高校教室座椅使用情況智能顯示終端設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、 高校教室座椅使用情況智能顯示終端設(shè)計(jì) 摘 要本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一款基于Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的教室座椅使用查詢系統(tǒng)。該作品擬對(duì)教室內(nèi)每一個(gè)座椅加裝光電型傳感器以對(duì)每一個(gè)座椅的使用情況進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)計(jì)了一套以STC12系列單片機(jī)為主控芯片的信息采集節(jié)點(diǎn)采集每一個(gè)座椅使用情況（被占用/未占用）的信息6，并采用ZigBEE作為路由節(jié)點(diǎn)與上位機(jī)中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊。并設(shè)計(jì)一套基于電容式觸摸屏為顯示終端，以STC12系列單片機(jī)為主控芯片的中心節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)為整套系統(tǒng)ZigBEE系統(tǒng)的中心節(jié)點(diǎn)。該中心節(jié)點(diǎn)與各路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊以獲取當(dāng)前各教室各座椅的使用情況，并將使用情況以教室為一組在顯示終端輪流顯示以供學(xué)生查詢使用8。

2、關(guān)鍵詞：教室座位管理;zigbee;光電傳感器 Abstract This project intends to design a wireless network based on Zigbee wireless classroom seat using a query system. The work of every seat in the classroom equipped with photoelectric sensor for the usage of each seat monitoring, is proposed to design a set of STC12 seri

3、es single chip microcomputer as main control chip information acquisition node sampling every seat usage (occupied/free) information, and USES the Zigbee center node as a routing node and the upper machine communication. And design a set of based on capacitive touch screen as the display terminal, S

4、TC12 series single chip microcomputer as main control chip at the center of the node, the node for a whole set of Zigbee system at the center of the node. The center node and the node communication in order to get the current usage for each classroom seats, and will use in the classroom for a group

5、of student in the display terminal display rotation for queries. 關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；ZigBEE無線網(wǎng)絡(luò)；實(shí)時(shí)顯示；智能融合Keywords: The classroom seat management ;zigbee; photoelectric sensors *本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄第一章 緒論 1. 課題研究背景.1 2. 課題概述.2第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 1. 總體設(shè)計(jì)構(gòu)想 .3 2. 無線數(shù)據(jù)傳送模塊.3 3. 光電傳感器.4 4. 智能顯示終端.5第三章 方案實(shí)施及后續(xù)擴(kuò)展 1. 作品實(shí)物模型圖.6 2. 服務(wù)器

6、及軟件.7 3. 手機(jī)終端軟件.7第4章 市場(chǎng)前景及作品推廣 1. 市場(chǎng)前景.8 2. 作品創(chuàng)新點(diǎn).8 3. 作品推廣及意義.8參考文獻(xiàn).9致謝.10 第一章 緒論 第1章 緒 論1.課題研究背景近年來，由于全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入低谷，為了發(fā)展生產(chǎn)，拉動(dòng)內(nèi)需，形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，我國(guó)高等教育規(guī)模有了很大擴(kuò)展，也就是所謂的擴(kuò)招。擴(kuò)招雖然從一定程度上提高了全民素質(zhì)，促進(jìn)了國(guó)民生產(chǎn)，但是也帶來許多問題。擴(kuò)招政策首先導(dǎo)致的問題是教育質(zhì)量的下滑和基礎(chǔ)設(shè)施的不足。其次是師資力量的缺乏導(dǎo)致了學(xué)校教學(xué)質(zhì)量的大幅下滑，大學(xué)生就業(yè)素質(zhì)明顯下降。數(shù)據(jù)顯示，從第一批擴(kuò)招的大學(xué)生進(jìn)入社會(huì)的2003年開

7、始，大學(xué)生就業(yè)問題就開始成了全社會(huì)關(guān)注的話題。由于大學(xué)生包分配取消不到10年，擴(kuò)招后的大學(xué)生就進(jìn)入了就業(yè)市場(chǎng)，客觀上，擴(kuò)招政策扭曲了大學(xué)畢業(yè)生的供求體系，直接導(dǎo)致了大學(xué)生就業(yè)率和薪水的下降。2009年，中國(guó)將有700萬大學(xué)生需要解決就業(yè)問題。除了龐大的就業(yè)需求之外，擴(kuò)招導(dǎo)致的教育質(zhì)量下滑，專業(yè)與課程結(jié)構(gòu)不合理，不適合市場(chǎng)需求也成了大學(xué)生就業(yè)難的一大原因。擴(kuò)招直接導(dǎo)致大學(xué)生就業(yè)率下降，不少學(xué)生選擇考研來減小自己的就業(yè)壓力，增加自己打就業(yè)籌碼。由擴(kuò)招而引起的教育資源短缺的問題在高校逐漸引起廣泛關(guān)注，集中體現(xiàn)在高校的自習(xí)室和考研占座問題上。高校占位風(fēng)波愈演愈烈，不良的教學(xué)環(huán)境亟待整改。 圖1-1 1

8、977-2010年高考報(bào)名和招生計(jì)劃數(shù)2.課題描述“考研占座何時(shí)了，傷亡知多少。小樓昨夜又沖突，故桌不堪回首被搶走。紙條墨跡應(yīng)猶在，只是主人改。問君能有幾多仇，恰似一江血水向東流”。網(wǎng)傳的這首“虞美人”，生動(dòng)地反映了大學(xué)里的占座熱潮?！坝终也坏浇淌疑献粤?xí)了”，在高校經(jīng)常能聽到學(xué)生抱怨，晚上找個(gè)座位上自習(xí)簡(jiǎn)直“難于上青天”。目前高校普遍存在學(xué)生找自習(xí)教室上自習(xí)難的現(xiàn)象，尤其到學(xué)期末準(zhǔn)備期末考試期間，更是一座難求。針對(duì)當(dāng)前高校學(xué)生由于教學(xué)資源短缺而存在的日常去教室上自習(xí)找座難（尤其期末復(fù)習(xí)考試期間），浪費(fèi)大量時(shí)間的問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款基于zigbee的教室座椅使用查詢系統(tǒng)，該作品擬對(duì)教室內(nèi)每一個(gè)座

9、椅加裝光電型傳感器以對(duì)每一個(gè)座椅的使用情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，設(shè)計(jì)了一套以STC12系列單片機(jī)為主控芯片的信息采集節(jié)點(diǎn)采集每一個(gè)座椅使用情況（被占用/未占用）的信息，并采用ZigBEE作為路由節(jié)點(diǎn)與上位機(jī)中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊。并設(shè)計(jì)一套基于電容式觸摸屏為顯示終端，以STC12系列單片機(jī)為主控芯片的中心節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)為整套系統(tǒng)ZigBEE系統(tǒng)的中心節(jié)點(diǎn)。該中心節(jié)點(diǎn)與各路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊以獲取當(dāng)前各教室各座椅的使用情況，并將使用情況以教室為一組在顯示終端輪流顯示以供學(xué)生查詢使用。系統(tǒng)后續(xù)也可以結(jié)合服務(wù)器端開發(fā)一套C/S架構(gòu)的Android（或iOS、WP等）手機(jī)終端軟件，供學(xué)生使用手機(jī)方便查詢學(xué)校內(nèi)各教室各座椅實(shí)時(shí)

10、使用情況，及時(shí)獲取空座信息。 4 第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1.總體設(shè)計(jì)構(gòu)想 為實(shí)現(xiàn)教室座位的實(shí)時(shí)查詢和顯示，系統(tǒng)擬采用一個(gè)以STC12系列單片機(jī)為主控芯片的中心節(jié)點(diǎn)（該節(jié)點(diǎn)為整套zigbee系統(tǒng)的中心節(jié)點(diǎn)）和各個(gè)路由節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊以獲取當(dāng)前各個(gè)教室座椅的使用情況，并將使用情況以教室為一組在顯示終端依次輪流顯示，以供學(xué)生查詢。整體裝置由三個(gè)部分組成：1、無線數(shù)據(jù)傳送模塊 2、光電傳感器信息采集模塊 3、顯示終端接收顯示模塊 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如下所示：圖2-1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖2.無線數(shù)據(jù)傳送模塊ZigBee譯為紫蜂，它與藍(lán)牙通訊相類似。是一種新興的短距離無線通信技術(shù)，用于傳感控制應(yīng)

11、用(Sensor and Control)5 。中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟認(rèn)為：ZigBee作為一種短距離無線通信技術(shù)，由于其網(wǎng)絡(luò)可以便捷的為用戶提供無線數(shù)據(jù)傳輸功能，因此在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域具有非常強(qiáng)的可應(yīng)用性1。ZigBee是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)。ZigBee數(shù)傳模塊類似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站。通訊距離從標(biāo)準(zhǔn)的75m到幾百米、幾公里，并且支持無限擴(kuò)展2。ZigBee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無線數(shù)傳模塊組成的一個(gè)無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)6，每一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊之間可以相互通信，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75m無限擴(kuò)展3。該項(xiàng)目采用ZigBee無線通訊實(shí)現(xiàn)對(duì)

12、每個(gè)教室的每個(gè)座位是否被占用的信息的采集工作。在系統(tǒng)中，每個(gè)教室都有一個(gè)具有ZigBee終端設(shè)備的微控制器和光電傳感器構(gòu)成的系統(tǒng)8。具有ZigBee中心節(jié)點(diǎn)的終端顯示系統(tǒng)與各個(gè)終端設(shè)備之間采用ZigBee無線方式通訊以實(shí)時(shí)獲取各終傳感器信息，該信息包含每個(gè)教室的每個(gè)座位當(dāng)前使用情況（占用/未占用），并將該信息顯示于智能顯示終端屏幕上2。 ZigBee通訊模式如圖所示： 第三章 方案實(shí)施及后續(xù)擴(kuò)展 圖2-2 zigbee通訊模式3. 光電傳感器 光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)控制的5。光電傳感器在一般情況下，由三部分構(gòu)成，它們分別為:發(fā)送器、接收器和檢測(cè)電路。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目

13、標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)4。 光電傳感器將安裝至座椅之上，利用該傳感器檢測(cè)座椅是否被占用。一旦該座椅被某同學(xué)使用，則該傳感器將其信息實(shí)時(shí)傳送至MCU，MCU接收到該信息，將該信息通過終端節(jié)點(diǎn)將信息實(shí)時(shí)發(fā)送至中心節(jié)點(diǎn)，中心節(jié)點(diǎn)接收到信息之后，將該座椅信息實(shí)時(shí)顯示在終端顯示屏10。光電接觸傳感器如圖所示：圖2-3 光電傳感器4.智能顯示終端智能顯示終端擬采用實(shí)

14、時(shí)輪流顯示加可查詢方式圖形化顯示各教室座椅使用情況。智能顯示終端擬采用顯示界面如圖所示。 圖2-4 智能終端顯示界面設(shè)計(jì) 第三章 方案實(shí)施及后續(xù)擴(kuò)展 1. 作品實(shí)物模型圖：圖3-1 智能顯示終端圖3-2 教室模擬圖3-3 總體效果圖圖3-4 細(xì)節(jié)展示2. 服務(wù)器及軟件在上述智能顯示終端基礎(chǔ)上增加服務(wù)器端軟件。中心節(jié)點(diǎn)在接收到各教室各座椅占用情況之后，將信息實(shí)時(shí)發(fā)送至服務(wù)器軟件。服務(wù)器軟件接收到信息之后，實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)庫。并通過相關(guān)軟件供查詢使用9。3. 手機(jī)終端軟件如果技術(shù)條件允許，項(xiàng)目組將在上述物聯(lián)網(wǎng)教室座椅使用情況智能顯示終端的基礎(chǔ)上，結(jié)合服務(wù)器端開發(fā)一套C/S架構(gòu)的Android（或iOS

15、、WP等）手機(jī)終端軟件，供學(xué)生使用手機(jī)方便查詢學(xué)校內(nèi)各教室各座椅實(shí)時(shí)使用情況，及時(shí)獲取空座信息。7 第四章 市場(chǎng)前景及作品推廣 第4章 市場(chǎng)前景及作品推廣1. 市場(chǎng)前景日前，推進(jìn)數(shù)字化校園的課題正提上日程。全國(guó)高校都在努力加快數(shù)字化校園建設(shè)的步伐。然而據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，目前有90%以上的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用僅局限于基本的信息交流和學(xué)校管理，忽視了服務(wù)功能。市面上雖然有一些類似的產(chǎn)品，但大多數(shù)采用的是觸摸屏刷卡系統(tǒng)，造價(jià)高，設(shè)計(jì)復(fù)雜，不易實(shí)現(xiàn)，因此沒有得到很好的推廣。所以，我們的作品操作簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，有很廣闊的市場(chǎng)前景。2.作品創(chuàng)新點(diǎn) （1）Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)由于具有自組網(wǎng)特性，因此可以進(jìn)行多個(gè)附近教室擴(kuò)展，

16、且無需更改系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用無線通訊模式，因此安裝過程無需進(jìn)行布線。利用無線模塊傳送和接收信息，速度快，準(zhǔn)確性高。（2）將數(shù)字化和智能化的理念運(yùn)用到教室座位管理系統(tǒng)中。（3）打破了傳統(tǒng)的自習(xí)室管理模式，建立完善的系統(tǒng)來解決自習(xí)室找作難這一長(zhǎng)期難以解決的問題。（4）后續(xù)可開發(fā)服務(wù)器端和手機(jī)端軟件系統(tǒng)，將信息實(shí)時(shí)送至服務(wù)器端，用戶通過手機(jī)基于Android（或iOS、WP）端軟件訪問服務(wù)器，實(shí)時(shí)查詢當(dāng)前教室座位占用情況。（5）智能顯示終端實(shí)時(shí)輪流顯示當(dāng)前各個(gè)教室座位被占用情況，供學(xué)生及時(shí)查詢找到空位。3.作品推廣及意義在各種計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷涌現(xiàn)的今天，數(shù)字化校園的建設(shè)必將成為大勢(shì)所趨。本作品只是提

17、出了一種針對(duì)數(shù)字化校園自習(xí)室智能管理的簡(jiǎn)單設(shè)想和方案，系統(tǒng)的后續(xù)可以進(jìn)行基于服務(wù)器模式的上位機(jī)軟件開發(fā)，搭建一系統(tǒng)服務(wù)器，用于采集多教室座椅使用情況并實(shí)時(shí)發(fā)布。另外，也可以進(jìn)行基于Android系統(tǒng)的軟件開發(fā)，使同學(xué)在進(jìn)入教室之前通過手機(jī)進(jìn)行座位查詢。本系統(tǒng)不僅可以使學(xué)生快速地找到座位，杜絕高校普遍存在的自習(xí)室占位現(xiàn)象，維護(hù)良好的教學(xué)秩序，同時(shí)任課教師也可以通過顯示屏查詢到課率，有利于規(guī)范教育教學(xué)秩序，促進(jìn)數(shù)字化文明校園的建設(shè)，造福于學(xué)生和學(xué)校。10 *本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參 考 文 獻(xiàn)1樊銳，李茹，王績(jī)一. 藍(lán)牙/zigbee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)與實(shí)踐J. 計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2003（01）

18、：522楊娟，韓雪松. zigbee網(wǎng)絡(luò)的若干問題研究J 互聯(lián)網(wǎng)天地，2014（09）：263吳呈瑜，孫運(yùn)強(qiáng).基于zigbee技術(shù)的短距離無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)J. 儀表技術(shù)與傳感器,2008（05）：164李從容.光電傳感器J.半導(dǎo)體光電,1985（03）：145 楊永才，秦積榮.光電傳感器的參數(shù)、模型及應(yīng)用J.光電工程,1990（06）：36李麗.單片機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)要點(diǎn)分析J .科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2014（28）：457王憶.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用J .計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用,2014（18）：418席旻.物聯(lián)網(wǎng)在智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用J.電腦知識(shí)與技術(shù)，2011,07（27）.9Solid

19、Quality Learning. Microsoft SQL Server 2005M. Database EssentialsStep by Step. Microsoft Press. 2006: 127217.10 Jason G. Naug. Developing an environmental management plan for the Bras dOr Lakes watershedan analysis of its scope and approach for addressing issuesD. Dalhousie University (Canada), 2007. 致 謝 近年來，占座成為了廣大高校里面的熱門詞匯，每一個(gè)渴望知識(shí)的人都曾提起自己的書包在人潮如涌的自習(xí)室搶占著自己的一席之地。有熱情也有失望，有收獲也有沖突。當(dāng)占座之風(fēng)盛行在知識(shí)的圣地，當(dāng)自私的影子漸漸籠罩原本單純的心靈，我們還能夠說占座是學(xué)子們對(duì)知識(shí)的渴望，還能忍耐那一次次的混亂與矛盾嗎？！占座的現(xiàn)象熱鬧非凡，但熱鬧的背后折射的是學(xué)校與社會(huì)，教育和資源的種種沖突與矛盾。為了讓每一個(gè)學(xué)子體會(huì)到教育資源的公平與公正，改變秩序混亂的現(xiàn)狀，我們應(yīng)當(dāng)從實(shí)際出發(fā)，尋找解決問題的可行之策，以智能的管理實(shí)現(xiàn)資源的公平分配