二極管等。系統(tǒng)硬件電路圖如圖2所示。

3 ?系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包含了主函數(shù)程序設(shè)計、事件處理函數(shù)程序設(shè)計、混合接收回調(diào)函數(shù)設(shè)計和物聯(lián)網(wǎng)云平臺數(shù)據(jù)點上報函數(shù)設(shè)計。主函數(shù)程序設(shè)計的功能主要是進行NVS初始化和Wi-Fi初始化。事件處理函數(shù)的功能是根據(jù)ESP8266發(fā)生的事件執(zhí)行不同的處理操作，在此函數(shù)中共有三種事件，分別是 WIFI_EVENT_STA_START、WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED和IP_EVENT_STA_GOT_IP事件，分別對應(yīng)的處理操作是啟動smartconfig任務(wù)、重連Wi-Fi和開啟混合接收模式及啟動MQTT?；旌辖邮栈卣{(diào)函數(shù)的功能是先進行Probe request 判斷，然后過濾 MAC 地址和重復(fù)的設(shè)備，最后進行設(shè)備信息的存儲。物聯(lián)網(wǎng)云平臺數(shù)據(jù)點上報函數(shù)功能是封裝數(shù)據(jù)，然后把封裝的數(shù)據(jù)發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)云平臺去，在云平臺經(jīng)過一定的處理顯示人流量實際情況圖。

4 ?系統(tǒng)測試驗證

通過上面的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，本系統(tǒng)的基本功能已經(jīng)得到實現(xiàn)，然后將實物焊接出來，在宿舍不斷的調(diào)試，能成功檢測到人流量數(shù)據(jù)，基本實現(xiàn)了本系統(tǒng)中的所有功能?；?ESP8266 混雜接收模式的人流量檢測完成后，進行了一系列的測試工作，包括系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性等。經(jīng)過測試，采集到的數(shù)據(jù)非常的準(zhǔn)確，穩(wěn)定性非常的高。

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