張鑫 華澤鐸 楊玥

摘 要：智慧教室作為一種新型的教育形式和現(xiàn)代化教學(xué)手段，給教育行業(yè)帶來了新的機遇。本文對智能教室進行了研究，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能教室控制系統(tǒng)的應(yīng)用；利用各種傳感器采集傳輸信息，將數(shù)據(jù)信息通過無線方式傳送到上位機，系統(tǒng)根據(jù)采集的信息與數(shù)據(jù)庫里的參數(shù)進行比較；通過系統(tǒng)的整合，使整個系統(tǒng)的安裝和調(diào)試更加系統(tǒng)，減少重復(fù)投資，降低安裝和調(diào)試的費用，生產(chǎn)物美價廉的產(chǎn)品，使智能教室管理系統(tǒng)得到更好的普及和推廣。

關(guān)鍵詞：智能教室；CC2530；控制系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2017）07-0183-02

Abstract：as a new form of education and modern teaching methods， smart classroom brings new opportunities to education industry. This paper studies the intelligent classroom and puts forward the application of intelligent classroom control system based on the Internet of things. Using various sensors to collect and transmit information， the data information is transmitted wirelessly to the upper computer， and the system is compared with the parameters of the database. Through the system integration， installation and debugging the whole system more system， reduce duplication of investment， reduce the cost of installation and commissioning， cheap and fine products， make the intelligent classroom management system better popularization and promotion.

Key Words：smart classroom； CC2530； Control system； The Internet of things

智慧教室使用各種傳感器件，通過模塊無線接入智能教室管理系統(tǒng)。學(xué)生通過智慧教室實驗平臺，能掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)理論、物理信息系統(tǒng)標識與感知、計算機網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)和數(shù)據(jù)分析與信息處理技術(shù)等知識，具備通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)等信息領(lǐng)域?qū)拸V專業(yè)知識；具備一定的工程應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)、實踐能力和科學(xué)研究能力。

1 智能教室的硬件系統(tǒng)設(shè)計

智能教室管理系統(tǒng)包括三個部分：主控芯（CC2530）、環(huán)境監(jiān)控部分（各種傳感器）和環(huán)境調(diào)節(jié)部分（各種外設(shè)）。本系統(tǒng)通過溫濕度傳感器、紅外傳感器、氣體傳感器、光敏傳感器、RFID標簽和讀卡器、傳感器網(wǎng)關(guān)等，相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官，主要功能是識別物體、采集信息，與人體結(jié)構(gòu)中皮膚和五官的作用類似。它解決的是人類世界和物理世界的數(shù)據(jù)獲取問題。它首先通過傳感器、RFID標簽等設(shè)備，采集外部物理世界的數(shù)據(jù)，然后通過ZigBee無線通信技術(shù)傳遞數(shù)據(jù)；系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

智能教室控制系統(tǒng)采用CC2530開發(fā)，它有三個不同的存儲器訪問總線（SFR、DATA和CODE/XDATA），以單周期訪問SFR、DATA 和主SRAM。它還包括一個調(diào)試接口和一個18輸入的擴展中斷單元。中斷控制器提供了18個中斷源，分為六個中斷組，每組與四個中斷優(yōu)先級相關(guān)。當(dāng)設(shè)備從空閑模式回到活動模式，也會發(fā)出一個中斷服務(wù)請求。驅(qū)動電路部分通過CC2530的端口輸出高低電平來控制各用電器的工作。硬件主要電路圖如圖2所示。

2 智能教室的軟件系統(tǒng)設(shè)計

該智能教室的軟件系統(tǒng)，主要分為以下九個子模塊：教學(xué)系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、人員考勤系統(tǒng)、智能電器中央控制系統(tǒng)、門窗監(jiān)視系統(tǒng)、智能安防控制系統(tǒng)、健康度檢查系統(tǒng)、遠程管理系統(tǒng)。

2.1服務(wù)器端

智能教室管理系統(tǒng)的PC服務(wù)器端口，作為整套設(shè)備的核心設(shè)備，它具備服務(wù)器開放關(guān)閉的選擇，傳感器接收數(shù)據(jù)的顯示，和遠程Android數(shù)據(jù)的傳輸，并可以根據(jù)每個傳感器所檢測的數(shù)據(jù)對每項數(shù)據(jù)形成折線圖，顯示在電腦界面。實際界面效果如圖3所示：

PC-服務(wù)器端可以查看傳感器的數(shù)據(jù)，點擊打開串口，即可實現(xiàn)對溫濕度檢測、光強檢測、煙霧檢測、熱紅外檢測。同時也可對鏈接在節(jié)點上的用電器進行控制。當(dāng)用戶按下界面按鈕時，PC端便會通過串口發(fā)送動作事件從而獲得CC2530節(jié)點相應(yīng)的處理結(jié)果，此時與節(jié)點相連接的用電器被開啟，當(dāng)用戶點擊“門鎖”“空氣凈化”等按鈕時會使用電器處于不同的工作狀態(tài)。

2.2 Android手機端

用戶通過安裝在Android手機平臺的“智能教室管理系統(tǒng)”手機軟件APP對傳感器節(jié)點所檢測到數(shù)據(jù)和用電器的狀態(tài)進行查看，點擊PC端的啟動服務(wù)器，服務(wù)器即顯示IP地址，我們在Android手機平臺輸入該服務(wù)器地址即可實現(xiàn)連接，實現(xiàn)的功能與PC端一樣，這里就不再贅述；同時可以根據(jù)用電器狀態(tài)進行調(diào)整。如控制燈的開關(guān)、控制各類用電器（投影儀，空調(diào)，窗簾，門鎖，燈，風(fēng)扇，門）等。

點擊PC端的啟動服務(wù)器，服務(wù)器即顯示IP地址，我們在Android手機平臺輸入該服務(wù)器地址即可實現(xiàn)連接，實現(xiàn)的功能與PC端一樣，這里就不再贅述；

之后，打開串口選擇COM口以及啟動服務(wù)器，開啟網(wǎng)關(guān)節(jié)點，即自動刷新獲取傳感器所檢測到的數(shù)據(jù)，顯示在電腦終端。此時，可以查看到每個傳感器節(jié)點所檢測到的數(shù)據(jù)，并在下方的窗口繪制折線圖。同時可以點擊軟件界面的投影儀控制系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)、智能門控系統(tǒng)、智能窗簾系統(tǒng)、門鎖、空氣凈化等開關(guān)按鈕控制每個節(jié)點所鏈接的用電器。

同時我們可以通過Android手機軟件控制這套設(shè)備。首先將手機和電腦終端服務(wù)器置于同一個局域網(wǎng)內(nèi)。通過在手機端輸入電腦終端的IP地址鏈接服務(wù)器。實際演示過程如圖4所示：

鏈接成功后，此時可以在手機端對整套設(shè)備進行控制，如查看傳感器節(jié)點檢測到的數(shù)據(jù)、控制投影儀、空調(diào)、窗簾、門鎖、燈、風(fēng)扇、門等用電器的工作狀態(tài)。

3 結(jié)語

實證研究發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)可維護性高、安裝操作簡單、適用范圍廣，系統(tǒng)間相互關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)工作，效率高于單個系統(tǒng)獨立工作，同時可以實現(xiàn)集成控制。系統(tǒng)核心采用成熟的單片機控制，電路結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、控制可靠、成本低。相對于現(xiàn)有的系統(tǒng)在可靠性價格等方面有著極大的優(yōu)勢。

參考文獻

[1]謝東亮，王羽.物聯(lián)網(wǎng)與泛在智能[J].中興通訊技術(shù)，2010，16（4）：52-56.

[2]王琴，鄭敏.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧多媒體教室設(shè)計[J].實驗室研究與探索，2014（03）：135-138.

[3]車向東.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧多媒體教室優(yōu)化設(shè)計與實現(xiàn)[J].自動化與儀器儀表， 2015 （08）：142-144.