基于STM32的教室人数检测系统-设计说明书
电子校园网 编号：
CJ-32-2022-109-LW
设计摘要：
本论文介绍了一种基于STM32的教室人数检测系统。该系统以STM32单片机为核心控制器，结合其他模块构成整个系统。系统包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用了STM32单片机，用于获取输入部分数据，并通过内部处理控制输出部分。输入部分包括DS1302时钟模块、DHT11温湿度检测模块、两路红外对管检测模块、独立按键和供电电路。输出部分包括OLED显示模块和继电器控制输出。该系统的主要功能是检测教室的人数，并显示相关信息，如时间、温湿度、座位数等。同时，系统还能控制风扇的运转，当温度超过设定的最大值时，继电器会触发风扇运转，以调节温度。通过实验验证，该系统具有准确可靠的人数检测能力，并能有效监控和调节教室的温度。该系统在教室管理和舒适性方面具有广泛应用前景。
关键词：单片机；时钟模块；温湿度检测模块；红外对管；
字数：10000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 温度检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 显示模块
3.4 DHT11温湿度传感器
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 设置阈值实物测试
5.3温度过高继电器打开实物测试
5.4教室人数检测实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
目前，校园考勤的特点是在上课时间段会有大量学生涌入学校、课室，要求考勤系统识别准确度高、识别速度快。近年来，高校学生的整体出勤情况令人担忧：同学之间互相代替答到弄虚作假；代上课、代签到等不良行为在很多高校已形成一条恶性交易链；偌大的教室只有一名教师和孤零零的几名同学上课等现象更是屡见不鲜。
如何实现高效的考勤管理方法一直是难点问题。传统的做法是老师课堂点名或者纸上签到，经常会出现学生排队打卡，浪费课堂时间、，且代打卡的情况严重，根本不适合校园的考勤系统。而且用这种方式占用了宝贵的课堂时间，特别是学生人数多的情况，占用大量的课堂时间，得不偿失。指纹考勤系统、人脸识别考勤系统可以解决代打卡的问题，但是这些方案识别度不高、费用昂贵。基于此，我们提供一种设计合理、能够有效提升课堂利用率和提高学生课堂参与积极性的基于STM32的教室人数检测系统，主要实现以下功能：我们可以通过按键调节应到人数和时间（DS1302时间检测模块来获取时间）；还设置了温湿度传感器DHT11检测温湿度并显示，同时利用两对红外对管同时检测前门和后门人数进出，将应到人数以及实到人数在LCD12864显示。
1.2 国内外研究现状
张西良，孙建新，顾海英，李伯全，黄琳杰，王海颖发明公开了一种基于人体红外传感器的教室人数统计检测装置及方法,属于测控技术领域,适合公共场合对一定区域人数的统计与检测,实现与人数相关的监控.本发明的检测装置由两个人体红外传感器及其特制的机壳,一个无线单片机应用系统组成;两个人体红外传感器分别安装在两个特制的机壳内,其中一个机壳内安装无线单片机应用系统,两个机壳通过导线连接.该装置结构设计安装简单,使用方便,功耗低.本发明检测方法的技术方案是:通过在教室门内外的天花板上装两个低功耗人体红外传感器,将其高敏感区聚集在门口,由始终供电的两个红外传感器检测到人体信号,实现对进出教室人体统计.该方法控制简单,成本低,具有较高的准确性和可靠性等[1] 。
2019年吴芯洋，吴泽洋，陈珂成采用STM32F103RBT6型单片机作为控制核心,红外线传感器作为检测元件,通过检测前后两个红外对管被遮挡的先后顺序,判断人员的进出的方向以及完成教室内的人数统计并通过LCD液晶屏显示考勤情况.此系统结构稳定,性能可靠,成本低廉,并且可实用性强.该系统的实现加强对学生的日常管理,随时准确把握学生出勤率;也加强了对老师教育教学行为的日常管理,维护学校正常的教学秩序,从而不断提高学校的教育教学质量[2]。
大多数系统中遵循的最重要目标之一是提高效率，减少错误并增强数据输入任务的易用性，例如在组织中提供更好的服务。因此，使用智能工具是管理系统最重要的要求，以便收集完整准确的数据并创建完整的信息。在管理中，建议使用新技术来建立智能系统并减少人为错误。2016年Meghdadi M , Azar A A 研究旨在调查“使用RFID的教授和学生出勤系统”，研究人群由教授和学生组成。研究结果表明，由于大学和学校的出勤检查系统是通过班级名单完成的，检查学生的出勤率需要花费时间和精力，因此导致浪费教授的宝贵时间和精力来教学。因此，使用高效和现代化的系统至关重要，因为随着RFID考勤系统的设计和实施以及传统系统的取代，可以避免时间和精力的浪费，并且可以将考勤系统提升为智能和集成的考勤系统。设计的系统包括长时间的存在和缺席，延迟和匆忙支付大学教授的工资，并通过无线电频率自动识别。该系统旨在在这一领域创造变化，并且总体上是经济的[3]。
适当的出勤管理对于学术机构向每个学生传播和确保优质教育至关重要。2018年Akbar M S , Sarker P , Mansoor A T提出了一种自动考勤系统的模型，以减轻记录数据的手动工作，从而消除了欺诈的机会。该模型侧重于人脸识别与射频识别（RFID）相结合如何检测授权学生，并在他们进出教室时进行计数。智能考勤系统保留了每个注册学生的真实记录，并大大消除了传统的繁琐任务。此外，该智能系统将每个注册特定课程的学生的数据保存在出勤日志中，并根据需要提供必要的信息。通过识别个人的面孔并在我们的项目中同时通过RFID进行验证，现有手动考勤系统中的限制已基本消除。该项目的另一个附加功能是，他们通过实施一个使用红外模块的系统来节省能源，其中房间的电子设备仅在内部有人时才打开[4]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
该设计是基于STM32的教室人数检测系统。系统采用STM32单片机作为核心控制器，结合其他模块构成整个系统。系统包括中控部分、输入部分和输出部分。
中控部分通过STM32单片机获取输入部分的数据，并进行相应的处理和控制输出部分的行为。输入部分包括DS1302时钟模块、DHT11温湿度检测模块、两路红外对管检测模块、独立按键和供电电路。输出部分包括OLED显示模块和继电器控制输出。
该设计的主要目标是实现对教室人数的检测，并显示相关信息，如时间、温湿度、座位数等。同时，系统还能通过继电器控制风扇的运转，以调节教室的温度。
该设计具有准确可靠的人数检测能力，并能有效监控和调节教室的温度。它在教室管理和舒适性方面有着广泛的应用前景。
