商俊燕，徐子文，宋 潔

（常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程系，江蘇 常州213164）

基于紅外對(duì)射原理的課堂人數(shù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

商俊燕，徐子文，宋 潔

（常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程系，江蘇 常州213164）

針對(duì)高校教師利用上課時(shí)間進(jìn)行課堂點(diǎn)名而造成課堂教學(xué)時(shí)間減少造成的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種基于紅外對(duì)射原理的兩道紅外門(mén)禁系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)學(xué)生進(jìn)出教室情況，并通過(guò)485總線實(shí)現(xiàn)教室前后門(mén)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)對(duì)教室當(dāng)前人數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)節(jié)省教師點(diǎn)名時(shí)間，提高課堂時(shí)效，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。

紅外；對(duì)射原理；課堂人數(shù)統(tǒng)計(jì)；RS485

高校學(xué)生上課出勤率普遍低于中小學(xué)，教師上課點(diǎn)名有助于提高學(xué)生的出勤率。但是傳統(tǒng)點(diǎn)名方式耗時(shí)較長(zhǎng)，導(dǎo)致課堂時(shí)間的縮水，同時(shí)少數(shù)學(xué)生點(diǎn)名過(guò)后，從教室后門(mén)溜出，教師難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。針對(duì)上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一套教室人數(shù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)課堂人數(shù)，協(xié)助教師做好學(xué)生出勤管理工作，提高了課堂效率[1]。待主機(jī)的查詢命令，將增量數(shù)據(jù)發(fā)送給主機(jī)后自動(dòng)清零。系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)量不大，采用RS485通信組建系統(tǒng)[2-5]，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。系統(tǒng)組成框圖1如下：

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

圖1 系統(tǒng)組成框圖

人數(shù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，采用RS485總線的主從通信模式，主機(jī)通過(guò)輪詢的方式，對(duì)各門(mén)禁控制器檢測(cè)到的人員出入情況進(jìn)行采集，對(duì)課堂人數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算與顯示。從機(jī)門(mén)禁控制器，通過(guò)兩道紅外檢測(cè)，記錄人員的出入數(shù)據(jù)，作為增量數(shù)據(jù)保存在從機(jī)，等

2 系統(tǒng)各功能單元設(shè)計(jì)

2.1 紅外對(duì)射檢測(cè)原理與設(shè)計(jì)

紅外對(duì)射檢測(cè)電路，由兩道紅外發(fā)射與紅外接收電路組成，紅外發(fā)射管選用廣角，紅外接收管中間用擋板進(jìn)行隔斷，避免相互間的干擾[6-10]。檢測(cè)與判定某人進(jìn)教室行為與出教室行為，工作過(guò)程如圖。當(dāng)某人進(jìn)入教室，先觸發(fā)A道紅外，后觸發(fā)B道紅外，反之，當(dāng)某人出教室，先觸發(fā)A道紅外，后觸發(fā)B道紅外。紅外對(duì)射檢測(cè)示意圖如圖2所示。

具體紅外發(fā)射與紅外接收設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)是通過(guò)單片機(jī)控制紅外發(fā)射管，發(fā)射固定編碼格式的紅外信號(hào)，再由另一片單片機(jī)通過(guò)紅外一體化接收頭接收信號(hào)，進(jìn)行解碼實(shí)現(xiàn)。具體電路如圖3和圖4所示。

2.2 門(mén)禁控制單元設(shè)計(jì)

圖2 紅外對(duì)射檢測(cè)示意圖

門(mén)禁控制器單元，用來(lái)采集上述紅外檢測(cè)單元的信號(hào)輸出狀態(tài)，分析人員進(jìn)出教室的行為，并修改當(dāng)前人員進(jìn)出增量數(shù)據(jù)，等待上位機(jī)查詢命令到來(lái)時(shí)發(fā)送給上位機(jī)。

圖3 紅外發(fā)射電路圖

圖4 紅外接收電路圖

門(mén)禁控制單元硬件組成主要有：電源電路、處理器、信號(hào)輸入電路、RS485通信電路4部分[11-13]。具體 電路如圖5所示。

圖5 門(mén)禁控制器硬件電路原理圖

門(mén)禁控制器，軟件設(shè)計(jì)主要工作在于統(tǒng)計(jì)人員進(jìn)出教室增量值。經(jīng)分析人員出入教室對(duì)紅外檢測(cè)信號(hào)的觸發(fā)過(guò)程，不難得出進(jìn)教室過(guò)程紅外檢測(cè)信號(hào)觸發(fā)過(guò)程A-AB-B-無(wú)信號(hào)，出教室過(guò)程相反。紅外信號(hào)A和B觸發(fā)時(shí)序如圖6所示。

圖6 門(mén)禁信號(hào)觸發(fā)時(shí)序圖

2.3 主控制器單元設(shè)計(jì)

主控制器單元硬件資源包括顯示、鍵盤(pán)以及RS485通信口，通過(guò)定時(shí)輪詢下位機(jī)門(mén)禁控制器，獲取人員出入的增量值，計(jì)算當(dāng)前教室人數(shù)，并通過(guò)液晶顯示出來(lái)，可通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行當(dāng)前人數(shù)與實(shí)際人數(shù)校準(zhǔn)[14-15]，避免累計(jì)誤差。

3 結(jié)束語(yǔ)

以上介紹了基于紅外檢測(cè)技術(shù)與主從式485通信技術(shù)[16]的課堂人數(shù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，主要用于教師點(diǎn)名輔助。實(shí)際使用過(guò)程中該系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，成本低廉，使用效果良好。

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The design of classroom people counting system based on infrared radiation

SHANG Jun-yan，XU Zi-wen，SONG Jie
（Information Engineering Department，Changzhou Institute of Light Industry Technology，Changzhou 213164，China）

On the college cassroom，the conflicts of named necessity and naming spend time lead to the class time reduce，which plagued the teacher for a long time.In this system，design two infrared accesses based on infrared radiation principle，which can monitor students in or out the classroom and make the classroom's front door and backdoor data which students in or out correct.The system can real-time monitoring the classroom students'number and it saves teacher named time and improve the classroom efficiency.

infrared；radiation principle；classroom people counting system；RS485

TN929.5

A

1674－6236（2017）17-0090-03

2016-09-05稿件編號(hào)：201609032

2015江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201513101001Y）

商俊燕（1978—），女，江蘇常州人，碩士研究生，講師。研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。