资料查找方式特纳斯电子电子校园网搜索下面编号即可编号HJJ-32-2021-022设计简介本设计是基于单片机的教室人数检测系统主要实现以下功能主机LCD1602显示从机当前人数按键切换上下课状态从机可实现LCD1602显示应到人数以及实到人数可实现通过按键调节应到人数的数值大小可实现通过一对红外对管检测人是进来和出去实现通过两对红外对管同时检测前门和后门人数进出。上课前先检测当前人数是否到达设置值并语音播报系统可设置多从机最多4个标签51单片机、LCD1602、红外对管、人数统计题目扩展自习室人数统计、教室人数统计、会议室人数统计系统框图本设计以STM32F103单片机为核心控制器加上其他的模块一起组成教室人数的整个系统其中包含中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用了STM32F103单片机其主要作用是获取输入部分数据经过内部处理控制输出部分。输入由三部分组成第一部分是红外对管检测模块通过该模块可检测当前的教室人数第二部分是独立按键通过三个独立按键切换界面和调整人数阈值第三部分是供电电路给整个系统进行供电。输出由五部分组成第一部分是LCD1602显示模块, 通过该模块可以显示当前教室人数、设置人数阈值等第二部分是语音播报模块当人已到齐时语音播报“人齐了”当人未到齐时则语音播报“还差%d人未到”第三部分是zigbee模块通过该模块可将数据发送给电脑第四部分是LED指示灯当人已到齐时灯亮三秒第五部分是蜂鸣器当人未到齐时蜂鸣器进响三秒。5 仿真调试5.1 仿真设计为了确保本次电路设计成功避免不必要的浪费资源并且存在潜在危险的设计缺陷在进行实物操作之前利用软件proteus8进行了实物的仿真设计这样就可以预先提前发现问题减少现实研发的风险。所以对于本次的电路研究来说在虚拟的仿真环境先进行研究是很便利的。仿真设计中所使用到的模块分别是电源模块、显示模块、单片机模块、复位电路模块、晶振电路模块、下载模块、独立按键模块、ZigBee模块、红外对管检测模块、语音播报模块、LED指示灯和蜂鸣器。本次设计的仿真调试图如下图5-1所示图5-1 教室人数实时检测仿真设计图5.2 人数设置阈值调试点击proteus8界面的运行图标对我们的仿真物进行实践操作LCD1602当前显示人数为0然后通过按键“A12”进行设置人数阈值按键“A11”设置逐一增加人数按键“A7”则是逐一减少人数。仿真设计上的运行相当于我们实际给硬件通电所以通电后初始状态如图5-2所示设置人数阈值如图5-3所示。图5-2 通电初始状态图鼠标点击按键“A12”LCD显示初始状态的数据30 接下来可以分别通过点击按键“A11”和“A7”进行增加或者减少设置人数阈值。图5-3 “A12”人数阈值图利用鼠标点击按键“A11”进行仿真人数增加调试结果如下图5-4所示图5-4 “A11”增加人数设置图利用鼠标点击按键“A7”进行仿真人数减少调试结果如下图5-5所示图5-5 “A7”减少人数设置图5.3人数是否到齐调试本次调试将人数阈值设置为10人先点击红外对管左边的第一个按键与电阻R1相连然后再点击第二个按键与电阻R2相连即为计算人数的增加1反过来先点击第二个按键与电阻R2相连再点击第一个按键与电阻R1相连则为计算人数的减少-1若是人数为满则指示灯“D2”亮若人数已达到设置的阈值则指示灯“D1”亮。图 5-8仿真人数未满图图5-8 仿真人数已满图6实物调试6.1 实物总体设计要进行实物的操作第一步要做的则是电路焊接本次焊接的模块共有十二个模块分别是电源模块、显示模块、单片机模块、复位电路模块、晶振电路模块、下载模块、独立按键模块、ZigBee模块、红外对管检测模块、语音播报模块、LED指示灯和蜂鸣器。其中单片机采用的是STM32F103芯片显示模块采用LCD1602显示当前教室人数、设置人数阈值ZigBee模块用于将数据发送给电脑红外对管模块用于检测人数语音播报模块用于播报人是否到齐。完成好实物的设计后开始准备所需的元器件如表5-1所示为本次进行实物的焊接时所需要到的元器件图5-1为焊接完整实物图表5-1 元器件清单名称个数封装蜂鸣器1BEEP 7.6X12X7.5指示灯4LED5-BLUE电源口1DC-002极性电容1DIP-EC2.5X5X11语音播报传感器12.54mm(B4B-XH-AW)自锁按键1KFT DIP-8X8显示屏1LCD1602PNP三极管1TO-92A1k电阻3AXIAL0.33.3k电阻1AXIAL0.32k电阻2AXIAL0.3独立按键3DIP-6X6X5ZigBee2PE18-MS1-PCBSTM32F103c8t6最小系统1STM32FF103红外对管2红外对管图5-1 完整焊接实物图6.2 设置人数实物测试如图5-2所示接入电源会响一下表示已连接电源测试一切正常后此时显示当前人数为0。通过按键中的S1“设置”键可切换到人数设置界面如图5-3所示。此时可通过S2“加”键和S3“减”键来调整人数如图5-4所示。图5-2 初始实物测试图图5-3设置人数实物测试图图5-4调整人数实物测试图6.3 人数是否到齐实物测试如图5-5所示若此时人数是3按下按键S2则语音播报“还差7人未到”同时蜂鸣器响3秒。如图5-6所示若人数已到齐则灯亮3秒语音播报“人齐了”。图5-5未到齐实物测试图图5-6已到齐实物测试图6.4 连接电脑实物测试如图5-7所示将另一个带有USB插口的ZigBee模块插在电脑上此时ZigBee模块上蓝灯亮表示已经连接。如图5-8所示电脑屏幕中显示当前人数。图5-7连接电脑实物测试图图5-8电脑显示人数实物测试图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内容预览目录摘 要Abstract1 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 论参考文献致谢附录