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智能教务管理系统

专家
2013-01-17 16:16:14     打赏

作者:济宁学院 邵鹏飞 韩磊磊 光洪斌
指导教师:张营 陈立锋

  作品简介

  在校园生活学习中,总会遇到这样一些情况:当我们去某个教室时,发现有的班级正在用教室上课,从而不知道去哪个教室学习;老师在考勤时,总是花很长时间来清点同学们出勤的情况,耽误了同学们很多学习时间。为了避免这种情况,我们设计了智能教务管理系统,通过系统可以使同学们方便快捷的找到可以上自习的教室,又可以使老师清楚的知道教室里上课学习的人数;也可以使相关领导比较方便检查学生考勤。  

 

  教室模型如图1所示,每个教室均设计有液晶显示器,温湿度检测器,烟雾检测器,门口设有一对光电开关;在公共区域设有点阵显示器;设计了上位机管理软件,如图2所示,通过计算机就可以控制各个教室的终端。
     系统主控器采用的是大赛指定的STC15F2K61S2单片机开发板。
  系统使用时首先打开模型房间侧面的总开关,给开发板和显示终端供电;然后在打开的计算机操作界面中,依次打开液晶开关,液晶开机界面,液晶工作界面,点阵显示,点阵开机界面,点阵工作界面,温湿度采集,气体采集,和教室计数等。当打开液晶点阵开机界面时,两教室的液晶和点阵会上显示开机界面,显示的有日期,时间等;打开液晶和点阵工作界面后会显示需要检测的各个参数如图
  3、图4;打开温湿度采集开关,点阵和液晶就会把采集到的温度数据显示出来;  

 

  打开气体开关就会在显示系统上显示空气值出来;然后打开教室计数开关,模拟人进出教室,然后在教室的液晶和点阵上查看教室的人数,当有一人进入教室,教室人数加1;当有人出教室时,教室人数会减1并显示出来,每0.1秒采集一次数据并显示。点阵在公共场所,可以供同学们观看各个教室的情况,并且液晶可以使教室的师生知道教室的人数。通过计算机操作界面也可以清楚的显示各个教室的情况。还可以利用操作界面单独对每个教室人数清零,温湿度和空气清新值不清零。在计算机和开发板通信中,采用的是无线通信,这样免除了因布线而带来的不便。使用计算机控制管理、单片机主控实时采集,实现了管理系统的智能化符合当代社会智能化,一体化,信息化的发展趋势,从而使产品更容易得到应用与发展。

  平台选型说明

  综合系统设计要求,作品平台选用大赛指定的单片机开发板(以STC15F2K61S2芯片为控制核心)

  设计说明

  l显示装置的选择
  方案一:使用传统的八段数码管显示,此种显示方式结构简单、设计方便,但是只能显示比较简单的字码,信息量很小,显示不稳定。
  方案二:采用LCD液晶显示。LCD屏具有轻薄短小。低耗电量。平面直角显示、可视面积大、分辨率高、影像稳定不闪烁以及抗干扰能力强等优点。
  综合考虑,选用12864液晶。
  在公共场所的显示装置,我们选用的是点阵显示。当前很多公共场所都装有点阵显示屏,这样我们产品的使用成本会降低很多。

  温湿度采集
  DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。具有相对湿度和温度测量;全部校准,数件;超长的信号传输距离;超低能耗;数字输出;卓越的长期稳定性;无需额外部引脚安装,串行接口操作简单等优点。可以同时采集温度和湿度,所以选择此传感器。  

 

  操作方法
  方案一:选用按键当做各个系统的开关。按键容易损坏,而且开关安装多了不容易分清,线路比较多。
  方案二:上位机操作软件,方便快捷,在计算机上就可以操作。
  综合考虑,我们选择了方案二。

  人数计数
  方案1:脉冲调制的反射式红外发射接收器。由于采用带有交流分量的调制信号,则可大幅度减少外界的干扰;此外红外发射接收管的工作电流取决于平均电流,如果采用占空比小的调制信号,在平均电流不变的情况下,瞬时电流很大(50~100mA),大大提高了信噪比。此种测试方案反应速度大约在5us。
  方案2:采用摄像头。摄像头虽然好,但容易拍摄别人隐私,价格比较贵。
  因设计方案仅需统计进出人数,综合考虑我们选择方案1。

  计算机与终端的通信
  方案一:采用485等有线串口通信,价格便宜,但远距离布线时需对教室及外部环境进行较多改造,成本高。
  方案二:采用无线通信。nRF905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成,使用SPI接口与微控制器通信,配置非常方便。无线通信模块及电路如下图所示:  

 

  综合考虑选择方案二。

  空气状况监测
  方案一:MQ-2,探测范围广,高灵敏度,稳定性强,驱动电路简单。  

   方案二:MP135, 高灵敏度,稳定性强,对氢气比较敏感,而且成本较高。
  综合比较选择方案一。驱动电路如下图所示:  

 

  系统总体设计:
  该产品以STC15F2K61S2芯片为主控芯片,组成智能教务管理系统的下位机;采用VB编程语言,实现计算机对下位机的控制和管理。该产品使用定时器0的非屏蔽中断模式,每0.1ms对IO口扫次一次来准确的记录人数;使用定时器1,每3秒中断一次,进行温湿度的采集,显示屏幕的更新,实现了信息的即时显示;使用定时器2产生串口1的工作波特率,实现下位机与上位机的无线通信。对空气清新值的采集,运用主控芯片的高速A/D转换器的两个通道,将MQ-2传感器产生的电压变化迅速转换为数字信息,从而教室1、教室2的空气状况以数字的形式在屏幕上表现出来。另外,下位机迅速响应,高速处理信息的能力,外加配套的上位机管理程序,使得系统平稳、快速地运行,进而使得学生、教师、管理者更直观,更迅捷的了解到每个教室的当前状况。

  作品特色

  先进性:
  采用计算机实现系统上位机管理,代替了传统的机械按键操作;采用低成本,高性能的点阵显示屏作为公共场所的显示设备;采用单片机实现教室信息的实时采集,LCD液晶显示采集信息。

  实用性:
  对于学生,可以清楚具体的知道各个教室的实时状况,轻松的选择学习环境,有效地减少了选择教室所花费的时间和精力;对于教师,对学生的考勤带来方便,节约上课点名时间,促进了课堂教学的顺利开展;于管理者,不论任何时间,都能从计算机端,迅速准确地得到各个教室的全面信息,对全校师生上课的情况,教学楼的安防状况都有一个很好的展示,从而使得工作更有效和全面。

  创新性:
  运用先进的STC15F2K61S2单片机芯片,将具有电子计算机、点阵显示屏幕、LCD液晶显示、计数元件、温湿度传感器元件、烟雾传感器元件等有机的系统的组合在一起,构成了我们这款具有广泛应用前景和实用价值的智能教务管理系统。

系统演示视频:http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2488




关键词: 智能     教务     管理系统     教室     系统     液晶     点阵     显示    

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