校園天使

摘 要

該設(shè)計(jì)是基于STM32與微信的教室人流動(dòng)態(tài)采集系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)在高校教學(xué)樓大廳實(shí)時(shí)顯示各教室人數(shù)、剩余空座位數(shù)量，并且把數(shù)據(jù)通過Internet 發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器，用戶可通過掌中通信設(shè)備關(guān)注微信公眾賬號(hào)隨時(shí)隨地查詢相關(guān)信息。

關(guān)鍵字：STM32，網(wǎng)絡(luò)通信，以太網(wǎng)，微信

1 作品介紹

1.1 作品總體框架

為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各教室人數(shù)情況，并在教學(xué)樓大廳顯示出來的功能。同時(shí)讓高校學(xué)生老師可以利用我們隨身攜帶的通信設(shè)備中的微信客戶端方便快捷地進(jìn)行查詢。整個(gè)作品可分為教室人數(shù)信息采集模塊，無線發(fā)送模塊，LCD顯示模塊，網(wǎng)絡(luò)通信模塊，微信模塊以及遠(yuǎn)程服務(wù)器等。作品的總體框架如下圖所示：

1.2 背景分析

自習(xí)教室，與高校學(xué)生老師的日常工作學(xué)習(xí)各個(gè)方面息息相關(guān)，然而在現(xiàn)實(shí)生活中，學(xué)生經(jīng)常會(huì)因?yàn)檎也坏阶粤?xí)教室或座位而浪費(fèi)很多時(shí)間，影響自習(xí)的興致，尤其是在每學(xué)年的考試月，自習(xí)人數(shù)很多，座位缺乏，學(xué)生必須要趕往每棟教學(xué)樓各個(gè)教室去尋找自習(xí)座位，繁瑣沒有效率，不僅浪費(fèi)大量時(shí)間，而且還打擾了其他同學(xué)的學(xué)習(xí)。另外，高校學(xué)生或老師在平時(shí)要開展班會(huì)等活動(dòng)也很難找到空教室，極大地降低了學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情，同時(shí)也影響了老師們的工作情緒。所以我們就想就這一在全國(guó)各大高校普遍存在的現(xiàn)象做一個(gè)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)教室人數(shù)以及能通過我們?nèi)粘Ｉ钪械目纱┐髟O(shè)備方便快捷地查詢各教學(xué)樓各教室人數(shù)信息的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。以方便廣大學(xué)生老師的日常工作和學(xué)習(xí)。

1. 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)高速增長(zhǎng)，2014年中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)2134.8萬億元
2. 智能手機(jī)的大面積普及，2014年中國(guó)智能手機(jī)出貨量達(dá)到3.9億臺(tái)
3. 微信的迅速發(fā)展，截至2014年國(guó)內(nèi)微信用戶達(dá)到5億

1.3 功能與指標(biāo)

高校學(xué)生，老師在進(jìn)入教學(xué)樓大廳時(shí)就可以看到通過LCD顯示屏實(shí)時(shí)顯示的該教學(xué)樓各教室人流數(shù)據(jù)信息（教室容量，教室當(dāng)前自習(xí)人數(shù)，教室剩余可自習(xí)座位），同時(shí)，通過微信公眾平臺(tái)的接入，學(xué)生和老師通過隨身攜帶的手機(jī)及其它電子通信設(shè)備關(guān)注我們的微信公眾賬號(hào)就可以在不到教學(xué)樓的情況下隨時(shí)隨地地查詢了解自習(xí)室的座位信息，而不需要趕往各個(gè)教室去看，可以方便快捷地選擇時(shí)間及教室。具有非常好的互動(dòng)性，解決了找自習(xí)室難的問題，提高了高校學(xué)生的時(shí)間利用率和學(xué)習(xí)的熱情，方便了自習(xí)室的使用與管理。

1.4 特色與應(yīng)用市場(chǎng)

自習(xí)教室直接關(guān)系著高校學(xué)生老師的日常工作學(xué)習(xí)，但是如何才能高效便捷得為學(xué)生老師提供自習(xí)教室方面的相關(guān)信息呢？目前國(guó)內(nèi)外還沒有就此類問題形成全面系統(tǒng)的解決措施。該設(shè)計(jì)為高校學(xué)生老師學(xué)習(xí)及工作帶來極大便利同時(shí)使自習(xí)室的使用與管理智能化。可建立全國(guó)高校教室全面智能化管理系統(tǒng)。

1. 設(shè)計(jì)特色

將智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接入Internet，讓信息更加公開化，簡(jiǎn)易化和生活化。使用隨身攜帶設(shè)備，微信公眾平臺(tái)，可以24小時(shí)自動(dòng)為學(xué)生提供信息，具有非常好的互動(dòng)性，解決找自習(xí)室難的問題，同時(shí)也增加了學(xué)習(xí)的趣味性，方便了自習(xí)室的使用和管理。

2. 安全與成本 該設(shè)計(jì)整體體積小，重量輕，能耗低。成本低廉，設(shè)計(jì)穩(wěn)定性強(qiáng)，智能快捷。

3. 應(yīng)用范圍多領(lǐng)域廣 目前國(guó)內(nèi)外還沒有此類完善的教室智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，因此該設(shè)計(jì)可廣泛地應(yīng)用于全國(guó)各大高校，需求大。同時(shí)該系統(tǒng)核心是微信遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，不僅僅可用在監(jiān)測(cè)人數(shù)信息，凡是涉及智能監(jiān)測(cè)方面的都可以用到，例如草原羊圈，牛圈，會(huì)議室，停車場(chǎng)等等。應(yīng)用前景非常廣闊。

2 實(shí)現(xiàn)方案

2.1 系統(tǒng)方案

該系統(tǒng)主要由STM32，ARM系列芯片，紅外傳感器，24l01無線發(fā)送，LCD顯示屏，網(wǎng)絡(luò)通信模塊，微信，遠(yuǎn)程服務(wù)器等組成。各個(gè)教室節(jié)點(diǎn)與大廳主控單片機(jī)組成局域網(wǎng)，叢機(jī)教室系統(tǒng)通過紅外激光傳感器對(duì)各教室人數(shù)信息變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集，然后將數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)發(fā)給主控單片機(jī)，并通過LCD顯示屏在教學(xué)樓大廳實(shí)時(shí)顯示出來，然后主控單片機(jī)連接到Internet將數(shù)據(jù)發(fā)送給北京的遠(yuǎn)程服務(wù)器。就可以通過微信服務(wù)器在用戶APP聊天窗口中顯示教學(xué)樓各教室人數(shù)信息，同時(shí)用戶也可以通過點(diǎn)擊相應(yīng)的自定義菜單，進(jìn)入網(wǎng)頁，網(wǎng)頁采用Ajax技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的刷新，以實(shí)時(shí)顯示出各教室空座位的情況。供用戶根據(jù)自己的實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

2.2 實(shí)現(xiàn)原理

2.2.1 教室人數(shù)信息采集模塊

紅外傳感器對(duì)人的信號(hào)進(jìn)行感應(yīng)，通過高低電平的變化以及兩個(gè)傳感器先后電平變化順序來實(shí)現(xiàn)對(duì)人數(shù)計(jì)數(shù)與判斷進(jìn)出教室的目的，從而達(dá)到對(duì)教室人流信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集的效果。

2.2.2 無線傳輸模塊

24l01，將各教室當(dāng)前人數(shù)信息實(shí)時(shí)無線傳輸至教學(xué)樓大廳主機(jī)。實(shí)現(xiàn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)教室與教學(xué)樓大廳主機(jī)之間的通信。簡(jiǎn)單高效。

2.2.3 LCD顯示模塊

LCD屏幕，在高校各教學(xué)樓大廳安裝此屏幕，實(shí)時(shí)顯示該教學(xué)樓各教室當(dāng)前人數(shù)座位信息，讓高校學(xué)生與老師在進(jìn)入教學(xué)樓大廳時(shí)就可以直觀地了解各教室當(dāng)前人數(shù)信息。

2.2.4 網(wǎng)絡(luò)通信模塊

主機(jī)接收各教室系統(tǒng)發(fā)送來的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳送至以太網(wǎng)模塊，以太網(wǎng)模塊使用UDP協(xié)議，將主機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)發(fā)送到指定的Internet主機(jī)。2.2.5 微信模塊

微信服務(wù)器上運(yùn)行一個(gè)UDP進(jìn)程，用于接收來自以太網(wǎng)模塊的信息。UDP進(jìn)程接收到數(shù)據(jù)之后，觸發(fā)服務(wù)器上的另一PHP對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。用戶點(diǎn)擊微信公眾平臺(tái)下方的自定義菜單，微信APP會(huì)將這一事件以特定的數(shù)據(jù)報(bào)形式發(fā)送至微信服務(wù)器，微信服務(wù)器接收到這個(gè)數(shù)據(jù)之后，轉(zhuǎn)發(fā)給用戶自定義的另一服務(wù)器對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，用戶服務(wù)器在對(duì)數(shù)據(jù)處理完成之后，給微信服務(wù)器一個(gè)響應(yīng)數(shù)據(jù)報(bào)，微信服務(wù)器接收到后下發(fā)到用戶客戶端，用戶APP聊天窗口中即出現(xiàn)了其所需要的信息。同時(shí)用戶也可以點(diǎn)擊相應(yīng)的自定義菜單，進(jìn)入網(wǎng)頁，網(wǎng)頁采用Ajax技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)刷新，以實(shí)時(shí)展示出教室空座位的情況。

3 性能測(cè)試

3.1 測(cè)試方案

在教學(xué)樓的系統(tǒng)模型中，101，102分別代表兩個(gè)節(jié)點(diǎn)教室，我們用透明長(zhǎng) 棒的進(jìn)出來代表學(xué)生的進(jìn)出，從而獲取教室人流數(shù)據(jù)信息的變化。

3.2 測(cè)試數(shù)據(jù)

當(dāng)有一個(gè)學(xué)生進(jìn)入到教室時(shí)，教室從機(jī)顯示屏上的人數(shù)自動(dòng)加一，教學(xué)樓大廳主屏上的人數(shù)也相應(yīng)加一，同時(shí)，微信上也可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確查詢到相應(yīng)人數(shù)的變化。同理，當(dāng)教室出來一個(gè)人時(shí)，各顯示屏及微信上也將實(shí)時(shí)顯示出人流數(shù)據(jù)信息的動(dòng)態(tài)變化。

3.3 測(cè)試結(jié)果分析

教室從機(jī)，大廳主機(jī)，微信服務(wù)器及客戶端數(shù)據(jù)，各處人流數(shù)據(jù)信息的動(dòng)態(tài)變化相同，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)教室人數(shù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)智能監(jiān)測(cè)。

4 創(chuàng)新性

1. 該設(shè)計(jì)使用戶只要通過掌中微信設(shè)備就可方便快捷地了解自習(xí)室教室座位信息，很好的解決了高校學(xué)生老師找座位難的問題，同時(shí)也方便了自習(xí)室的使用與管理。相較于學(xué)生前往各棟教學(xué)樓各個(gè)教室尋找座位，它的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是極大地方便了高校老師學(xué)生的日常工作學(xué)習(xí)，提高了工作效率。

2. 目前國(guó)內(nèi)外還沒有此類完善的教室智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，因此該設(shè)計(jì)可廣泛地應(yīng)用于全國(guó)各大高校，需求大。可建立全國(guó)高校教室全面智能化管理系統(tǒng)。應(yīng)用前景非常廣闊，同時(shí)擴(kuò)展性強(qiáng)，可以運(yùn)用到其他相關(guān)領(lǐng)域，如養(yǎng)殖系統(tǒng)的智能監(jiān)測(cè)，草原羊圈，會(huì)議室，停車場(chǎng)等等。

5 總結(jié)

該作品具有非常好的互動(dòng)性，不僅解決了找自習(xí)室難的問題，提高了高校學(xué)生的時(shí)間利用率和學(xué)習(xí)的熱情，方便了自習(xí)室的使用與管理，而且設(shè)計(jì)整體體積小，重量輕，能耗低。成本低廉，設(shè)計(jì)穩(wěn)定性強(qiáng)，智能快捷。目前國(guó)內(nèi)外還沒有就此類全面的教室智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)可廣泛應(yīng)用于全國(guó)各大高校，可建立高校教室全面智能化管理系統(tǒng)。同時(shí)，該系統(tǒng)核心是微信遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，不僅僅可用在監(jiān)測(cè)人數(shù)信息，凡是涉及智能監(jiān)測(cè)方面的都可以用到，例如草原羊圈，牛圈，會(huì)議室，停車場(chǎng)等等。應(yīng)用前景非常廣闊。

6 ?演示

教學(xué)樓功能展示

微信功能介紹

微信界面

本文是之前做的項(xiàng)目，萬物智能，萬物互聯(lián)，希望對(duì)大學(xué)生有一些啟發(fā)作用，我們下一期，再見!