基于8051單片機的教室人數檢測查詢系統的設計與實現

劉華 劉凱 劉兆峰 王艷芳 石舫欣

【摘要】 設計主要用于教室人數的動態檢測與實時顯示。系統采用STC89C52單片機作為基本控制單元，NRF24L01模塊作為無線傳輸模塊將采集到的數據信息進行編碼處理后傳送至單片機接收模塊，并通過串口將數據傳送到服務器，最終WEB服務器將教室人數網頁呈現，同學們可手機或電腦登陸訪問。

【關鍵詞】 激光對管 STC89C52單片機 NRF24L01射頻通信

一、背景及意義

隨著高校自習室的使用變得越來越緊張，周六周日等一些課外時間，經常看到同學們為了找個自習室在教學樓的各樓層之間穿梭，浪費寶貴的的學習時間，因此設計這樣一款能夠幫助同學們查詢、了解自習室人員實時數量的系統。

二、系統原理描述及架構

2.1系統總體設計方案

系統主要由設計五大模塊組成，激光對管檢測模塊專門用于教室門口人員進出的檢測，NRF24L01射頻通訊模塊主要承擔數據的傳輸任務，將采集到的人數信息按協議編碼后無線發送到單片機的數據處理模塊，單片機處理數據模塊將數據接收并解碼處理后通過串口通訊PL2303模塊將人員信息傳送到PC機，PC機WEB服務器模塊將數據存放到Mysql數據庫中，為學生的訪問提供服務。

2.2人員進出檢測的實現

人員進出檢測是系統最關鍵的部分。有三種方案：：教室的門口安裝刷卡機，同學在進出時進行刷卡；在座位下安裝壓力傳感器，當有人坐下時，傳感器記錄并傳遞信息；還有就是同時在門框的里邊和圍邊放置一個激光對管，通過單片機檢測里外探頭次信號變化的順序，來判別是進還是出，從而統計出教室內的人數。

經過討論與分析，第一種方法，很容易出現漏刷或替刷的現象，不容易監管；第二種方法安裝、使用復雜且成本較高，因為會經常坐、壓，很容易損壞；第三種方法系統結構簡單，只需在教室門口安裝探頭，就可以統計出教室內的總人數。

1、激光對管的檢測原理。激光對管由發射端和接收端組成。發射端使用出光為點狀且波長650nm（紅光）的普通激光管，接收端使用激光接收管IS0103。當發射端與接收端無人員通過時，激光束穩定照射接收管，接收管輸出0V低電平，當有人員通過使得光束被阻擋時，接收管輸出高電平并觸發單片機中斷。

2、人員進出的判斷。將一對發射管和接收管安裝在門的外側，另外一對發射管和接收管安裝在門的內側，用來識別人員的進出。人在進入教室前，兩對激光裝置正常工作；人在進門時，先阻斷門外的紅外線裝置，接著阻斷門內的紅外線裝置，STC89C52將數據加一，人出去時，正好與上述過程相反。

2.3數據的無線傳輸

檢測數據的傳輸采用NRF24L01射頻通訊模塊。NRF24L01是一款工作在2.4-2.5GHz世界通用ISM頻段的單片收發芯片，NRF24L01射頻通訊模塊的數據有效傳輸距離為250米，在教學樓中足以滿足信息傳輸的需要。

2.4串口通信模塊

數據與PC機之間的傳輸，采用PL2303模塊。該器件作為USB/RS232 雙向轉換器，一方面從主機接收USB 數據并將其轉換為RS232 信息流格式發送給外設，另一方面從RS232 外設接收數據轉換為USB 數據格式傳送回主機。與PC及相連的單片機利用NRF24L01接收數據后，判斷數據是哪個教室的信息，加工處理后將數據傳送到PC機。

2.5 PC機端WEB服務器環境的搭建

1、上位機的設計。PC機使用VB設計供用戶使用的圖形化界面的軟件，利用VB自帶的mscomm 控件，并把他的OnComm 事件設置為接收狀態，定義好COM口的波特率、傳輸數據的數據位個數等基本信息，并在后臺程序里加入用于更新操作Mysql數據庫的模塊。

2、服務器的安裝與調試。在PC機上安裝開源的WAMP5軟件。WAMP5是Apache+PHP+Mysql 集成環境，通過安裝WAMP5，可以在計算機上迅速建立WAMP的服務器環境。安裝完畢后PC機就可以當網站的服務器使用。每次有人外網訪問時Apache首先進行解析，php訪問Mysql數據庫獲取數據，最終將信息傳送給用戶。

3、服務器的外網訪問。搭建好的WEB服務器，只能在局域網環境下進行訪問。為了解決這一問題，我們下載花生殼軟件注冊申請了網站域名，讓該軟件為本機提供動態域名解析服務。進行簡單設置實現了外網的訪問。

三、結語

本系統在人流較小的情況下能較穩定、準確的實現教室人員進出的檢測，且系統功耗低，方便了同學們課余時間對空閑自習室的查找，提高了學校學校自習教室的利用率。