一种基于AT89S51单片机的教室状态指示系统论文和设计-张泽鹏

全文摘要

本实用新型涉及物联网技术，具体涉及一种基于AT89S51单片机的教室状态指示系统，包括教室、上位机，包括：AT89S51单片机、人体红外检测模块、按键模块、显示模块和无线通信模块；人体红外检测模块与AT89S51单片机引脚P2.0‑P2.3相连接；按键模块与AT89S51单片机引脚P3.0‑P3.7相连接；显示模块与AT89S51单片机引脚P0.0‑P0.7及引脚P1.0‑P1.4相连接；无线通信模块与AT89S51单片机引脚P1.5‑P1.7及引脚P2.5‑P2.7相连接；人体红外检测模块安装于教室门上；无线通信模块与上位机无线连接。该系统能够根据需要有的放矢地进行教室状态指示、出勤率与剩余座位统计，从而实现自习室的合理有效利用，给学生带来极大的便利，是一种节能环保、成本低廉的教室状态指示系统。

主设计要求

1.一种基于AT89S51单片机的教室状态指示系统，包括教室、上位机，其特征是，包括：AT89S51单片机、人体红外检测模块、按键模块、显示模块和无线通信模块；人体红外检测模块与AT89S51单片机引脚P2.0-P2.3相连接；按键模块与AT89S51单片机引脚P3.0-P3.7相连接；显示模块与AT89S51单片机引脚P0.0-P0.7及引脚P1.0-P1.4相连接；无线通信模块与AT89S51单片机引脚P1.5-P1.7及引脚P2.5-P2.7相连接；人体红外检测模块安装于教室门上；无线通信模块与上位机无线连接。

设计方案

2.如权利要求1所述的基于AT89S51单片机的教室状态指示系统，其特征是，人体红外检测模块包括第一、第二、第三、第四红外检测传感器HC-SR505，第一、第二红外检测传感器HC-SR505分别安装于教室门外左右两侧，第三、第四红外检测传感器HC-SR505分别安装于教室门内左右两侧；第一、第二、第三、第四红外检测传感器HC-SR505的VCC引脚分别接12V电源并加5kΩ上拉电阻，DATA引脚分别接AT89S51单片机引脚P2.0-P2.3，GND引脚接地；人体红外检测模块用于检测进出教室的人数。

3.如权利要求1所述的基于AT89S51单片机的教室状态指示系统，其特征是，按键模块采用矩阵键盘，矩阵键盘与AT89S51单片机引脚P3.0-P3.3相连接，矩阵按键接1kΩ上拉电阻连接到5V电源；按键模块用于执行不同按键指令相应的操作。

4.如权利要求1所述的基于AT89S51单片机的教室状态指示系统，其特征是，显示模块采用液晶显示器SMG12864，液晶显示器SMG12864的DB0-DB7引脚与AT89S51单片机引脚P0.0-P0.7相连接，并接1kΩ上拉电阻连接到5V电源，液晶显示器SMG12864的VCC与RST引脚接5V电源，液晶显示屏SMG12864的引脚E、RS、R\/W、CS1、CS2引脚分别与AT89S51单片机的引脚P1.0-P1.4相连接，液晶显示屏SMG12864的Vout引脚接10kΩ的可变电阻到地，可变电阻由液晶显示屏SMG12864的Vo引脚控制；显示模块用于显示教室状态信息。

5.如权利要求1所述的基于AT89S51单片机的教室状态指示系统，其特征是，无线通信模块采用无线通信器件nRF24L01P，无线通信器件nRF24L01P的引脚MOSI、MOSO、SCK分别与AT89S51单片机的引脚P1.5-P1.7相连接，无线通信器件nRF24L01P的引脚CE、CSN、IRQ分别与AT89S51单片机的引脚P2.5-P2.7相连接，无线通信器件nRF24L01P的引脚GND接地，无线通信器件nRF24L01P的引脚VCC接5V电源；无线通信模块用于将教室状态信息传递给上位机。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于物联网技术领域，尤其涉及一种基于AT89S51单片机的教室状态指示系统。

背景技术

近年来，随着高校不断的扩招，高校学生人数不断增加，而各高校内的教室资源无法得到有效利用，学生为寻找自习室浪费了很多时间。

目前，在很多高校中由于自习室的位置不确定，学生通常需要逐个教室去找，并且可能在自习中有部分教室还会用于上课，学生被迫更换教室进行自习，对学习效率有着极大的影响。同时，由于自习室的位置无法确定，很多自习室的人数较少，教室资源没有得到有效的利用。上课时，教师也经常为统计出勤率而浪费了时间。

如今随着科技水平的提高，人体红外检测技术被广泛应用，它的成本低，安装方便，安全可靠。希望此项设计能够使高校的教室资源得到有效利用，为老师和学生提供便利，建立更好的学习环境。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种教室状态指示系统，并根据上课模式与自习模式进行出勤率与剩余座位的统计，进行实时显示，为学生和老师提供了极大的便利。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于AT89S51单片机的教室状态指示系统，包括教室、上位机，包括：AT89S51单片机、人体红外检测模块、按键模块、显示模块和无线通信模块；人体红外检测模块与AT89S51单片机引脚P2.0-P2.3相连接；按键模块与AT89S51单片机引脚P3.0-P3.7相连接；显示模块与AT89S51单片机引脚P0.0-P0.7及引脚P1.0-P1.4相连接；无线通信模块与AT89S51单片机引脚P1.5-P1.7及引脚P2.5-P2.7相连接；人体红外检测模块安装于教室门上；无线通信模块与上位机无线连接。

在上述的基于AT89S51单片机的教室状态指示系统中，人体红外检测模块包括第一、第二、第三、第四红外检测传感器HC-SR505，第一、第二红外检测传感器HC-SR505分别安装于教室门外左右两侧，第三、第四红外检测传感器HC-SR505分别安装于教室门内左右两侧；第一、第二、第三、第四红外检测传感器HC-SR505的VCC引脚分别接12V电源并加5kΩ上拉电阻，DATA引脚分别接AT89S51单片机引脚P2.0-P2.3，GND引脚接地；人体红外检测模块用于检测进出教室的人数。

在上述的基于AT89S51单片机的教室状态指示系统中，按键模块采用矩阵键盘，矩阵键盘与AT89S51单片机引脚P3.0-P3.3相连接，矩阵按键接1kΩ上拉电阻连接到5V电源；按键模块用于执行不同按键指令相应的操作。

在上述的基于AT89S51单片机的教室状态指示系统中，显示模块采用液晶显示器SMG12864，液晶显示器SMG12864的DB0-DB7引脚与AT89S51单片机引脚P0.0-P0.7相连接，并接1kΩ上拉电阻连接到5V电源，液晶显示器SMG12864的VCC与RST引脚接5V电源，液晶显示屏SMG12864的引脚E、RS、R\/W、CS1、CS2引脚分别与AT89S51单片机的引脚P1.0-P1.4相连接，液晶显示屏SMG12864的Vout引脚接10kΩ的可变电阻到地，可变电阻由液晶显示屏SMG12864的Vo引脚控制；显示模块用于显示教室状态信息。

在上述的基于AT89S51单片机的教室状态指示系统中，无线通信模块采用无线通信器件nRF24L01P，无线通信器件nRF24L01P的引脚MOSI、MOSO、SCK分别与AT89S51单片机的引脚P1.5-P1.7相连接，无线通信器件nRF24L01P的引脚CE、CSN、IRQ分别与AT89S51单片机的引脚P2.5-P2.7相连接，无线通信器件nRF24L01P的引脚GND接地，无线通信器件nRF24L01P的引脚VCC接5V电源；无线通信模块用于将教室状态信息传递给上位机。

本实用新型的有益效果：能根据需要进行教室状态的指示，并且可帮助统计出勤率与剩余座位数，具有结构简单、环保节能、性价比高、稳定性好等优点，是一种具有多功能的教室状态指示系统。

附图说明

图1：为本实用新型一个实施例的电路结构示意图；

图2：为本实用新型一个实施例的AT89S51单片机引脚图；

图3：为本实用新型一个实施例的人体红外检测模块电路图；

图4：为本实用新型一个实施例的按键模块电路图；

图5：为本实用新型一个实施例的显示模块电路图；

图6：为本实用新型一个实施例的无线通信模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。

本实施例是通过以下技术方案来实现的，如图1所示，一种基于AT89S51单片机的教室状态指示系统，包括：AT89S51单片机、人体红外检测模块、按键模块、显示模块、无线通信模块。人体红外检测模块与AT89S51单片机引脚P2.0-P2.3相连接；按键模块与AT89S51单片机引脚P3.0-P3.7相连接；显示模块与AT89S51单片机引脚P0.0-P0.7及引脚P1.0-P1.4相连接；无线通信模块与AT89S51单片机引脚P1.5-P1.7及引脚P2.5-P2.7相连接。

如图2所示，采用AT89S51单片机，具有低功耗，高性能，性价比高的优点。AT89S51单片机用于接收人体红外检测模块与按键模块所发送过来的信号，经过处理后，通过显示模块实时显示相关信息，并将各教室的信息通过无线通信模块传递给上位机进行汇总。

如图3所示，本实施例的人体红外检测模块包括第一、第二、第三、第四HC-SR505红外检测传感器，第一、第二、第三、第四HC-SR505红外检测传感器的VCC引脚分别接12V电源并加5kΩ上拉电阻，DATA引脚分别接AT89S51单片机引脚P2.0-P2.3，GND引脚接地。红外检测传感器HC-SR505使用简单，在检测到人体时，HC-SR505红外检测传感器的DATA引脚会输出高电平，未检测到人体时，HC-SR505红外检测传感器的DATA引脚会输出低电平，将HC-SR505红外检测传感器的DATA引脚的数据传递给AT89S51单片机引脚P2.0-P2.3。在实际操作中，在教室门的外侧左右各安装第一、第二红外检测传感器HC-SR505，教室门的内侧也安装第三、第四红外检测传感器HC-SR505，根据内外监测到的先后顺序能够判断进出，通过左右两个红外检测传感器可以提高准确率。

人体红外检测模块用于检测进出教室的人数，根据门内侧与门外侧人体红外检测传感器检测到人的先后顺序能够判断进入教室还是走出教室，将信号传递给单片机，有人进教室进行加计数，有人出教室进行减计数，计算教室内的剩余人数，在上课模式下能够计算出勤率，在自习模式下能够计算当前教室的剩余座位数，并显示在显示器上。

如图4所示，本实施例的按键模块包括矩阵键盘，矩阵键盘与AT89S51单片机引脚P3.0-P3.3相连接，按键接1kΩ上拉电阻连接到5V电源，根据8位数据信号可以判断按下的按键并执行相应的功能，按键包括：模式切换按键两个，分别为上课模式按键与自习模式按键，在上课模式下，另有人数设置按键，共有十个按键表示数字，一个按键表示删除，由高位向低位输入人数，通过删除按键修改人数。其中，模式及人数都会实时显示在显示模块中。

按键模块用于根据不同的按键执行不同的操作，矩阵键盘将信号传递给AT89S51单片机，AT89S51单片机经过分析按下的按键来执行不同的操作，其中，两个按键控制上课模式与自习模式的切换，处于上课模式时，十个按键表示十个数字来设置应到人数，一个按键表示删除以修改应到人数。

如图5所示，本实施例的显示模块包括液晶显示器SMG12864，可显示汉字及图形，显示内容大小为128列×64行。液晶显示器SMG12864的DB0-DB7引脚与AT89S51单片机引脚P0.0-P0.7相连接，并接1kΩ上拉电阻连接到5V电源，液晶显示器SMG12864的VCC与RST引脚接5V电源，液晶显示器SMG12864的引脚E、RS、R\/W、CS1、CS2引脚分别与与AT89S51单片机的引脚P1.0-P1.4相连接，液晶显示器SMG12864的Vout引脚接10kΩ的可变电阻到地，电阻由液晶显示器SMG12864的Vo引脚控制。将显示器安装在门外，根据当前所处模式在显示屏上显示上课模式或自习模式，根据当前教室内的人数，显示教室内的剩余座位或出勤率，在上课模式时，教师进行应到人数设置，显示屏上显示输入的数字，并且该数字可通过按键修改。需要注意的是，AT89S51单片机的P0口无上拉电阻，因此必须外接上拉电阻。显示模块用于显示教室状态，根据当前模式显示为上课模式或自习模式，若为上课模式，显示应到人数并显示出勤率，若为自习模式，显示教室内剩余座位数。

如图6所示，本实施例的无线通信模块nRF24L01P，型号为AS01-ML01DP5，无线通信模块AS01-ML01DP5的传输距离可达两千米，能够实现在教学楼内的无线通信。无线通信器件nRF24L01P的引脚MOSI、MOSO、SCK分别与AT89S51单片机的引脚P1.5-P1.7相连接，无线通信器件nRF24L01P的引脚CE、CSN、IRQ分别与AT89S51单片机的引脚P2.5-P2.7相连接，无线通信器件nRF24L01P的引脚GND接地，无线通信器件nRF24L01P的引脚VCC接5V电源。AT89S51单片机根据人体红外检测模块和按键模块所接收到的信息，把数据通过无线通信模块传递给上位机可实现各教室状态信息汇总，实时发布到网络中，以方便学生寻找自习室。需要注意的是，由于AT89S51单片机无SPI总线，故用P1.5、P1.6、P1.7进行模拟。

无线通信模块用于将教室状态信息传递给上位机，上位机对各教室的状态信息进行整理汇总，发布到网络中以便学生寻找自习室，其中，上位机即为教室内的多媒体电脑设备，可接收无线通信模块的信息。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本实用新型的原理和实质。本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。

设计图

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