邵婷婷， 任 蒙 ，張 瑤

（1.延安大學(xué) 信息學(xué)院，陜西 延安716000；2.陜西烽火通信集團(tuán)有限公司 陜西 寶雞 721006；3.西安理工大學(xué) 自動(dòng)化與信息工程學(xué)院，陜西 西安 710048）

目前，我國(guó)各大高校教室管理系統(tǒng)基本處于人工管理階段，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，加之上課教室不固定，存在學(xué)生找自習(xí)教室難，教師上課易受打擾等弊端[1]。另外教師上課考勤還停留在點(diǎn)名、數(shù)人階段，占用了上課和做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間[2]。為此，文中基于AT89S52單片機(jī)研制了一款人數(shù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，設(shè)計(jì)的樣機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)教室當(dāng)前人數(shù)的準(zhǔn)確實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，可為廣大師生提供便利，便于教室管理系統(tǒng)走向智能化，同時(shí)采用太陽(yáng)能作為供電能源，也響應(yīng)了當(dāng)今社會(huì)低碳節(jié)能環(huán)保的倡導(dǎo)，可廣泛應(yīng)用于各大高校的教室、實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，另外，該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改進(jìn)還可用于銀行、車(chē)站等多窗口公共場(chǎng)所。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

目前，我國(guó)許多高校上課、做實(shí)驗(yàn)將考勤作為平時(shí)教學(xué)考核的一部分，也是學(xué)校對(duì)學(xué)生安全排查工作的一項(xiàng)措施，目前停留在課前點(diǎn)名或數(shù)人的人工管理階段；火車(chē)站售票點(diǎn)，尤其在春運(yùn)等時(shí)期，購(gòu)票人數(shù)極多，常有連夜排隊(duì)購(gòu)票的情況出現(xiàn)。為了減少教師上課考核出勤的工作量，迅速掌握缺勤人數(shù)，以及減少排隊(duì)等候的盲目性，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)的人數(shù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)。當(dāng)有人進(jìn)出教室、售票廳等場(chǎng)地時(shí)，紅外檢測(cè)模塊會(huì)產(chǎn)生電壓信號(hào)并傳遞給單片機(jī)控制模塊，單片機(jī)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理，自動(dòng)分辨進(jìn)、出兩種狀態(tài)，并做出相應(yīng)的加減處理，通過(guò)LED實(shí)時(shí)顯示出當(dāng)前場(chǎng)地的總?cè)藬?shù)，同時(shí)單片機(jī)通過(guò)串口將場(chǎng)地人數(shù)的相關(guān)信息傳送給PC機(jī)保存，以留下完整的記錄。師生通過(guò)LED或PC機(jī)可以清楚的了解到本場(chǎng)地當(dāng)前的人數(shù)狀態(tài)，從而能夠更好的維護(hù)課堂秩序，使教室資源得到最充分的利用。

本系統(tǒng)采用太陽(yáng)能作為供電能源，AT89S52單片機(jī)作為控制芯片，主要包括電源模塊、紅外檢測(cè)模塊、控制模塊、顯示模塊等。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 電源模塊

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1 System structure diagram

為響應(yīng)當(dāng)今社會(huì)低碳節(jié)能環(huán)保的倡導(dǎo)，同時(shí)也為節(jié)省設(shè)計(jì)成本，本設(shè)計(jì)電源部分由太陽(yáng)能電池板、蓄電池和穩(wěn)壓電路3部分組成。其中蓄電池作為系統(tǒng)供電電源，白天有光照情況下太陽(yáng)能電池板可吸收太陽(yáng)能為蓄電池充電，使之能夠全天候?yàn)橄到y(tǒng)提供電量。本設(shè)計(jì)使用的太陽(yáng)能電池板規(guī)格為9 V 170 mA[4]，同時(shí)為了使系統(tǒng)供電電壓穩(wěn)定，本設(shè)計(jì)將經(jīng)太陽(yáng)能充電的蓄電池通過(guò)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，再向單片機(jī)供電。該電源模塊的框圖如圖2所示。

圖2 電源模塊框圖Fig.2 Power supply module diagram

2.2 紅外檢測(cè)模塊

本設(shè)計(jì)采用兩對(duì)對(duì)射式紅外傳感器作為檢測(cè)裝置，分別識(shí)別目標(biāo)的進(jìn)出兩種狀態(tài)，該傳感器精確度高，檢測(cè)距離較大，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 對(duì)射式紅外傳感器示意圖Fig.3 Infrared sensor diagram

當(dāng)有人進(jìn)入教室等場(chǎng)所時(shí)，目標(biāo)先觸及1號(hào)傳感器，2號(hào)傳感器置高電平，此時(shí)1號(hào)傳感器將脈沖送入控制模塊并完成加1功能，目標(biāo)離開(kāi)后恢復(fù)高電平狀態(tài)；當(dāng)有人離開(kāi)時(shí)，目標(biāo)先觸及2號(hào)傳感器，1號(hào)傳感器置高電平，此時(shí)2號(hào)傳感器將脈沖送入控制模塊并完成減1功能，目標(biāo)離開(kāi)后恢復(fù)高電平狀態(tài)。

2.3 主控模塊

本設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)作為主控芯片。該芯片算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且其功耗低、體積小、技術(shù)成熟、成本低，產(chǎn)品性價(jià)比高，滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。本系統(tǒng)中主控芯片AT89S52發(fā)出不斷檢測(cè)1號(hào)、2號(hào)紅外傳感器傳過(guò)來(lái)的信號(hào)，若檢測(cè)到1號(hào)紅外傳感器為低電平，單片機(jī)將完成加1功能，若檢測(cè)到2號(hào)紅外傳感器為低電平，單片機(jī)將完成減1功能，同時(shí)將累積的數(shù)目送顯示模塊顯示，并經(jīng)串口送PC機(jī)顯示保存。

2.4 顯示模塊

本設(shè)計(jì)顯示部分采用8段共陽(yáng)極數(shù)碼管7SEG-MPX4-CA。當(dāng)紅外對(duì)管檢測(cè)到目標(biāo)進(jìn)出時(shí)，單片機(jī)根據(jù)檢測(cè)電平的高低轉(zhuǎn)換，進(jìn)行加1或減1操作，數(shù)碼管將顯示教室等場(chǎng)所的當(dāng)前人數(shù)。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)，以WAVE6000作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，使用與之配合較好的匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序，主要由主程序、紅外檢測(cè)子程序、顯示子程序和串口通信子程序等組成，其主程序流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流圖Fig.4 Main program flow chart

4 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)的人數(shù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)主要針對(duì)目前各大高校的教室、實(shí)驗(yàn)室以及車(chē)站等售票場(chǎng)所，本著節(jié)能減排的原則，采用太陽(yáng)能作為供電能源，以AT89S52單片機(jī)作為控制芯片，實(shí)時(shí)將目標(biāo)場(chǎng)所的人數(shù)信息送至數(shù)碼管并顯示，同時(shí)通過(guò)單片機(jī)串口將目標(biāo)場(chǎng)所人數(shù)信息傳送給PC機(jī)保存，以留下完整的記錄。設(shè)計(jì)的樣機(jī)系統(tǒng)經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)場(chǎng)所人數(shù)的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，可靠性高且達(dá)到了良好的效果，同時(shí)采用太陽(yáng)能作為供電能源，更具節(jié)能減排特色。

[1]王強(qiáng)，馮燕.基于顏色和形狀信息的快速人數(shù)統(tǒng)計(jì)方法[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2010（9）：2157-2759.WANG Qiang，F(xiàn)ENG Yan.A fast people counting algorithm based on fusion of color and shape information[J].Computer Measurement&Control，2010（9）:2157-2759.

[2]王建鵬，張聰.基于單片機(jī)的教室人數(shù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].民營(yíng)科技，2011（11）:331.WANG Jian-peng，ZHANG Cong.Design of statistics system of people in classroom based on MCU[J].Private Science and Technology，2011（11）:331.

[3]馬蔚云，馬新春，李劍.工業(yè)企業(yè)節(jié)能算法研究[J].電子設(shè)計(jì)工程，2010（12）:71-74.MA Wei-yun，MA Xin-chun，LI Jian.Research of industrial enterprise energy-saving algorithms[J].Electronic Design Engineering，2010（12）:71-74.

[4]廣州兆天科技.9 V 170 mA太陽(yáng)能電池板使用說(shuō)明[EB/OL]http://www.zhaotiansolar.cn/.

[5]Atmel公司.AT89S52單片機(jī)數(shù)據(jù)手冊(cè).[EB/OL]http://www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89s52_ds.pdf.Atmel Company.The AT89S52 data sheet.[EB/OL]http://www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89s52_ds.pdf.

[6]邊春元.單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)用子程序[M].北京:人民郵電出版社，2005.