一种基于单片机的自习室人数统计系统的制作方法

本实用新型主要涉及智能控制领域，更具体地说，涉及一种基于单片机的自习室人数统计系统。

背景技术：

自习室是学生们学习的重要场所，选择合适的自习室对自习的同学来说是一件比较麻烦的事，更轻松地挑出一间人数较少的自习室是比较麻烦的，每次只有推门进去看看，才能知道里面有多少人，才能做出是否在这里自习的决定。这样不但不方便，也会影响到其他上自习的同学，同时对于自习室的管理工作也会带来很大的麻烦。通过此设备，管理人员可以很容易地了解自习室的利用情况，以适时适量地对自习室进行供电供暖的调节。从而达到对资源的合理利用，避免浪费。基于此，设计一种基于单片机的自习室人数统计系统，方便同学门查找理想的自习室，方便管理人员对教室人数的了解。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于单片机的自习室人数统计系统，通过刷卡识别的方式进入自习室，离开自习室时时只需按下开门按钮，红外检测模块与计数模块相配合进行自习室内人数的统计，检测自习室内的分贝数与温湿度值，进行环境信息的监测。

为解决上述技术问题，本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统包括刷卡采集模块、红外检测模块、分贝检测模块、温湿度检测模块、电源模块、单片机、开门按钮、继电器、门锁执行机构、显示模块、时钟模块、计数模块，通过刷卡识别的方式进入自习室，离开自习室时时只需按下开门按钮，红外检测模块与计数模块相配合进行自习室内人数的统计，检测自习室内的分贝数与温湿度值，进行环境信息的监测。

其中，所述刷卡采集模块的输出端连接着单片机的输入端；所述红外检测模块的输出端连接着单片机的输入端；所述分贝检测模块的输出端连接着单片机的输入端；所述温湿度检测模块的输出端连接着单片机的输入端；所述电源模块的输出端连接着单片机的输入端；所述开门按钮的输出端连接着单片机的输入端；所述单片机的输出端连接着继电器的输入端；所述继电器的输出端连接着门锁执行机构的输入端；所述单片机的输出端连接着显示模块的输入端；所述时钟模块的输出端连接着单片机的输入端；所述计数模块的输出端连接着单片机的输入端。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统所述单片机采用AT89C51单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统所述红外检测模块采用两组E18-D80NK反射式红外传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统所述温湿度检测模块采用SHT11温湿度传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统所述时钟模块采用DS1302时钟芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统所述分贝检测模块采用电容驻极式无指向性MIC。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统所述刷卡识别模块采用MTP-124K4模块。

控制效果：本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统，通过刷卡识别的方式进入自习室，离开自习室时时只需按下开门按钮，红外检测模块与计数模块相配合进行自习室内人数的统计，检测自习室内的分贝数与温湿度值，进行环境信息的监测。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统的单片机的电路图。

图3为本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统的红外检测模块的电路图。

图4为本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统的计数模块的电路图。

图5为本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统的温湿度检测模块的电路图。

图6为本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统的电源模块的电路图。

图7为本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统的时钟模块的电路图。

图8为本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统的显示模块的电路图。

图9为本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统的刷卡采集模块的电路图。

图10为本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统的开门按钮的电路图。

图11为本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统的分贝检测模块的电路图。

图12为本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统的继电器、门锁执行机构的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，本实施方式所述一种基于单片机的自习室人数统计系统包括刷卡采集模块、红外检测模块、分贝检测模块、温湿度检测模块、电源模块、单片机、开门按钮、继电器、门锁执行机构、显示模块、时钟模块、计数模块，通过刷卡识别的方式进入自习室，离开自习室时时只需按下开门按钮，红外检测模块与计数模块相配合进行自习室内人数的统计，检测自习室内的分贝数与温湿度值，进行环境信息的监测。

其中，所述刷卡采集模块的输出端连接着单片机的输入端，刷卡采集模块采用MTP-124K4模块，通过刷卡的方式采集卡片信息传送到单片机进行比较，根据比较结果控制继电器带动门锁执行机构动作，选择ASCII方式以及固定的9600bps输出RS232数据，数据输出端口直接连接在单片机上，刷卡识别模块的DATA0、DATA1端分别与单片机的P1.0、P1.1引脚相连接。

所述红外检测模块的输出端连接着单片机的输入端，红外检测模块采用两组E18-D80NK反射式红外传感器，安装在自习室门口，根据学生经过自习室门时遮挡两个红外线发射接收对管发出的红外线的不同时序，U2A、U2B、U2C、U2D是用CMOS集成的六反相反相放大器CD4069组成的放大滤波部分电路，U1是CD4013构成的CMOS双D触发器，U3A、U3B是CD4081四个2输入与门，这两部分与非门输出的两路传感器检测信号进行逻辑运算，最后在U3A、U3B的输出端BD1、BD2输出合适的电平信号，分别送至单片机的P1.2、P1.3引脚。

所述分贝检测模块的输出端连接着单片机的输入端，分贝检测模块采用电容驻极式无指向性MIC，将噪音声波转换为电压信号后，进入运放NE5532进行信号放大。运放使用12V直流电源，配合调节R3改变放大增益，使线性放大后的交流信号在-6V～6V之间，放大后的信号经过D1、R4组成的半波整流电路，检出0～+6V的直流脉冲信号，再经过C3滤除高次谐波后得到相对平滑的直流波动电平。R6和C4组成的RC时间常数约为0.1s，能够较快的反映出噪音信号的直流平均电压，保证了噪声检测的实时性，将处理后的数据通过M1口传送到单片机P1.4引脚。

所述温湿度检测模块的输出端连接着单片机的输入端，温湿度检测模块采用SHT11温湿度传感器，温湿度检测模块检测自习室内环境的温湿度，将检测到的温湿度值传送到显示模块上进行显示，SHT11温湿度传感器的SCK引脚为串行时钟输入，用于使单片机与温湿度检测模块的通讯同步，DATA引脚为串行数据，用于读取传感器数据，当向传感器发送命令时，DATA在SCK上升沿有效且在SCK高电平时必须保持稳定。DATA在SCK下降沿之后改变。为了确保通讯安全，DATA的有效时间在SCK上升沿之前和下降沿之后应该分别延长一段时间，当从传感器读取数据时，DATA在SCK变低以后有效，且维持到下一个SCK的下降沿，为避免信号冲突，单片机驱动DATA在低电平，需要一个外部的上拉电阻将信号提拉至高电平，温湿度检测模块的DATA引脚和SCK引脚分别连接到单片机的P0.0、P0.1引脚。

所述电源模块的输出端连接着单片机的输入端，电源模块通过将220V电压转换为5V电压为控制模块供电，家庭普遍采用220V电压作为标准电源，但是由于控制模块的工作电压为5V，通过电源模块将220V电压进行降压、滤波、稳压等转换成5V电压从VCC引脚输入到控制模块。

所述开门按钮的输出端连接着单片机的输入端，开门按钮采用单一按键，想要离开自习室时，按下墙上安装的开门按钮，控制门锁执行机构动作，开门按钮的SW1与单片机的P0.3引脚相连接。

所述单片机的输出端连接着继电器的输入端，继电器的输出端连接着门锁执行机构的输入端，继电器采用的继电器为五脚，工作电压为+5V直流电压，继电器常开触点的输出端接红色发光二极管。发光二极管是用来识别继电器是否动作的光指示信号，当继电器内部开关吸合至常闭触点时红色二极管不发光，表示门锁的启动装置可以正常运行；当刷卡识别模块检测到信息正确或是开门按钮被按下时由单片机控制继电器动作，使内部开关置于常开触点，此时红色发光二极管亮，红色发光二极管点亮表示客车已经被锁定无法正常运行，单片机的P0.2端口输出控制信号到继电器电路的OUTA口。

所述单片机的输出端连接着显示模块的输入端，显示模块显示检测模块检测到的自习室内的环境参数，分贝数和温湿度值，以及自习室内的人数、空座数和时间，显示模块采用LCD1602液晶显示屏，显示模块的数据端DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7与单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7引脚相连接，用来显示数据；显示模块的RS端(RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器)与单片机的P3.5引脚相连接，用来控制数据命令；显示模块的RW端(RW为读写信号线，高电平1时进行读操作，低电平0时进行写操作)与单片机的P3.6引脚相连接，用来控制读写操作；显示模块的使能端E(E端为使能端)与单片机的P3.7引脚相连接；单片机的P3.5、P3.6、P3.7引脚用于控制显示模块中的数码管的选通状态。

所述时钟模块的输出端连接着单片机的输入端，时钟模块采用DS1302时钟芯片，时钟芯片为单片机提供标准时间信号，单片机输出到显示模块上进行显示，起到提醒作用，DS1302中VCC1为后备电源，VCC2为主电源，在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由VCC1或VCC2两者中的较大者供电，当VCC2大于VCC1+0.2V时，VCC2给DS1302供电。当VCC2小于VCC1时，DS1302由VCC1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。DS1302时钟芯片的通讯接口由3个口线组成，即RST、SCLK、I/O，其中RST从低电平变成高电平启动一次数据传输过程，当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作，如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送；SCLK是时钟线，I/O是数据线，DS1302时钟芯片的3个口线，RST口与单片机的P3.2引脚相连接，SCLK口与单片机的P3.0引脚相连接，I/O口与单片机的P3.1引脚相连接。

所述计数模块的输出端连接着单片机的输入端，计数模块采用74160，计数模块统计红外检测模块检测到的红外信号，根据红外检测模块中两个反射式红外传感器被遮挡的时序确认该学生是出门还是进门，当确认为出门时，计数模块进行减计数，当确认为进门时，计数模块进行加计数，74160统计的个数通过QA、QB、QC、QD口输出到单片机的P0.4、P0.5、P0.6、P0.7引脚。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述单片机采用AT89C51单片机。所述AT89C51单片机从它内部的硬件到软件都有一套完整的按位操作系统，片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址20H～2FH，它既可作字节处理，也可作位处理。51单片机的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平(复位时，各I/O口均置高电)。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述红外检测模块采用两组E18-D80NK反射式红外传感器。反射式红外传感器采用光电元件作为检测元件的传感器，首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。红外传感器感受到外界信息时，产生低电平，当传感器的高低脉冲被单片机接收到时，单片机产生中断，并进行处理。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述温湿度检测模块采用SHT11温湿度传感器。SHT11温湿度传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号。传感器采用专利的CMOSens技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片，与14位的A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述时钟模块采用DS1302时钟芯片。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述刷卡识别模块采用MTP-124K4模块。MTP-125K4模块选择ASCII方式以及固定的9600bps输出RS232数据，感应距离为30cm，其输出数据端口直接连接门禁控制器的串口接收端。输出的数据格式为头码(02)+10ASCII数据+Checksum校验码+结束码(03)，事实上只需存储10位数据信息中的4位卡号。

本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统的工作原理为：本实用新型一种基于单片机的自习室人数统计系统，刷卡采集模块设置在自习室的门口，自习室内的环境参数，温湿度及噪声分贝，由温湿度检测模块及分贝检测模块进行监测，检测到的信号传送至单片机，单片机将检测的信号输出至显示模块中进行显示。当学生在自习室外的显示模块了解到室内信息后，通过刷学生卡的方式，控制门锁开启，可以进入自习室内。门口设置有红外检测模块，根据学生进出自习室遮挡红外检测模块两组红外传感器的时序，确定学生是进入自习室内，还是离开自习室，计数模块进行计数统计，将统计的数据显示在显示模块上。显示模块上还可以显示时间，方便学生合理安排学习任务。当学生要离开自习室时，只需按下开门按钮，单片机控制继电器动作，带动门锁执行机构动作，门锁开启。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。