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　　作品简介

　　针对目前在校大学生的人数越来越多，高校自修室桌椅资源有限，很多同学经常使用课本、书包等学习用品私自占有座位，并且有时占而不来，替别人占座，自修室资源是公共资源，这些不合理占座行为不但没有合理利用资源，而且可能导致一些纠纷，影响公共秩序。本装置可以在不妨碍同学学习的基础之上，有效解决自修室内不合理占座行为。同时，本系统实现了课堂智能签到管理，可以对课堂出勤情况进行智能化管理，实时统计出勤人数及缺勤学生姓名、学号，节省了课堂时间，提高了教学管理效率。该系统主要由51单片机开发板、TFS-M61高级DSP指纹识别模块、5寸液晶触摸显示屏三大部分组成。其中，单片机开发板通过串行接口与TFS-M61高级DSP指纹识别模块相连，实时分析处理TFS-M61高级DSP指纹识别模块传送过来指纹数据。单片机开发板与5寸串口液晶触摸屏进行数据交互，把实时分析处理的结果传送到液晶触摸屏进行显示。该系统人机界面友好，用户可方便的通过液晶触摸屏的触摸面板进行相关操作，如：点击“进入”按钮，即可根据界面提示，通过触摸相应指纹采集区域，录入自己指纹信息，即可向系统申请自己的学习位置，(假设有空座)如果申请成功，系统会在界面显示出你申请自修室座位的位置，根据该提示，即可找到自己的学习位置;当自己不需要自修时，点击“离开”按钮，根据系统提示，通过指纹匹对即可在系统数据库清除自己指纹信息，即把该座位归还给系统，以便他人申请使用;另外，点击“查看”按钮，可以很方便知晓自己位置在哪区那排哪列。课堂智能签到系统通过实时采集上课学生指纹，即可实现对出勤情况的统计。

　　作品实物如下：

　　平台选型说明

　　STC15F2K61S2单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换，并且STC15F2K61S2系列有双串口。

　　作品“自修室合理占座与课堂智能签到系统”中，主控单元的处理器与各个模块之间通讯，数据传送都是通过串口进行。大赛指定的STC15F2K61S2芯片为控制核心的单片机开发板以其极其强劲功能，丰富可配置资源适合设计需求，故选择其作为系统的主控单元。

　　设计说明

　　自修室合理占座与课堂智能签到系统主要由51单片机开发板、TFS-M61高级DSP指纹识别模块、5寸液晶触摸显示屏三大部分组成。其中，单片机开发板通过串行接口与TFS-M61高级DSP指纹识别模块相连，实时分析处理TFS-M61高级DSP指纹识别模块传送过来指纹数据。单片机开发板亦通过串行接口与液晶触摸屏相连，把实时分析处理的结果传送到液晶屏进行显示。

　　51单片机开发板以STC15F2K61S2芯片为控制核心。主原理图如下图所示：　　

 　　STC15F2K61S2系列单片机具有2个采用UART工作方式的全双工串行通信接口(串口1和串口2)。STC12C5A60S2系列单片机的两个串行口都有4 种工作方式，其中两种方式的波特率是可变的，另两种是固定的。通过软件设置不同的波特率和选择不同的工作方式。主机可通过查询或中断方式对接收/发送进行程序处理，使用十分灵活。

　　STC15F2K61S2单片机串口通信接口如下图所示：　　

 　　TFS-M61高级指纹开发模块是“高速度、快识别、高稳定性”专用于二次开发集成应用的新型指纹开发模块，TFS-M61指纹模块以LM3S2B93高速数字处理器为核心，采用商用指纹算法，高精度光学传感器，并具有指纹录入、图像处理、特征值提取、模板生成、模板储存、指纹比对和搜索等功能的智能型模块;提供UART接口和通讯协议，快速、方便集成应用。指纹感应灵敏，识别速度快：指纹模块采用高精度光路和成像元件，使用时，只需要手指轻轻一点，就能快速识别。模块采用分体结构，指纹传感器+处理主板+算法平台三大结构，主板稳定，采用标准16P通用接口;传感器可自主选择和更换光学、半导体传感器;采用商用算法，速度快。　　

　　TFS-M61高级指纹开发模块原理图与通信接口如下图所示：　　

 　　5寸高真彩色液晶触摸显示屏，通过串行接口与单片机进行通信，简单方便。集成的标准字库，可扩展的用户字库。可以直接接收触摸屏的位置坐标值;也可直接接收触摸屏的触摸键值，只需通过PC设置并下载触控/键控配置文件，即可轻松获取键值及触摸屏动作效果。所有的智能显示终端均可以64级亮度调节，视角宽阔，色彩逼真，可选择的操作模式:键盘操作和触摸屏操作。图形界面操作，所有显示终端都是基于图形界面操作，图形界面开发与软硬件开发同时进行，大大的缩短开发周期，节约成本。连接方式简单，终端既可TTL/CMOS电平工作，亦可RS232电平工作，并且部分终端支持USB下载图片，波特率达921600bps，下载图片速度更快，操作更方便。

　　触摸液晶屏通信电路如下图所示：　　

 　　作品特色

　　目前大学生自修室桌椅资源均以占座方式获得，但是随着大学生数量的增多，桌椅资源出现明显的供不应求，一些不合理占座现象日益突出，有时可能因此引起自修室秩序混乱，给大家的学习造成影响，但目前各大高校采取的措施大多以教育引导方式为主，不能从根本上去解决问题。而课堂考勤大多通过点名方式，目前班级人数较多，点名时间过多的挤占了正常教学时间，而且有时会出现代点名的情况。

　　本装置采用指纹采集识别身份，准确、稳定、高效;触摸屏显示设置，人机界面友好，易于操作管理。系统能够通过申请，合理分配座位位置，并及时收回空置座，实现自修室桌椅的动态循环分配，科学、创新。通过智能考勤管理，实时统计班级人数及缺勤人员姓名、学号等信息，有效提高了教学管理效率。

　　该系统造价合理、稳定高效，在我国高校面临越来越严重自修室占座问题及提高教学管理效率的情况下，实用性强，易于推广。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2270