标题 | 基于STM32的智能自习室系统设计 |
范文 | 刘天宇 郭欣平 韩涛 摘 要:本项目的研究背景是根据各个高校的自习室使用情况,自习室资源分配不合理现象普遍存在于全国各大高校,自习室的少数人占用整个教室,从而造成了大量的资源浪费,积少成多,将为学校增加不必要的经济负担。目前,图书馆智能占座系统在部分高校已经开始运用,但智能自习室系统几乎处于空缺状态。 本项目的目的是为了更有效的利用自习室的资源,体现出节能环保的特点,同时,也让同学体会到寻找自习室的便利。根据查阅资料可知当代大学教室大多有空调,白炽灯以及风扇。且学生自习时间大致为早上8点-11点,下午1点-5点,晚上6点-9点。那么倘若在这个时间段空调无间歇的工作,智能自习室系统可根据温度来控制空调的开关,从而节约能源,也使得自习室安排更加简便化、人性化和智能化。 关键词:自习室;智能;资源节约; 引? ? 言 自习室占座现象是长期困扰图书馆的一大难题。为此,图书馆尽管采取了一些整治措施,但未能从根本上解决问题,反而愈演愈烈。有的学生占座后并不用,而是害怕被别人占走;有的在座位上放置一些书物以示该座位有主;甚而在座位上贴有“有人”字条。于是,就会出现一种怪异现象:明明课余时间自习室学习的人数并不多,但后来者想找个合适的座位却很难,只好离开。有的同学在被占的座位上学习,“主人”来后理直气壮地让其离开,腾出座位,对方不肯,动辄引起冲突,乃至拳脚相加,破坏了自习室学习环境。而智能自习室则可以有效解决这一问题,使得在自习室学习变成一种享受。 1 绪论 1.1 现状 大学生自学时间逐渐增多,考研和对其他课程的研究导致学生大多时间均以图书馆自习为主。部分学生在自习室占座,便于自己学习,为同学占座,他们互相帮助,结成同盟。占座后因同学没来,而使座位空着,却不让别人坐。为此,学生之间因占座时常发生口角,甚至导致一些严重后果。一些没有座位的读者对管理人员抱怨,认为图书馆工作人员管理不力,使图书馆的服务工作处于相当困难的境地。 1.2 存在的问题及对策 针对自习室种种情况,根据在图书馆自习室多天的切身体会和感受,结合实际试从以下几个方面对图书馆学生占座行为进行剖析,并提出几项治理措施和对策: 1.通过教室内安装的摄像头,精确测出教室内人数。 2.教室内安装麦克风,测得教室安静程度。 3.主单片机将从各模块接收的数据进行处理。 4.主单片机控制通信模块将测得数据分别传给,控制LCD的单片机,以及云端。 5.储存卡记录教室使用日志信息,及录像数据。 5.LCD显示教室内人数,及使用情况。 6.各个教室云端数据推送至终端(公众号或小程序)。 2 系统整体方案设计 2.1 系统设计 摄像头采集信息,统计人数,侦测异常,麦克风采集声音,来判断自习室的环境噪声,两者都可以实时对自习室进行监控,并把采集到的信息传给主控制器,采用自行算法进行运算,存储在存储卡里,然后通过无线通讯上传到云端服务器,并把信息智能推送给客户,客户可以通过微信公众号或小程序进行查看,学生也可以通过从控制器控制的LCD端查看自习室的座位情况以及状态,从而根据自己的需求选择自习室。 2.2 单片机模块 单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit),它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。 2.3 无线通讯模块 無线通讯模块是基于GPRS网络研发的数据通讯产品,多安装在监控子站。监控子站现场设备通过GPRS模块和监控中心互联,远程传输数据,实现监控子站与监控中心的通信。 2.4 显示模块 显示模块是用来显示采集到的数据,信息以及一些功能反馈。 2.5 采集存储模块 采集存储模块是通过外部传感器,把外界信号(例如声音,图像)传送给单片机,进行运算,并存储在存储卡中。 3 系统整体方案与硬件设计 3.1 单片机选择 STM32是基于ARM Cortex M处理器内核的32位闪存微控制器,它融合高性能、实时性、数字信号处理、低功耗、低电压于一身,同时保持高集成度和开发简易的特点。业内最强大的产品阵容,基于工业标准的处理器,大量的软硬件开发工具,让STM32单片机成为各类中小项目和完整平台解决方案的理想选择。 3.2 无线通讯模块选择 使用AT功能之前,模块内必须有AT的固件,每个模块的生产厂商都会对官方的AT固件做一些修改和删减,但是其最核心的AT指令功能都是相同的。我们买的ESP8826模块一般都有刷好的固件,所以不用自己刷固件。该模块支持标准的IEEE802.11 b/g/n 协议,完整的TCP/IP协议栈。用户可以使用该模块为现有的设备添加联网功能,也可以构建独立的网络控制器。 3.3 显示模块选择 LCD ( Liquid crystal Display 的简称)液晶显示器。 LCD的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒,下基板玻璃上设置TFT(薄膜晶体管),上基板玻璃上设置彩色滤光片,通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向,从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。 3.4 采集存储模块选择 SD卡(Secure Digital Memory Card)是一种基于半导体快闪记忆器的记忆设备,由于它体积小、数据传输速度快、可热插拔等优良特性,被广泛地应用于便携式装置上。 麦克风把外界的声音采集到,并传给单片机,进行处理,从而进行判断。 摄像头进行实时监控,侦测异常,可有效达到监控要求。 3.5 电源电路设计 供电电路是整个系统的核心部分,所以设计一个合适的电源是非常重要的,本设计中为3.3V,5V,12V,24V供电(整流后)。分别选择的稳压电源为AMS1117-3.3V,LM7805,LM7812,LM2596。220V的交流电经过降压整流,低频滤波、高频滤波之后输出稳定直流电压作为系统的工作电源。 4 结 论 本项目的研究背景是根据各个高校的自习室使用情况,全国各大高校都有着自习室资源分配不合理的现象,自习室的一部分人占用整个教室,从而造成了大量的资源浪费,不仅影响别人的学习,还为学校增加不必要的经济负担。 智能自习室系统不仅人性化、智能化,还为图书馆的管理人员和在校学生提供了便捷,在最大程度上节约资源,有效利用资源,实现资源利用最大化。使得学生在自习室自修学习,不用抢座位,大家一起文明自习。 参考文献: [1]智能照明系统专利申请发展现状及趋势[J]. 宁善庆,亢荣,吴平.? 电器工业. 2018(12) [2]基于单片机的教室智能照明系统的仿真设计[J]. 徐亮,刘勇,张潇杨.? 仪器仪表用户. 2018(12) [3]高校自习室座位管理系统的开发[J]. 魏倩,刁振峰,马宝琳,吕明茹.? 科技资讯. 2017(16) |
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