基于stm32的教室人数实时检测系统-设计说明书
编号：
HJJ-32-2021-022-LW
设计摘要：
课堂点名是学校考勤制度的重要组成部分，对学生具有一定的规范性和约束力，有助于学校对学生的管理。所以，每位老师都会在上课之前进行全班同学人数点名。但是对于大学课堂来说，教室都是可以容纳一百或两百人的大教室，利用传统的人工点名方式将会浪费老师的上课时间。本次设计的教室人数实时检测系统，主要是使用STM32F103C8T6单片机实时监控教室人数，其可以检测到教室总人数。关键技术使用的是红外对管模块对教室人员的进进出出进行数据分析。选择LCD1602液晶屏幕实时显示教室人数，选择按键和报警电路反映人员的出勤状态，红外对管采用2组控制进出，选择一定的逻辑操作使得红外对管可以具有功能，并完成对教室总人数的实时检测。最后我们再根据Zigbee无线通信控制模块将检测到的数据信息发送到电脑。
关键词:红外对管，LCD1602，单片机，控制，Zigbee
字数：13000+
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目录
摘 要
Abstract
1 引言
1.1 教室的实时监测人数意义与背景
1.2 教室的实时监测系统研究现状
1.3 论文的主要工作
2 教室实时监测系统的总体设计
2.1 方案设计
2.2 主要思路
2.3 系统实现功能
2.4 方案的选择
2.4.1 无线通讯部分
2.4.2 人数采集部分
2.4.3 显示部分
2.4.4 微控制芯片的选择
3 教室实时监测硬件电路的设计
3.1 控制系统框架设计
3.2 控制系统的硬件电路分析
3.2.1 单片机最小系统
3.2.2 显示电路
3.2.3 报警电路
3.2.4 红外对管
3.2.5 继电器
3.2.6 通讯电路
3.2.7 语音播报模块
4 系统程序设计
4.1 软件介绍
4.2 主程序流程
4.3 按键函数流程
4.4 处理函数流程
4.5 显示函数流程
5 仿真调试
5.1 仿真设计
5.2 人数设置阈值调试
5.3人数是否到齐调试
6 实物调试
6.1 实物总体设计
6.2 设置人数实物测试
6.3 人数是否到齐实物测试
6.4 连接电脑实物测试
7 成本运算与环境分析
7.1 教室人数检测环境分析
7.2 成本预算
7.3 环境分析
结 论
参考文献
致谢
1 引言
1.1 教室的实时监测人数意义与背景
我们都知道，大学课堂是我们学生获取知识的主要渠道，所以我认为在教室中的安装实时监控系统在老师的课堂上是很重要的。例如，教室里有80个人，老师可能在课堂上会花费8到12分钟进行点名，这是及其浪费时间的。此外，在学校中甚至还会有代答到的不良现象，这在学校教学中是有很多例子的。所以为了更好地防止这种不必要的浪费时间资源，在教室里设计实时监控系统软件就显得尤为重要了。同学们可以充足的利用好规定的课堂时间来进行学习，老师们也可以拥有更多的时间来给学生们讲解更多专业知识。另一方面，若是有缺勤的学生也可以直接反映出来，这样可以快速的知道一个班级的实际学生到位情况。换个角度说，它甚至还可以防止学生在上课期间离开教室。因为大学课堂的管理相对松弛，所以对于教师来说，这种现象或许是不可避免的。因此，为了更好地为教师提供方便，该设计方案是具有一定的现实意义。
扩展的来说，世界总人口在持续增加，主要城市的人口密度也持续增加。对于政府机构而言，在许多地区，特别是在一些大中型公共场所，管理人流存在着很大的困难，很容易造成一些资源分配不科学的情况，在现在的许多大公司也可能会出现这种问题。准确的人口数据将有助于企业发展的总体规划，并提高企业运营效率。因此，在当前市场环境下，人数统计装置在室内空间的使用非常广泛，在校园里尤其如此。基于数字统计学生出入情况的统计分析，我们可以准确掌握在校学生的状况，方便学校对学生安全状况进行合理的安排。在此阶段，对教室总数进行自动统计分析的系统软件，它基于单片机80C51设计，因为教室是针对学生的主题活动最多的领域之一。根据教室总数的监督，可以掌握在校学生的情况下借助人数统计设备，教师也很容易掌握班级的出勤情况，如果学生未经老师允许而不去上课，则老师也可以在第一时间检测到该课程的人数到位情况，从而了解到学生的学习情况。也使教师在课程内容上取得进步，掌握学生的教学状况更加方便。
通过显示屏老师一眼就能知道教室里有多少人，尽管老师不能明确知道具体是缺少哪些人，但是可以清楚地知道有多少人，在这种情况下教室里有多少人也能起到关键的威慑作用。从另一个方面来说，对于学校的学风建设也起到了一定的积极作用。在本学院的实际管理中，学生上课是需要按学号上交手机到讲台旁的手机袋，老师会根据空的手机袋进行人数检查，但这种方式会出现有手机到而人未到的现象，一些学生会购买虚假的手机让其他学生帮忙“到场”。不论是对于教师的教学还是学校的教风建设，这都是不好的结果。所以对于这种现象而言，教室人数实时检测系统是能更高效有利的检查人数。
1.2 教室的实时监测系统研究现状
随着社会发展的趋势，实时监控系统早已在许多领域得到应用。实时监控系统的出现极大地减轻了部分人的压力，在一定程度上提高了社会发展的工作效率。
在这个阶段，互联网大数据的使用已经极大地促进了我们每个人的日常生活。例如，在2019至2020年的肺炎流行期间，大规模使用出行码为政府部门对人们出行活动的监督，使相关的工作人员的工作强度大大降低，并且还可以准确地掌握人们出行活动的范围，这对于控制肺炎的感染具有很大的作用。在许多大都市中，随着人口的不断增加，汽车的总数也非常迅速地增加，这给当地的交通和旅行带来了很大的工作压力。现在，许多地区都在开发用于本地汽车的实时监控系统，为了可以准确的了解每条道路上的车辆状况，并根据各部门的运行情况制定更加合理的市政道路总体规划，这将会大大节省社会资源。相关单位可以将这些信息内容立即反馈给交通旅行者，让他们掌握交通行驶路面的实时状况，然后更加有力地规划整个交通行驶路线，从而大大提高了交通行驶的效率。如今，一些地方还引入了许多用于自然环境的实时监控系统软件。例如，在水资源监督中，政府部门可以基于对全国水资源和水体变化的实时掌握，实施合理的解决方案，然后对自然环境进行合理的维护。
在这个阶段，人流的监督也适用于许多场所，例如地铁站，大型购物中心，儿童游乐场和其他场所。场所总人数的统计分析可以基于乘客人数，可以更有效地进行合理的人力资源生产和分配。然后提高此类区域资源的利用率，控制成本并提高盈利能力。
实时监控系统软件的创建全部基于传感器来进行数据和信息的接收。本毕业设计论文的课题是实时检测系统软件对客流的监控，这种传感器的关键是利用红外传感器的基本原理进行设计。当被测物穿过检测区域时，一部分红外线将从被测物的表面反射回来，将红外线反射的光信号转换为电信号。然后对电信号进行统计分析，最后完成对被测对象总数的准确统计。
1.3 论文的主要工作
该设计方案的关键包括以下几方面：单片机控制电路的设计，红外对管控制回路，最小系统电路设计，按键电路，LCD显示电路设计。使用STM32F103C8T6单片机进行设计。检查人数选择了红外对管。根据红外对管的发送和接收关系，输出不同的电平信号以供单片机识别并计数的目的。该计划的总体思路是：根据红外到对管的红外发射和接收情况，阻挡时会产生不同的波形，这将导致单片机的引脚发生变化，可以根据单片机设计的引脚变化量进行计数，使用两对一个控制进入一个控制出去，通过红外对管触发的先后顺序来判断被检测对象是进入还是出去，并将数据显示在LCD液晶显示上面。根据Zigbee无线通信控制模块将检查的数据信息发送到计算机。
