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作者：大庆师范学院 刘胜南 杨阳
指导教师：崔晓微 王冬星

　　作品简介

　　开发背景：
　　根据长期调研，学校里的寝室管理存在着以下几点问题：
　　1、 学生人数很多，对学生归寝的管理非常麻烦，工作量大，且不能及时发现夜不归宿的学生。
　　2、 大学在寝室吸烟现象比较严重，吸烟有可能带来寝室火灾，有必要及时发现并制止，但一般的大学寝室内都没有安装火灾警报之类的系统，存在安全隐患。
　　3、 寝室中的灯在无人时经常忘记关灯，甚至白天光线良好的情况下也经常亮着灯，造成能源浪费。
　　基于上述原因，设计该款基于单片机的寝室管理系统。

　　结构说明：该作品主芯片为STC15F2K60S2芯片，外围设备如下：
　　1、MQ-2烟雾传感器模块：检测烟雾以及一些有害的气体，如果检测到有毒气体或烟雾语音模块会发出警报同时显示在电脑上;
　　2、DS18B20温度传感器：温度传感器把温度显示在12864上，测温范围 -55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃。
　　3、红外计数传感器：计算寝室内的同学人数;
　　4、1302时钟芯片：更加准确的把时间显示在12864显示屏上;
　　5、12864显示屏：显示温度、时间;
　　6、语音模块：当寝室内没有人时提示锁门，以及检测到烟雾时发出火灾警报;
　　7、光敏电阻：控制室内灯亮灭;
　　8、无线设备：用于单片机与电脑之间的数据传输。

　　功能：
　　1、对寝室内烟雾火灾进行检测，如检测到烟雾或者火灾语音模块会发出警报，同时电脑上也会显示警报;
　　对寝室内的人数进行统计，寝室内学生的个数会同步显示在电脑的监控界面上，方便学生的归寝管理;
　　2、寝室内放有一块12864显示屏，显示屏会显示当前时间和实时温度，当温度超过一定范围时，也会触发火灾警报;
　　3、为了节能，我们加入了光敏电阻模块，根据光的强弱来控制寝室灯的亮灭;
　　4、语音提醒不要忘记锁门。

　　使用说明：本作品分为两部分，管理端(电脑部分)和监控端(寝室部分)
　　管理端：打开寝室管理界面，界面显示每个寝室温度、人数、并可以控制各寝室灯开关，当火灾警报时，界面显示自动显示发生火灾寝室的警报信息。
　　监控端：由进入寝室的第一人打开设备开关，等待12864显示屏显示“寝室管理系统”，设备自动工作，所有的传感器都是自动工作的，无需手动。

　　平台选型说明

　　平台选用STC15F2K60S2单片机平台
　　STC15F2K60S2单片机是高速、高可靠、低功率、超强抗干扰能力强。

　　设计说明

　　原理图：　　

　　设计原理及方案：
　　一、STC15F2K60S2芯片，在作品中作为主控芯片。
　　二、红外对射传感器(图1)，抗干扰能力强施密特触发，高灵敏度，性能稳定，当感应区的红外光被切断时，即有脉冲信号发出。 在系统中由两个同样的红外对射传感器组成计数模块，根据先后触发，判断寝室内剩余人数。　　

　　三、DS18B20温度传感器(图3)，提供9位温度读数，指示器件的温度信息通过单线传入或者传出。在系统中直接与主芯片连接，用于测试室内温度。　　

　　三、PCF8591模块带光敏电阻(图5)，PCF8591是一个8-bit CMOS数据获取器件。光敏电阻随光强而改变电阻值。在系统中，直接与主芯片连接，光敏电阻测试光强，并输出模拟信号，PCF8591模块用于把光敏电阻输出的模拟信号转化为数字信号，达到一定值后控制灯的亮灭。　　

　　四、MQ-2烟雾模块(图7)， 适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。在系统中直接与主芯片连接，用于对寝室内烟雾的监测。　　

　　五、语音模块(图9)，可随意组合语音，并播放的模块。在系统中与单片机直接相连，用三线触发方式，由主芯片传递地址，触发语音播放。　　

　　六、APC220-43无线模块(图11)是高度集成半双工微功率无线数据传输模块。一端接在电脑USB，另一端接单片机，用于监控端与电脑端的数据传输，本系统中室内温度、寝室内人数、寝室内灯开关都要由无线模块进行数据传输。　　

　　作品特色

　　创新性：目前还没有一种针对于寝室管理的系统，我们制作的这个作品根据寝室的实际情况做出相应的监控，以烟雾传感器监控寝室火灾情况，红外计数传感器监控学生归寝情况，语音模块语音提示大家锁门、火灾，需要监控端监控的数据都会由无线设备传到电脑;在节能端我们设计了光敏电阻，可以测出当前的光线强弱，根据光强控制寝室灯开关;
　　先进性：本作品运用了无线设备串口通讯、AD-DA电路、I2C总线、定时器中断等技术，性能稳定、操作简单只要一个人一台电脑就可以监控整个学生公寓楼学生的归寝状况，以及当火灾发生时监控端会立刻做出反应，把损失降到最低;
　　实用性：本系统属于监控类的管理系统，操作简单，整体性能稳定，采用STC15F2K60S2为主要芯片以及各类传感器，都是比较常见的器件，成本较低，完全可以产品化生产。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2415