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作者：北华航天工业学院电子工程系 牛红闯 杨坦 苏静静
指导教师：崔瑞雪 李宗睿

作品特色：
1、智能照明：针对目前大学校园电能浪费情况，利用单片机控制，实现对教室人数的计数。根据计数结果，实现教室灯光的亮灭并能定时熄灯且能根据光线亮度对教室灯光实现智能调控。
                        
2、智能报警：本作品可以根据系统设定的时间段通过红外线模块实现防盗报警功能，还能根据温度检测实现防火报警，并通过GPRS模块发送事故地点并拨打报警电话。
 
3、智能资源分配：通过GPRS模块，我们每个学生或老师都可以通过手机向系统了解教室人数情况，实现教室资源的合理分配。也可将该系统安装于寝室用于检测学生就寝情况，防止学生夜不归宿并能实现出入口控制及门禁系统。
 
4、适用范围广：该作品成本低，安装方便且用无线进行通信减少了安装线路的麻烦，并可扩展远程控制。根据作品功能，此作品还可以应用于图书馆、实验室、公寓等地方实现人员数目检测，及实现防盗、防火报警等功能。

设计原理：
该系统以STC15F2K61S2单片机作为控制装置的智能部件。各外围电路原理介绍如下：
1.通过两对红外对管实现人数的计数。
2.光线亮度探测模块实现对室内光线亮度的探测，并通过单片机内部AD转换成数字信息供单片机处理。
3.LED灯亮度调节模块，通过PWM技术，实现对灯管亮度的调节。
4.温度检测报警系统，通过DS18B20采样温度，通过单片机处理，如果超过阈值，实现防火报警功能。
5.红外探测报警模块与出入口控制及门禁系统实现防盗报警的功能及通过时间设置与有无人员进出实现对门的关闭状态进行控制。
6.GPRS通信报警模块，在有意外报警事件时，将信号传送给单片机，通过串口控制SIM300，实现及时发送报警信息。
7.GPRS通信模块方便远距离的人对室内信息的了解实现作品各主要功能。

原理图：

设计方案：
（1）人数统计模块：利用两对红外对管检测，当有人进出教室的时候红外对管感应到状态会发生变化，当门外边的那对红外对管先发生变化时代表有人进入教室通过单片机实现人数加1，若门内红外对管先发生变化时代表有人出通过单片机实现人数减1，若有人在门一侧徘徊两次仅有一对红外对管有变化时单片机实现一次加1再减1，以此达到对进出教室人数的统计。
 
（2）光线亮度探测及调节灯亮度模块：利用光敏电阻检测室内光的亮度。根据屋内人数及外界环境的光强，利用单片机的PWM功能对教室灯光进行智能调节。通过人体存在信号和环境光信号等的外界因素，环境光的强度达到一定值时不开灯，环境光强度在一定阀值以下且有人存在时开灯。并对灯光进行实时控制，达到方便和节约能源的目的。电路有两种控制方式：自动控制状态和强制执行状态。
自动控制状态：电路上点复位后自动处于自动控制状态，当环境光照充足时且教室光照强度大于设定值时，不管有没有人，灯都不亮。若教室光照强度小于设定值，控制会根据人数多少来确定灯的亮度，强制执行状态：在电路正常工作的情况下，按下强制开关可以通过人对教室灯进行强行控制，再通过按下此按钮也可以恢复到自动控制状态。

（3）GPRS信息查询及通信报警模块：采用GPRS模块将信息通过短信及电话发送到终端接收，当我们需要知道计数模块统计的人数是只需给该系统拨打一个电话，它就会自动回复一条包涵计数信息的短信给你，从而实现资源的合理分配。

（4）红外报警探测模块：通过单片机设定时间，在设定时间段内通过红外报警探测模块检测有无人进入，若有人进入则报警的功能。

（5）温度检测模块：采用DS18B20实现温度采集，当外界温度达到设定值时，通过蜂鸣器实现报警并通过短信形式给指定电话发送短信并拨打报警电话。

（6）出入口控制及门禁系统：当红外探测模块探测到有人时就会是门打开，当红外探测模块探测不到人时门自动关闭，当在系统设定时间内不管是否探测到有人门一直关闭。

开发背景：
随着我们生活水平的提高，我们已逐渐离不开电能，导致用电负荷加剧，但是能源匮乏已成为世界所面临的问题。目前国内各类院校中，由于同学们的自觉节能意识薄弱，在光线足够强时也开灯。作为大学生的我们发现目前学校对教室用电管理不完善，教室的灯光控制由管理人员手工代替，教室极多，管理人员忙不过来，这样就造成不必要的电能浪费和经济损失。为响应国家倡导的节约能源的理念，提高教室用电效率就成为学校节能的重要且主要的措施之一，我们利用所学知识与实际需要结合，设计完成了此作品。

我们根据不同人群和场所的需求，例如学生或教师想要对教室人数情况进行了解来判断上自习地点或监督学生考勤情况，设计了无线模块，使得学生老师可以不去教室便可掌握班级一些信息。针对实验室图书馆等地方我们增加了防盗防火报警的功能，使一些重要场所实现实时监测和保护。

结构说明：
该系统以STC15F2K61S2单片机作为控制装置的智能部件，结合人数统计模块，光线亮度探测模块，LED灯亮度调节模块，红外探测报警模块与出入口控制及门禁系统，GPRS通信报警模块，CC1100无线通信模块，温度检测报警系统等实现作品各主要功能。
功能与使用说明：通过红外对管检测人体的存在，将信息传送到单片机上实现计数功能；采用开发板上光敏电阻与单片机自带AD电路检测环境光的强度；根据教室合理开灯的条件，系统通过对人体的存在信号和环境光信号的识别和智能判断利用PWM模块及PCF8563时钟模块实现对光强度的调节，避免了教室用电的大量浪费；通过红外报警模块实现定时防盗功能；采用DS18B20实现对屋内温度监控，如有意外情况可通过GPRS模块向管理人员发送信息；通过CC1100模块与人实现无线通信模块。单片机软件采用C语言编制，采用模块化结构设计、条理清晰、通用性好，便于改进和扩充。



系统演示视频：
http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2263