基于單片機的太陽能人數(shù)統(tǒng)計系統(tǒng)設計

邵婷婷， 任 蒙 ，張 瑤

（1.延安大學 信息學院，陜西 延安716000；2.陜西烽火通信集團有限公司 陜西 寶雞 721006；3.西安理工大學 自動化與信息工程學院，陜西 西安 710048）

目前，我國各大高校教室管理系統(tǒng)基本處于人工管理階段，費時費力，加之上課教室不固定，存在學生找自習教室難，教師上課易受打擾等弊端[1]。另外教師上課考勤還停留在點名、數(shù)人階段，占用了上課和做實驗的時間[2]。為此，文中基于AT89S52單片機研制了一款人數(shù)統(tǒng)計系統(tǒng)。實驗測試表明，設計的樣機系統(tǒng)實現(xiàn)了對教室當前人數(shù)的準確實時統(tǒng)計，可為廣大師生提供便利，便于教室管理系統(tǒng)走向智能化，同時采用太陽能作為供電能源，也響應了當今社會低碳節(jié)能環(huán)保的倡導，可廣泛應用于各大高校的教室、實驗室管理系統(tǒng)，另外，該系統(tǒng)經(jīng)過改進還可用于銀行、車站等多窗口公共場所。

1 系統(tǒng)方案設計

目前，我國許多高校上課、做實驗將考勤作為平時教學考核的一部分，也是學校對學生安全排查工作的一項措施，目前停留在課前點名或數(shù)人的人工管理階段；火車站售票點，尤其在春運等時期，購票人數(shù)極多，常有連夜排隊購票的情況出現(xiàn)。為了減少教師上課考核出勤的工作量，迅速掌握缺勤人數(shù)，以及減少排隊等候的盲目性，本系統(tǒng)設計了一款基于單片機的人數(shù)統(tǒng)計系統(tǒng)。當有人進出教室、售票廳等場地時，紅外檢測模塊會產(chǎn)生電壓信號并傳遞給單片機控制模塊，單片機對此信號進行處理，自動分辨進、出兩種狀態(tài)，并做出相應的加減處理，通過LED實時顯示出當前場地的總人數(shù)，同時單片機通過串口將場地人數(shù)的相關信息傳送給PC機保存，以留下完整的記錄。師生通過LED或PC機可以清楚的了解到本場地當前的人數(shù)狀態(tài)，從而能夠更好的維護課堂秩序，使教室資源得到最充分的利用。

本系統(tǒng)采用太陽能作為供電能源，AT89S52單片機作為控制芯片，主要包括電源模塊、紅外檢測模塊、控制模塊、顯示模塊等。其結構框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 電源模塊

圖1 系統(tǒng)結構框圖Fig.1 System structure diagram

為響應當今社會低碳節(jié)能環(huán)保的倡導，同時也為節(jié)省設計成本，本設計電源部分由太陽能電池板、蓄電池和穩(wěn)壓電路3部分組成。其中蓄電池作為系統(tǒng)供電電源，白天有光照情況下太陽能電池板可吸收太陽能為蓄電池充電，使之能夠全天候為系統(tǒng)提供電量。本設計使用的太陽能電池板規(guī)格為9 V 170 mA[4]，同時為了使系統(tǒng)供電電壓穩(wěn)定，本設計將經(jīng)太陽能充電的蓄電池通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，再向單片機供電。該電源模塊的框圖如圖2所示。

圖2 電源模塊框圖Fig.2 Power supply module diagram

2.2 紅外檢測模塊

本設計采用兩對對射式紅外傳感器作為檢測裝置，分別識別目標的進出兩種狀態(tài)，該傳感器精確度高，檢測距離較大，其結構如圖3所示。

圖3 對射式紅外傳感器示意圖Fig.3 Infrared sensor diagram

當有人進入教室等場所時，目標先觸及1號傳感器，2號傳感器置高電平，此時1號傳感器將脈沖送入控制模塊并完成加1功能，目標離開后恢復高電平狀態(tài)；當有人離開時，目標先觸及2號傳感器，1號傳感器置高電平，此時2號傳感器將脈沖送入控制模塊并完成減1功能，目標離開后恢復高電平狀態(tài)。

2.3 主控模塊

本設計采用AT89S52單片機作為主控芯片。該芯片算術運算功能強，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且其功耗低、體積小、技術成熟、成本低，產(chǎn)品性價比高，滿足系統(tǒng)的設計需求。本系統(tǒng)中主控芯片AT89S52發(fā)出不斷檢測1號、2號紅外傳感器傳過來的信號，若檢測到1號紅外傳感器為低電平，單片機將完成加1功能，若檢測到2號紅外傳感器為低電平，單片機將完成減1功能，同時將累積的數(shù)目送顯示模塊顯示，并經(jīng)串口送PC機顯示保存。

2.4 顯示模塊

本設計顯示部分采用8段共陽極數(shù)碼管7SEG-MPX4-CA。當紅外對管檢測到目標進出時，單片機根據(jù)檢測電平的高低轉換，進行加1或減1操作，數(shù)碼管將顯示教室等場所的當前人數(shù)。

3 系統(tǒng)軟件設計

本設計軟件部分采用模塊化設計，以WAVE6000作為軟件開發(fā)平臺，使用與之配合較好的匯編語言編寫程序，主要由主程序、紅外檢測子程序、顯示子程序和串口通信子程序等組成，其主程序流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流圖Fig.4 Main program flow chart

4 結束語

本設計的人數(shù)統(tǒng)計系統(tǒng)主要針對目前各大高校的教室、實驗室以及車站等售票場所，本著節(jié)能減排的原則，采用太陽能作為供電能源，以AT89S52單片機作為控制芯片，實時將目標場所的人數(shù)信息送至數(shù)碼管并顯示，同時通過單片機串口將目標場所人數(shù)信息傳送給PC機保存，以留下完整的記錄。設計的樣機系統(tǒng)經(jīng)實驗表明，實現(xiàn)了對目標場所人數(shù)的實時統(tǒng)計，可靠性高且達到了良好的效果，同時采用太陽能作為供電能源，更具節(jié)能減排特色。

[1]王強，馮燕.基于顏色和形狀信息的快速人數(shù)統(tǒng)計方法[J].計算機測量與控制，2010（9）：2157-2759.WANG Qiang，F(xiàn)ENG Yan.A fast people counting algorithm based on fusion of color and shape information[J].Computer Measurement&Control，2010（9）:2157-2759.

[2]王建鵬，張聰.基于單片機的教室人數(shù)統(tǒng)計系統(tǒng)設計[J].民營科技，2011（11）:331.WANG Jian-peng，ZHANG Cong.Design of statistics system of people in classroom based on MCU[J].Private Science and Technology，2011（11）:331.

[3]馬蔚云，馬新春，李劍.工業(yè)企業(yè)節(jié)能算法研究[J].電子設計工程，2010（12）:71-74.MA Wei-yun，MA Xin-chun，LI Jian.Research of industrial enterprise energy-saving algorithms[J].Electronic Design Engineering，2010（12）:71-74.

[4]廣州兆天科技.9 V 170 mA太陽能電池板使用說明[EB/OL]http://www.zhaotiansolar.cn/.

[5]Atmel公司.AT89S52單片機數(shù)據(jù)手冊.[EB/OL]http://www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89s52_ds.pdf.Atmel Company.The AT89S52 data sheet.[EB/OL]http://www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89s52_ds.pdf.

[6]邊春元.單片機應用開發(fā)實用子程序[M].北京:人民郵電出版社，2005.