EEPW论坛

作者：青岛大学 杨达 白杨 张书会
指导教师：王贞

　　作品简介

　　1.开发背景：在当前学习压力不断增大，学生的功课日益紧张的状况下，一些学生开始动摇自己的意志，厌倦了上课学习，逃课现象越来越普遍。尤其是在当今大学校园内，学生越来越自由，对学生的管制变得宽松起来。不少学生开始变得懒散，功课成绩也是直线下滑。老师们的教学管理变得越来越棘手。学生逃课问题成为老师们越来越关心的事情。为了帮助老师能够及时了解学生的出勤情况。为此我们设计了智能教室人数统计系统。另外该系统还增加了教室亮度测试模块，能够准确的测试教室的亮度，通过信号提示，告知教室人员是否到了该开灯的时间，该设计模块对于节约能源非常有利。
　　2. 结构说明：该系统采用了以STC15F2K61S2芯片为控制核心的单片机开发板。每个门框上安装了两个激光接受头来判断人员的进出教室，通过12864液晶显示屏，显示目前教室中的人数，并且通过无线模块NRF24L01将当前教室中的人数信息发送给老师。教室光照强度检测系统，通过发光二极管点亮的个数来测试教室内的亮度等级。进而执行是否可以开灯。
　　3. 功能与使用说明：我们所设计的系统能够准确的统计教室中的人数，以及及时将教室内的人数情况反映给老师，让老师能够及时的了解学生的出勤状况，能够有效的避免学生的逃课现象，便于老师的后期处理。该系统还能对节能环保的生活方式作出一定的贡献，通过光强检测模块，能够随时的检测教室内的光照强度，提醒教室内的人什么时候打开电灯，这样做的结果是有效地节约了能源。并且该系统完全属于自动控制，使用人员无须非常复杂的操作步骤，就能够很容易的对该系统进行操作。用户只需要给系统上电就完成了对该系统的操作，操作步骤简便易懂。

　　平台选型说明

　　该系统应用了STC15F2K61S2单片机通过对其I/O口的操作，用单片机采集激光接受头的高低电平变化，来实现教室内人数的加减。通过用单片机的I/O来模拟SPI总线，实现对无线模块，LCD12864液晶显示屏的控制。

　　设计说明　　

　　1.激光模块：实现对人进出的识别。正常情况下激光头发出的光，照射到接收头上，P2.1、P2.2输出一个低电平，当有人经过时，激光头发出的光被遮挡，P2.1、P2.2输出一个高电平。单片机通过检测两个激光头高低电平变化的顺序，判断人是进入教室，还是走出教室。　　

 　　2.语音模块：当教室内有人员进出时，语音播报实时提醒随手关门等信息，不用时可以关断此模块。语言模块会按照之前录好的语言，进行提示“请随手关门”。

　　3.智能开关灯模块。根据环境的光强，决定开灯的个数，以达到照明和节能的最佳效果。通过把光敏电阻阻值的变化转化为电压的变化，通过不同电压的高低值，来点亮不同数量的发光二极管。为了实现此功能，我们采用了LM324来构成电压比较器，为了模拟实验现象，我们只构成了3个电压比较器。电压比较器的反相输入端我们通过滑动变阻器来调节，让反相输入端达到不同的电压值。分别为0.6V、1.2V、1.8V ，当输入的光强致使光敏电阻的一端电压大于1.8V时，三个发光二级管便同时点亮;当输入的光强致使光敏电阻的一端电压小于0.6V时，三个发光二级管全部熄灭。　　

 　　4.显示，通讯模块。该模块采用了2.4GHz~2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片。数据传输距离能够遍及整个教室。高可靠性，高稳定性，保证了数据传输的准确性。能够把教室内的人数发送到上位机，让老师及时了解学生的出勤情况。并且单片机还把采集到的信息实时的显示在LCD12864液晶显示屏上。　　

　　5.电源模块。该电源模块采用了一块AMS1117—5.0稳压芯片、两块AMS1117—3.3稳压芯片以及三节锂电池。利用三节锂电池通过5V稳压芯片给单片机供电，通过3.3V稳压芯片给两个无线模块供电。整个系统供电稳定，显示正常。　　

 　　作品特色

　　该系统利用了非常简单的器件，实现了非常大的功能。电路结构并不复杂操作简单易懂。先进性表现在能够跟得上时代的步伐，利用单片机作为开发平台，进行技术拓展。该系统能够有效地避免校园内普遍存在的逃课现象。便于老师及时的了解学生的出勤情况，能够更好的进行教学管理。另外该系统还对节约用电，节省能源起了一定的作用。解决了当今大学校园内困扰老师的最大问题。创新性体现在能够仔细观察生活中的不起眼的小事情，利用所学过的知识，利用最低的成本，采用最简单的器件，发挥出了令人意想不到结果。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2302