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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
基于zigbee的教室信息管理防盜系統(tǒng)
小類(lèi)：
信息技術(shù)
簡(jiǎn)介：
本項(xiàng)目主要是針對(duì)目前高校教學(xué)樓教室的電能資源浪費(fèi)嚴(yán)重，教室資源利用不合理，教學(xué)樓安全監(jiān)控不足的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了基于zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的智能教室信息管理系統(tǒng)，以達(dá)到節(jié)約電能、實(shí)現(xiàn)高校教室資源的合理使用，以及改善教學(xué)樓安全性的目的。
詳細(xì)介紹：
摘 要 本項(xiàng)目主要是針對(duì)目前高校教學(xué)樓教室的電能資源浪費(fèi)嚴(yán)重，教室資源利用不合理，教學(xué)樓安全監(jiān)控不足的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了基于zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的智能教室信息管理系統(tǒng)，以達(dá)到節(jié)約電能、實(shí)現(xiàn)高校教室資源的合理使用，以及改善教學(xué)樓安全性的目的。 本項(xiàng)目結(jié)合實(shí)際需求，將現(xiàn)代通信技術(shù)、信息處理技術(shù)、控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，設(shè)計(jì)了由zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)、教室終端集控系統(tǒng)、聲光報(bào)警系統(tǒng)、綜合信息網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和教室遠(yuǎn)程無(wú)人監(jiān)控系統(tǒng)組成的智能教室信息管理系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)為教室各采集模塊—教室集控中心—zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)—綜合信息管理中心—互聯(lián)網(wǎng)。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)教室溫度、教室光照、煙霧濃度、學(xué)生人數(shù)及學(xué)生基本信息的采集，教室使用狀態(tài)等的監(jiān)控與實(shí)時(shí)顯示，再遠(yuǎn)程傳送到終端進(jìn)一步上傳至網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到對(duì)教室資源智能信息化管理的目的；加上無(wú)人監(jiān)控系統(tǒng)的使用，進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)教室的安全管理。 與已有的技術(shù)相比，該系統(tǒng)建立的信息采集模型，功能比較齊全，具有友好的操作性和很好的擴(kuò)展性，方便進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和完善。而且系統(tǒng)采用zigbee網(wǎng)絡(luò)作為主通信方式，相比于WIFI、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)、更低的功耗和相當(dāng)?shù)目煽啃浴? 關(guān)鍵詞： Zigbee網(wǎng)絡(luò) RFID射頻識(shí)別技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 綜合信息數(shù)據(jù)管理 人體跟蹤監(jiān)測(cè) Abstract This topic mainly aims at the present universities teaching building classroom the electrical energy resources waste to be serious，the classroom resources use is unreasonable，the realization current collector control and the teaching management is insufficient the present situation，has designed the intelligent classroom management system，realizes the classroom current collector reasonable use，saves the electrical energy as well as the improvement teaching management goal． This article applies the Modern Communication Technology，the information processing technology，the control technique，as well as the network technology，successfully developed the intelligent classroom management system，including the Zigbee wireless network and the RFID radio frequency identification system，the classroom terminal set control system, the annuciator，Comprehensive information network management system, The remote and unmanned surveillance classroom system. Its The overall system is The every acquisition module in classroom-- The classroom sets control center—the Zigbee wireless network-- Integrated information management center--- internet.By Monitoring and real-time displaying the classroom temperature, the classroom illumination, smoke concentration, studying by oneself the student population and students' basic information collection, classroom use state, etc and remote transmission to the terminal ,further uploaded to the network ,the system achieves the purpose of intelligent information management resources. with the addition of the use of unmanned surveillance system, it can further enhance the safety management for classrooms. Compared with existing technology, This system established information acquisition model，whose function relatively complete with friendly operability and good expansibility．It is Convenient to further develop and perfect . And the system uses Zigbee network as the main means of communication, compared with WIFI，bluetooth network, have clear price advantage, lower power consumption and quite reliability. keywords: Zigbee network ,RFID technology，network techniques，comprehensive information data management, Human body tracking monitoring 目 錄 第一章 緒論 4 1.1課題背景 4 1.2研究目的 5 第二章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 6 2.1系統(tǒng)總體組成 6 2.1.1教室檢測(cè)控制單元 6 2.1.2中央主機(jī)單元 7 2.1.3通信網(wǎng)絡(luò) 7 2.2系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn) 7 2.2.1教室檢測(cè)控制單元數(shù)據(jù)采集 7 2.2.2教室信息顯示 8 2.2.3用電設(shè)備管理 8 2.2.4火災(zāi)報(bào)警及教室無(wú)人監(jiān)控 8 2.2.5教室信息統(tǒng)計(jì)和發(fā)布 8 第三章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 9 3.1基本思路 9 3.2系統(tǒng)組成 10 3.2.1系統(tǒng)芯片 10 3.2.2 ds1302時(shí)鐘芯片 11 3.2.3 ic射頻卡芯片ZLG500 13 3.2.4 溫度傳感器（用于數(shù)據(jù)采集） 14 3.2.5教室監(jiān)控部分 15 3.2.6 Zigbee模塊 21 3.2.7系統(tǒng)軟件部分 22 第一章 緒論 1.1課題背景 隨著能源的日益緊張，以及燃燒煤炭等資源帶來(lái)的社會(huì)和環(huán)境問(wèn)題的日漸突出，黨和國(guó)家對(duì)節(jié)能工作的重視程度不斷提高，已經(jīng)將其列入《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》，指出能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有特別重要的戰(zhàn)略地位，我國(guó)目前能源供需矛盾尖銳，結(jié)構(gòu)不合理；能源利用效率低；并提出了堅(jiān)持節(jié)能優(yōu)先，降低能耗的發(fā)展思路。教育部也積極響應(yīng)，提出了“建設(shè)節(jié)約型高?！钡目谔?hào)，高校節(jié)能工作也在全國(guó)各地蓬勃開(kāi)展起來(lái)，成立了“中國(guó)高校節(jié)能聯(lián)盟”。高校作為培養(yǎng)高素質(zhì)人才的搖籃，提倡節(jié)約的意義也就顯得更加重大而深遠(yuǎn)。 但是隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，國(guó)家在教學(xué)方面投入了大量資金，陸續(xù)建成了一大批配備有先進(jìn)教學(xué)設(shè)施、環(huán)境的中學(xué)和各類(lèi)學(xué)校，各大專(zhuān)院校也對(duì)教學(xué)設(shè)備和教學(xué)環(huán)境建設(shè)進(jìn)行了大力度的投入，為提高教學(xué)水平和教學(xué)效率創(chuàng)造了良好的條件，但隨之而來(lái)的是如何管理和如何充分利用這些資源，充分發(fā)揮它應(yīng)有的功能，同時(shí)又盡可能的減少資源的浪費(fèi)。教室作為高校教學(xué)的重要場(chǎng)所，一般采用開(kāi)放式管理模式為主，學(xué)生基本上無(wú)固定的班級(jí)教室，無(wú)固定的座位；而樓層管理人員僅負(fù)責(zé)衛(wèi)生或保衛(wèi)工作。因此，造成了白天長(zhǎng)明燈，晚上無(wú)人也開(kāi)燈，人少燈全開(kāi)以及在夏天電風(fēng)扇的無(wú)效運(yùn)行的浪費(fèi)現(xiàn)象在高校司空見(jiàn)慣。從早晨開(kāi)放到晚上清場(chǎng)，教室照明燈具一直處于開(kāi)啟的現(xiàn)象在不少高校中是普遍存在的。雖然教室的用電設(shè)備負(fù)荷在整個(gè)學(xué)校用電負(fù)荷中所占的比重不算太大，但是由于它們的數(shù)量眾多，使用時(shí)間最長(zhǎng)，使得它們?cè)谡麄€(gè)學(xué)校用電量中所占的比重一直居高不下，從而帶來(lái)電力資源的極大浪費(fèi)。長(zhǎng)時(shí)間如此也會(huì)造成燈具等硬件設(shè)備的過(guò)早老化。 近幾年，國(guó)內(nèi)很多大專(zhuān)科院校都建立了新校區(qū)，從而大力投入建設(shè)先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備和教學(xué)環(huán)境等硬件設(shè)施。但對(duì)于教室和其他教學(xué)設(shè)施甚至實(shí)驗(yàn)室的管理很多都停留在傳統(tǒng)的管理階段。因而造成了電力資源和人力資源的極大浪費(fèi)。雖然有些高校認(rèn)識(shí)到了這種現(xiàn)象，采取了各種各樣的管理方式，企圖來(lái)杜絕這種浪費(fèi)。但一般都采用人工負(fù)責(zé)的方法。但始終沒(méi)能長(zhǎng)久堅(jiān)持下去，也就沒(méi)有取得理想效果。 其次，學(xué)生對(duì)教學(xué)樓教室的利用狀況的未知往往造成有些教室人滿(mǎn)為患，有些教室無(wú)人問(wèn)津的狀況。從而由于管理不當(dāng)而影響教學(xué)資源分配等種種問(wèn)題。 基于以上種種問(wèn)題，我們提出了一種方便可靠的智能教室信息管理系統(tǒng)。 1.2研究目的 隨著能源問(wèn)題加劇，其帶來(lái)的社會(huì)和環(huán)境問(wèn)題也日益突出，建設(shè)節(jié)約型高校”迫在眉睫；現(xiàn)在是信息化時(shí)代，科技發(fā)展日新月異，學(xué)校作為培養(yǎng)社會(huì)人才的搖籃，更應(yīng)該將信息化全面體現(xiàn)在學(xué)生的生活學(xué)習(xí)中，學(xué)校信息化建設(shè)更是意義深遠(yuǎn)。 因此針對(duì)目前教學(xué)資源浪費(fèi)嚴(yán)重并缺乏有效管理和信息傳遞不及時(shí)的情況，以節(jié)約資源、加強(qiáng)學(xué)校教學(xué)智能信息化管理為目的，項(xiàng)目小組設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種低能耗低成本的zigbee技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的教室智能信息管理系統(tǒng)。 本系統(tǒng)應(yīng)用先進(jìn)的通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及實(shí)用的軟件平臺(tái)，具體由zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)、教室終端集控系統(tǒng)、聲光報(bào)警系統(tǒng)、綜合信息網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和教室遠(yuǎn)程無(wú)人監(jiān)控系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)教室溫度、教室光照、煙霧濃度、學(xué)生人數(shù)及學(xué)生基本信息的采集，教室使用狀態(tài)等的監(jiān)控與實(shí)時(shí)顯示，再遠(yuǎn)程傳送到終端進(jìn)一步上傳至網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到對(duì)教室資源智能信息化管理的目的；加上無(wú)人監(jiān)控系統(tǒng)的使用，進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)教室的安全管理。 第二章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 2.1系統(tǒng)總體組成 本教室信息管理系統(tǒng)采用基于zigbee協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆植际郊⒖刂葡到y(tǒng)，對(duì)學(xué)校教學(xué)樓教室進(jìn)行照明燈具的管理、教室學(xué)生人數(shù)的統(tǒng)計(jì)、火災(zāi)等突發(fā)事件的報(bào)警，以及實(shí)現(xiàn)教室無(wú)人安全監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)采用兩層硬件單元和一級(jí)通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，即教室檢測(cè)控制單元，中央控制主機(jī)單元及zigbee通訊網(wǎng)絡(luò)。教室檢測(cè)控制單元的設(shè)計(jì)采用的是以51單片機(jī)為主的控制系統(tǒng)。中央控制主機(jī)單元?jiǎng)t是通過(guò)編制上位機(jī)監(jiān)控程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)教室內(nèi)的教室檢測(cè)控制單元所采集到的信息的接收、處理、發(fā)布，從而可以很輕松的對(duì)教室用電設(shè)備開(kāi)關(guān)狀況、室內(nèi)溫度、光照強(qiáng)度、安全情況、學(xué)生人數(shù)、上課學(xué)生信息等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)，并即時(shí)通知相關(guān)人員。對(duì)于通訊網(wǎng)絡(luò)部分，在教室檢測(cè)控制單元內(nèi)部的傳感器和MCU之間，以及檢測(cè)控制單元與總機(jī)之間均采用zigbee技術(shù)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。 2.1.1教室檢測(cè)控制單元 在每個(gè)教室的用電設(shè)備開(kāi)關(guān)裝置上安裝的教室檢測(cè)控制單元是以51單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集和控制裝置。它的主要任務(wù)是通過(guò)各種傳感器以及射頻卡實(shí)現(xiàn)對(duì)教室內(nèi)溫度、光照強(qiáng)度、安全狀態(tài)、進(jìn)入教室的學(xué)生人數(shù)、學(xué)生上課等信息采集、存儲(chǔ)與處理，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)教室內(nèi)照明燈具開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)和自動(dòng)控制，自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警、手動(dòng)向中央控制主機(jī)單元報(bào)告緊急情況等。同時(shí)通過(guò)串行通訊線(xiàn)與教室外LCD顯示器通訊，并可通過(guò)zigbee網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與中央控制主機(jī)單元通訊。每個(gè)教室檢測(cè)控制單元都是由數(shù)據(jù)采集模塊、控制模塊、人機(jī)交互模塊、顯示模塊、電源模塊、通訊模塊等組成。 2.1.2中央主機(jī)單元 中央控制主機(jī)采用普通PC機(jī)，在PC機(jī)上配置zigbee接收卡，用于接收各教室檢測(cè)控制單元發(fā)送的數(shù)據(jù)。中央控制主機(jī)是整個(gè)智能教室控制系統(tǒng)的控制和管理中心，其功能是將教室控制單元送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，按要求控制輸出單元，可自動(dòng)或手動(dòng)對(duì)各控制裝置發(fā)出指令，并可通過(guò)Internet發(fā)布信息。其軟件部分由C#編寫(xiě)的管理軟件、web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)組成。 2.1.3通信網(wǎng)絡(luò) 通訊網(wǎng)絡(luò)是保證整個(gè)教室控制系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，所有的教室檢測(cè)控制單元和都連接在通訊網(wǎng)絡(luò)的平臺(tái)上，最終與中央主機(jī)單元相連。本系統(tǒng)采用低成本、低功耗的近距離無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)zigbee通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各傳感器與單片機(jī)、教室檢測(cè)控制單元與中內(nèi)主機(jī)單元的連接。 2.2系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn) 本教室控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的目的就是為了實(shí)現(xiàn)教室用電設(shè)備的合理使用，節(jié)約能源、火災(zāi)報(bào)警以及改善教學(xué)管理，提高教室使用效率。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，將整個(gè)系統(tǒng)分為了上述的三個(gè)部分，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能則可以概括為以下幾個(gè)方面: 2.2.1教室檢測(cè)控制單元數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)的底層設(shè)備教室檢測(cè)控制單元具有自動(dòng)定時(shí)采集和命令采集兩種模式。自動(dòng)定時(shí)采集就是教室檢測(cè)控制單元可以根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘設(shè)置對(duì)教室進(jìn)行循環(huán)采集數(shù)據(jù)，命令采集模式是指當(dāng)教室管理人員發(fā)出數(shù)據(jù)采集命令后，由中央主機(jī)單元通過(guò)zigbee通訊網(wǎng)絡(luò)將命令傳送到教室檢測(cè)與控制單元，根據(jù)需要采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。 采集數(shù)據(jù)的傳感器有溫度傳感器、光線(xiàn)傳感器、煙霧傳感器、RFID射頻識(shí)別器、CCD攝像頭等。 2.2.2教室信息顯示 各傳感器采集教室信息后，發(fā)送給各個(gè)教室的MCU，MCU通過(guò)串行通訊線(xiàn)將教室情況，如所上課程、所到學(xué)生人數(shù)等傳送給LCD顯示器，教師和學(xué)生可隨時(shí)進(jìn)行查看。 2.2.3用電設(shè)備管理 光線(xiàn)傳感器將采集到的室內(nèi)光照強(qiáng)度發(fā)送給教室內(nèi)的MCU，MCU再通過(guò)zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給中央主機(jī)單元，由中央主機(jī)單元控制照明燈具開(kāi)或關(guān)，可設(shè)為自動(dòng)或手動(dòng)兩種模式。 2.2.4火災(zāi)報(bào)警及教室無(wú)人監(jiān)控 煙霧及紅外線(xiàn)傳感器若采集到室內(nèi)有大量的煙霧或出現(xiàn)火光，會(huì)即時(shí)報(bào)告給中央主機(jī)，中央主機(jī)向報(bào)警器發(fā)出報(bào)警命令，從而進(jìn)行聲光報(bào)警。 若在某特定時(shí)段CCD攝像頭捕捉到有可疑人員進(jìn)入教室，將對(duì)其進(jìn)行跟蹤并錄像，同時(shí)向中央主機(jī)報(bào)告情況，由管理人員決定是否發(fā)出報(bào)警命令。 2.2.5教室信息統(tǒng)計(jì)和發(fā)布 各傳感器采集教室信息后，通過(guò)zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給中央主機(jī)單元，計(jì)算機(jī)對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并將教室安排信息發(fā)布到Internet上，將學(xué)生上課統(tǒng)計(jì)信息發(fā)送給任課老師，作為任課老師評(píng)分依據(jù)。 第三章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 3.1基本思路 教室信息管理系統(tǒng)由zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)、教室終端集控系統(tǒng)、聲光報(bào)警系統(tǒng)、綜合信息網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和教室遠(yuǎn)程無(wú)人監(jiān)控系統(tǒng)組成。各功能實(shí)現(xiàn)方式如下： (1) Zigbee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)：采集多種傳感器信息（煙霧傳感器，光敏傳感器，紅外傳感器），通過(guò)zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 (2) RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)：采集上機(jī)學(xué)生基本信息，用于學(xué)生上機(jī)實(shí)驗(yàn)管理。 (3) 教室終端集控系統(tǒng)：由多個(gè)zigbee節(jié)點(diǎn)組成，將各節(jié)點(diǎn)（傳感器）得到的數(shù)據(jù)融合處理后，通過(guò)zigbee路由中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送到總控制臺(tái)，并在本教室外通過(guò)液晶屏顯示出本教室的信息。 (4) 聲光報(bào)警系統(tǒng)：采用鳴笛或響鈴、報(bào)警燈閃爍等方式進(jìn)行緊急情況報(bào)警。 (5) 綜合信息網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)：在多個(gè)教學(xué)樓之間聯(lián)網(wǎng)組成更高層次、更全面的綜合管理系統(tǒng)，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布教室的相關(guān)信息。 (6) 教室遠(yuǎn)程無(wú)人監(jiān)控系統(tǒng)：利用高性能DSP與CCD攝像頭，通過(guò)分析夜晚無(wú)人時(shí)教室圖像，監(jiān)測(cè)并跟蹤人體達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。 系統(tǒng)框圖 圖3.1 系統(tǒng)總框圖 3.2系統(tǒng)組成 3.2.1系統(tǒng)芯片 考慮到本系統(tǒng)所要求的可靠性高、功耗低、使用方便等特點(diǎn)，我們決定選用51單片機(jī)作為芯片。 51單片機(jī)是對(duì)目前所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱(chēng)。該系列單片機(jī)的始祖是Intel的8031單片機(jī)， 后來(lái)隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機(jī)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，成為目前應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，其代表型號(hào)是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中。目前很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出，在目前乃至今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場(chǎng)。51單片機(jī)是基礎(chǔ)入門(mén)的一個(gè)單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。特別適合我們使用。 圖3.2 89C51管腳 主要功能有： ?8位CPU ?4kbytes 程序存儲(chǔ)器(ROM) (52為8K) 　　 ?256bytes的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM) （52有384bytes的RAM） 　　 ?32條I/O口線(xiàn) ?111條指令，大部分為單字節(jié)指令 　　 ?21個(gè)專(zhuān)用寄存器 　　 ?2個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 ?5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)（52有6個(gè)） 　　 ?一個(gè)全雙工串行通信口 　　 ?外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為64kB 　　 ?外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為64kB 　　 ?邏輯操作位尋址功能 ?雙列直插40PinDIP封裝 　　 ?單一+5V電源供電 　 ?CPU：由運(yùn)算和控制邏輯組成，同時(shí)還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器； 　　 ?RAM：用以存放可以讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)； 　　 ?ROM：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格； 　　 ?I/O口：四個(gè)8位并行I/O口，既可用作輸入，也可用作輸出； 　　 ?T/C：兩個(gè)定時(shí)/記數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在記數(shù)模式； 　　 ?五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)； 　　 ?一個(gè)全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信； 　　 ?片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高振蕩頻率為12M。 3.2.2 ds1302時(shí)鐘芯片 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302 是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的具有涓細(xì)電流充電能力的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通32.768kHz晶振。它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線(xiàn)接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。 引腳功能及結(jié)構(gòu) DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1＋0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線(xiàn)，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc≥2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說(shuō)明。SCLK始終是輸入端。 圖3.3 ds1302引腳圖 DS1302的寄存器 DS1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式。 此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫(xiě)除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類(lèi)：一類(lèi)是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作；另一類(lèi)為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫(xiě)所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH(寫(xiě))、FFH(讀)。 3.2.3 ic射頻卡芯片ZLG500 圖3.4 ic射頻卡芯片ZLG500 串行接口 ZLG500A 模塊可方便地與任何MCU 進(jìn)行接口，如下圖所示與MCS51 單片機(jī)的典型接口 圖3.5 MCU與ZLG500A串行接口 三線(xiàn)分別為片選SS 時(shí)鐘線(xiàn)SCLK 和數(shù)據(jù)線(xiàn)SDATA 主控制器的MCU 和讀卡模塊內(nèi)的MCU ，通過(guò)此三線(xiàn)相連三根線(xiàn)上的實(shí)際電平是雙方口線(xiàn)狀態(tài)邏輯線(xiàn)與的結(jié)果。 協(xié)議 通信必須先由MCU 發(fā)送命令和數(shù)據(jù)給ZLG500A， ZLG500A 執(zhí)行命令完畢后將命令執(zhí)行的狀態(tài)和響應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)回MCU。 開(kāi)始通信前收發(fā)雙方必須處于空閑狀態(tài)。ZLG500A的RST有兩種接法：一是接硬件復(fù)位電路，如阻容復(fù)位等。這樣系統(tǒng)上電后必須要等待ZLG500A 復(fù)位結(jié)束。二是接外部MCU的一個(gè)I/O 口由MCU 控制復(fù)位。推薦使用第二種方法。這樣在ZLG500 出現(xiàn)異常時(shí)可由MCU控制復(fù)位 首先MCU發(fā)出SS下降沿信號(hào)然后等待ZLG500A 在SDATA 線(xiàn)上的響應(yīng)。若在50ms 內(nèi)未檢測(cè)到此響應(yīng)則退出本次傳輸，將錯(cuò)誤代碼返回給主程序，由主程序進(jìn)行錯(cuò)誤處理。若ZLG500A 正確響應(yīng)則MCU 可將命令和數(shù)據(jù)發(fā)送出去，然后MCU 等待ZLG500A 發(fā)回的狀態(tài)和響應(yīng)數(shù)據(jù)。也即等待SS 線(xiàn)上的下降沿的產(chǎn)生，此時(shí)的MCU 可用軟件查詢(xún)也可用外部中斷。若在500ms 內(nèi)未檢測(cè)到此信號(hào)則退出本次傳輸且向主程序報(bào)告錯(cuò)誤代碼。若正確檢測(cè)到SS 信號(hào)則可接收狀態(tài)和數(shù)據(jù)。 3.2.4 溫度傳感器（用于數(shù)據(jù)采集） 溫度傳感器我們選用DS18B20單線(xiàn)數(shù)字傳感器。 其功能簡(jiǎn)介如下： 溫度傳感器是各種傳感器中最常用的一種，早期使用的是模擬溫度傳感器，如熱敏電阻，隨著環(huán)境溫度的變化，他的阻值也發(fā)生線(xiàn)性變化，用處理器采集電阻兩端的電壓，然后根據(jù)某個(gè)公式，就可計(jì)算出當(dāng)前環(huán)境的溫度。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代的溫度傳感器已經(jīng)走向數(shù)字化，外形小，接口簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域，為我們的生活提供便利。隨著現(xiàn)代儀器的發(fā)展，微型化，集成化，數(shù)字化正成為傳感器發(fā)展的一個(gè)重要方向。 美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司推出的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20采用單總線(xiàn)協(xié)議，即與單片機(jī)接口僅需占用一個(gè)I/O端口，無(wú)須任何外部元件，直接將環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，以數(shù)字碼方式串行輸出，從而大大簡(jiǎn)化了與微處理器的接口。 DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司推出的第一片支持“一線(xiàn)總線(xiàn)”接口的溫度傳感器，它具有微型化，低功耗，高性能，抗干擾能力強(qiáng)，易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號(hào)供處理器處理。 圖3.6 DS18B20 引腳 3.2.5 教室監(jiān)控部分 3.2.5.1教室監(jiān)控概述 本模塊硬件平臺(tái)以ADI公司的高性能處理器ADSP-BF533為核心。ADSP-BF533是Blackfin系列嵌入式多媒體DSP處理器，融合了Analog Devices/Intel的微信號(hào)結(jié)構(gòu)（MSA），雙MAC處理器架構(gòu)使其同時(shí)具有DSP的性能和MCU的功能，靈活的DMA結(jié)構(gòu)和高速串行和并行端口（PPI）非常適合于音頻、視頻、通信等方面的應(yīng)用。 本系統(tǒng)分為視頻信號(hào)采集、DSP處理和通信三部分構(gòu)成。CCD采集的模擬電視信號(hào)經(jīng)視頻解碼器ADV7183轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)并行外設(shè)接口PPI以DMA方式存儲(chǔ)到外部SDRAM視頻緩沖區(qū)中。然后由BF533完成數(shù)字圖形處理的任務(wù)，其中包括人體檢測(cè)、目標(biāo)跟蹤等算法。若檢測(cè)到人闖入教室 ，則將警告信息通過(guò)串口傳給上位機(jī)。硬件框圖如圖3.2.5.1所示。 圖 3.7教室監(jiān)控硬件結(jié)構(gòu) 3.2.5.2硬件設(shè)計(jì) ADSP-BF533系統(tǒng)是主要包括電源電路、復(fù)位電路、SDRAM、SPI FLASH存儲(chǔ)器和JTAG接口電路組成。 圖3.8 BF533核心電路 SDRAM(同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)具有隨機(jī)讀寫(xiě)速度快，寫(xiě)入數(shù)據(jù)之前不需要進(jìn)行擦除的特點(diǎn)，在嵌入式系統(tǒng)中成為不可缺少的存儲(chǔ)設(shè)備之一。本系統(tǒng)采用MT48LC32M，其容量為32 MB，最高頻率為133 MHz。ADSP-BF533支持與SDRAM的無(wú)縫連接。 圖3.9 SDRAM連接 圖3.10 JTAG接口 ADSP-BF533具有3種引導(dǎo)模式。當(dāng)上電復(fù)位或者軟件初始化復(fù)位后，處理器采樣復(fù)位配置寄存器BMODE引腳，執(zhí)行引導(dǎo)功能。無(wú)論采取何種引導(dǎo)模式，都要從外部存儲(chǔ)器設(shè)備首先讀取一個(gè)10個(gè)字節(jié)的頭。這個(gè)頭指定將被傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)量和存儲(chǔ)器的目的地址。多存儲(chǔ)器模塊可被任何引導(dǎo)次序裝載，一但所有模塊被裝載，程序從L1指令SRAM的起始部分開(kāi)始執(zhí)行指令。 BMODE2-0 說(shuō)明 00 從外部16位存儲(chǔ)器執(zhí)行(旁路引導(dǎo)ROM) 01 由8位或16位Flash引導(dǎo) 10 保留 11 由SPI串行EEPROM引導(dǎo) 圖3.11　SPI Flash接口 圖3.12　UART接口 3.2.5.3圖像采集 為滿(mǎn)足實(shí)時(shí)圖像處理中大量數(shù)據(jù)和高速數(shù)據(jù)傳輸要求，需借助DMA完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移任務(wù)。DMA具有獨(dú)立于CPU的后臺(tái)批量數(shù)據(jù)傳輸能力，不占用CPU的時(shí)鐘周期，使CPU專(zhuān)注于數(shù)據(jù)的計(jì)算。為減少處理器等待時(shí)間，采用雙乒乓緩沖的方式采集圖像。頻解碼芯片ADV7183將CCD輸入的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的ITU-R601/656格式Y(jié)CrCb 型4:2:2的數(shù)字視頻信號(hào)，BF533通過(guò)高速串行外設(shè)接口PPI接收。本系統(tǒng)采用的算法都基于灰度圖像，可通過(guò)使能PPT_CONTROL的SKIP_EN位，設(shè)置PPI接口只接受Y灰度信號(hào)，忽略Cr和Cb信號(hào)，從而節(jié)省PPI帶寬。使用PPI接口的2D DMA傳輸方式，將視頻圖像信號(hào)存儲(chǔ)到外部SDRAM的第一層視頻緩沖區(qū)中。此時(shí)得到的圖像分為1場(chǎng)和2場(chǎng)信號(hào)，利用DMA的數(shù)據(jù)重排功能，通過(guò)存儲(chǔ)器DMA將第一層視頻緩沖區(qū)中的圖像傳輸?shù)降诙悠古乙曨l緩沖區(qū)中，DMA源地址設(shè)置步進(jìn)為2，第二層乒乓緩沖區(qū)中即得到 的圖像。 圖3.13 雙乒乓緩沖示意圖 3.2.5.4人體檢測(cè)跟蹤算法 系統(tǒng)首先使用幀差法檢測(cè)教室狀況，若前后兩幀圖像變化超過(guò)一定閾值，表明可能有人進(jìn)入教室。然后采用Adaboost方法進(jìn)行人體檢測(cè)，若檢測(cè)到有人闖入，則將警告信息傳給上位機(jī)。算法流程如下圖所示： 圖3.14 算法流程圖 1.幀差法 首先采集兩幅圖片，為增加圖像幀差的效果，使用第N幀和第N+4幀圖像進(jìn)行幀差，公式為： 圖像的變化為： 將圖像變化 和閾值 比較。若 ，則判斷圖像沒(méi)有變化（噪聲影響），教室安全；若 ，則可能有人闖入了教室。 2.眼睛檢測(cè)跟蹤算法 Paul Viola和Michael Jones于2001年提出級(jí)聯(lián)的Adaboost算法，其算法在速度和魯棒性上有很大優(yōu)勢(shì)。Adaboost算法是一種高效的迭代算法，在大量訓(xùn)練樣本（包括正樣本和負(fù)樣本）的Haar-like特征中，通過(guò)迭代選出最優(yōu)秀的弱分類(lèi)器，若干弱分類(lèi)器組成強(qiáng)分類(lèi)器，然后再將若干強(qiáng)分類(lèi)器組成級(jí)聯(lián)的分類(lèi)器。Adaboost算法中用到P.Viola提出的基本Haar-like特征如圖3.16，特征值為灰色矩形區(qū)域內(nèi)的灰度值和與白色矩形區(qū)域內(nèi)灰度值和之差。為快速計(jì)算Haar-like特征值，P.Viola引入了積分圖，圖中任意一點(diǎn)的（x，y）表示（1,1）到（x，y）所組成的矩形的內(nèi)灰度值之和，即： 其中 是積分圖， 是原始灰度圖像。 積分圖矩形快速計(jì)算公式為： 圖3.15 積分圖矩形灰度和計(jì)算 圖3.16 Haar-like特征 雖然Adaboost算法的提出是為解決人臉檢測(cè)問(wèn)題，但是Adaboost算法是一個(gè)通用算法，在人眼檢測(cè)、鼻子檢測(cè)和人體檢測(cè)等方面也得到了很好的應(yīng)用。 3.2.5.5移植優(yōu)化 本系統(tǒng)使用ADI公司提供的類(lèi)似OpenCV的圖像處理工具箱，工具箱已針對(duì)Blackfin系列處理器做了充分優(yōu)化，內(nèi)含圖像處理任務(wù)級(jí)原件，能夠加快視頻分析應(yīng)用的開(kāi)發(fā)速度。適合視頻監(jiān)控、汽車(chē)視覺(jué)系統(tǒng)和工業(yè)視覺(jué)等應(yīng)用。 Blackfin處理器采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)和分級(jí)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。L1存儲(chǔ)器以全速運(yùn)行，沒(méi)有或只有很少的延遲， 但片內(nèi)SRAM的容量有限。為此我們擴(kuò)展了 的SDRAM，兩層乒乓存儲(chǔ)緩沖區(qū)都置于SDRAM中，但是SDRAM讀寫(xiě)速度相對(duì)L1存儲(chǔ)器慢很多，所以有必要對(duì)程序和數(shù)據(jù)做優(yōu)化，以充分利用片內(nèi)L1存儲(chǔ)器。ADSP-BF533通過(guò)鏈接描述文件（LDF）管理存儲(chǔ)空間。 3.2.6 Zigbee模塊 3.2.6.1簡(jiǎn)介 zigbee概述ZigBee是一種高可靠的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類(lèi)似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)。ZigBee數(shù)傳模塊類(lèi)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(wú)限擴(kuò)展。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。 3.2.6.2 Zigbee cc2420電路圖 圖3.17 Zigbee cc2420電路圖 3.2.6.3單片機(jī)與Zigbee通信程序 void main(void) { // If you are going to send data to a terminal, initialize the UART. ConsoleInit(); // Initialize the hardware - must be done before initializing ZigBee. HardwareInit(); // Initialize the ZigBee Stack.ZigBeeInit(); myStatusFlags.Val = STATUS_FLAGS_INIT; destinationAddress.Val = 0x796F; // Default to first RFD. } 3.2.7 系統(tǒng)軟件部分 一、教室信息管理主界面 圖3.18教室信息管理主界面 客戶(hù)端經(jīng)過(guò)Zigbee遠(yuǎn)程傳送給終端，終端接收后經(jīng)過(guò)串口傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)處理、統(tǒng)計(jì)后顯示。 智能教室信息管理系統(tǒng)終端的功能有： 1、 統(tǒng)計(jì)各個(gè)教室的光照情況、溫度、人數(shù)、上課情況、多媒體使用情況、安全情況，需要時(shí)統(tǒng)計(jì)學(xué)生個(gè)人信息。 2、 根據(jù)所傳來(lái)的信息做出相應(yīng)的回應(yīng)，如控制燈亮滅的信號(hào)、發(fā)出報(bào)警信號(hào)等。 3、 將所傳來(lái)的信息通過(guò)網(wǎng)頁(yè)形式傳至網(wǎng)上供教師和學(xué)生查詢(xún)。 系統(tǒng)終端可將過(guò)程或生產(chǎn)中發(fā)生的事件清楚地記錄、顯示出來(lái)，完成參數(shù)設(shè)定、操作控制和動(dòng)態(tài)畫(huà)面監(jiān)視的功能。它顯示當(dāng)前狀態(tài)并按順序記錄，所記錄的數(shù)據(jù)可以全部或有選擇地簡(jiǎn)要顯示，亦可編輯、輸出?？山Y(jié)合用戶(hù)程序進(jìn)行信急處理、測(cè)量值處理和報(bào)表打印。運(yùn)行時(shí)，它具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。 具體優(yōu)勢(shì)及操作方法、界面介紹如下： 主界面顯示各個(gè)樓的布局，通過(guò)點(diǎn)擊進(jìn)入想要查詢(xún)的樓層。界面簡(jiǎn)潔、操作簡(jiǎn)單。 如點(diǎn)擊信遠(yuǎn)則進(jìn)入如下界面： 圖3.19信遠(yuǎn)界面 VB做出的終端界面簡(jiǎn)潔明了、操作簡(jiǎn)單。 該界面通過(guò)表格形式形象、完整的反映了當(dāng)時(shí)教室的具體情況，使用者可以很容易找到想要的信息。如上自習(xí)的學(xué)生可以容易查到?jīng)]有上課而且人少的教室、教學(xué)樓管理人員也容易監(jiān)控各個(gè)教室教學(xué)資源的使用情況。 若教師要考查學(xué)生上課情況則可點(diǎn)擊學(xué)生信息欄下的“點(diǎn)擊進(jìn)入”，界面如下圖所示，在該界面顯示了該教室所有學(xué)生的具體信息如學(xué)號(hào)、班級(jí)、姓名以及上機(jī)、下機(jī)時(shí)間。 3.20學(xué)生信息界面 二、網(wǎng)頁(yè)部分 使用Dreamweaver軟件編寫(xiě)如下的網(wǎng)頁(yè)。其顯示內(nèi)容與上軟件相似，其功能為方便用戶(hù)查詢(xún)信息。首頁(yè)如下： 圖3.21系統(tǒng)網(wǎng)站首頁(yè) 其中一棟教學(xué)樓的信息網(wǎng)頁(yè)如下： 圖3.22信遠(yuǎn)頁(yè)面 參考文獻(xiàn) [1] 馮義飛，教室照明智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007,04。 [2] 張麗，基于非接觸式IC卡的智能門(mén)禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，武漢理工大學(xué)，2006,04。 [3] 王海倫 葉冬芬，單片機(jī)控制的照明智能控制系統(tǒng)，電氣時(shí)代2005年第1期。 [4] 趙本虎 趙國(guó)庫(kù)，基于單片機(jī)的室內(nèi)燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)江蘇冶金，2004,10。 [5] 李林 趙國(guó)庫(kù)，基于單片機(jī)的教室燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，機(jī)械與電子，2004,6。 [6] 周燕覃 如賢，教室燈光智能控制系統(tǒng)，西南科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，05 V01．20 NO．1。 [7] 陳峰.基于Blacldin DSP的數(shù)字圖像處理[M]．北京:電子工業(yè)出版社，2009。 [8] Kinnaird,C．Equalization enhances RS-485 links．2004,2,P71. 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作品專(zhuān)業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

學(xué)校教室數(shù)量龐大，人工管理難度大。如上課臨時(shí)更換教室不能即時(shí)通知，上機(jī)課刷卡需要老師督，教室白天開(kāi)燈浪費(fèi)電能，夜晚教室安全無(wú)法保障，還有學(xué)生最關(guān)心的上自習(xí)找不到座位等。為了實(shí)時(shí)自動(dòng)獲取各個(gè)教室的信息，進(jìn)行統(tǒng)一管理信息發(fā)布，并及時(shí)對(duì)各種突發(fā)事件做出處理,項(xiàng)目小組設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種低能耗的基于 zigbee 技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的教室信息管理系統(tǒng)。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本項(xiàng)目結(jié)合實(shí)際需求，將現(xiàn)代通信技術(shù)、信息處理技術(shù)、控制 技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)教室的有效管理。既能節(jié)省電 能，又可以通過(guò)實(shí)時(shí)發(fā)布的教室信息讓同學(xué)們合理有效利用學(xué)習(xí)資 源。與已有的技術(shù)相比，該系統(tǒng)建立的信息采集模型，功能比較齊 全，具有友好的操作性和很好的擴(kuò)展性，方便進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和完善 系統(tǒng)采用 zigbee 網(wǎng)絡(luò)作為主通信方式，相比于 WIFI、藍(lán)牙網(wǎng) 絡(luò)，有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)、更低的功耗和相當(dāng)?shù)目煽啃?。Zigbee 網(wǎng) 絡(luò)安裝容易，省去了布線(xiàn)的麻煩。 采集數(shù)據(jù)種類(lèi)多，實(shí)時(shí)性好。 監(jiān)測(cè)設(shè)備可根據(jù)需要隨時(shí)連接至其他聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)，方便夜晚 人狀態(tài)教室監(jiān)控需求。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

無(wú)

作品所處階段

中試階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

暫無(wú)技術(shù)轉(zhuǎn)讓

作品可展示的形式

現(xiàn)場(chǎng)演示 圖片 ?錄像 ?樣品

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 基于我國(guó)學(xué)校等基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量龐大的因素，因此該產(chǎn)品有很廣闊的市場(chǎng)前景，若積極推廣，必定產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 使用說(shuō)明： 學(xué)生上自習(xí)前可以登錄網(wǎng)站查詢(xún)自習(xí)室的座位情況。在教室夜晚無(wú)人時(shí)，可遠(yuǎn)程對(duì)教室進(jìn)行安全監(jiān)控。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： (1)利用zigbee網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)快，可靠性高。(2)通過(guò)Internet發(fā)布信息，既方便查閱又有很高時(shí)效性。(3)教室管理進(jìn)一步智能化、信息化，安全性進(jìn)一步增強(qiáng)。 適應(yīng)范圍： (1)學(xué)校教學(xué)樓普遍適用。(2)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)微調(diào)，也可用于辦公樓，寫(xiě)字間及醫(yī)院病房的統(tǒng)一管理監(jiān)控。 推廣前景： 該系統(tǒng)十分符合現(xiàn)代低能耗低成本高安全性的理念，將會(huì)贏得市場(chǎng)與消費(fèi)者的肯定。

同類(lèi)課題研究水平概述

隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，國(guó)家在教學(xué)方面投入了大量資金，陸續(xù)建成了一 大批配備有先進(jìn)教學(xué)設(shè)施、環(huán)境的中學(xué)和各類(lèi)學(xué)校，各大專(zhuān)院校也對(duì)教學(xué)設(shè)備和 教學(xué)環(huán)境建設(shè)進(jìn)行了大力度的投入，為提高教學(xué)水平和教學(xué)效率創(chuàng)造了良好的條 件，但隨之而來(lái)的是如何管理和如何充分利用這些資源，充分發(fā)揮它應(yīng)有的功能。 但目前國(guó)內(nèi)類(lèi)似的管理系統(tǒng)真正投入使用的并不多見(jiàn)。 近幾年，國(guó)內(nèi)很多大專(zhuān)科院校都建立了新校區(qū)，從而大力投入建設(shè)先進(jìn)的教 學(xué)設(shè)備和教學(xué)環(huán)境等硬件設(shè)施。但其正在使用的管理系統(tǒng)幾乎都只涉及成績(jī)查詢(xún)， 網(wǎng)上選課，圖書(shū)館管理等軟件系統(tǒng)。對(duì)于教室和其他教學(xué)設(shè)施甚至實(shí)驗(yàn)室的管理 很多都停留在傳統(tǒng)的管理階段。雖然幾乎所有的學(xué)校都采用一卡通，但幾乎沒(méi)有 學(xué)校真正的實(shí)現(xiàn)“一卡通”。最近，網(wǎng)上出現(xiàn)了很多關(guān)于學(xué)校管理的論文，但其只 能適用于某一方面，而且都沒(méi)有進(jìn)入試用階段。 現(xiàn)在有些國(guó)內(nèi)公司也做了一些各種管理的系統(tǒng)，但大部分都是軟件系統(tǒng)，與 硬件結(jié)合的系統(tǒng)少之又少。廣州廣嵌電子科技有限公司提出了一種智能實(shí)驗(yàn)室管 理系統(tǒng)的解決方案，軟件和硬件結(jié)合，功能也比較完善。但其只能適用于實(shí)驗(yàn)室， 成本特別高，而且并沒(méi)有開(kāi)發(fā)?，F(xiàn)在已存在的系統(tǒng)有北京同立在線(xiàn)系統(tǒng)集成有限 責(zé)任公司開(kāi)發(fā)了高校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)，其也是針對(duì)實(shí)驗(yàn)室，可實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備 的授權(quán)使用、運(yùn)行機(jī)時(shí)統(tǒng)計(jì)、儀器工況在線(xiàn)顯示、使用日志管理、收費(fèi)管理。但 其使用 GSM 無(wú)線(xiàn)傳輸，依賴(lài)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，而且硬件成本也高。 國(guó)外類(lèi)似系統(tǒng)卻發(fā)展相當(dāng)成熟，尤其是實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)。從全球范圍的使用 情況來(lái)看，目前 LIMS 在歐美日本澳洲的發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室廣泛應(yīng)用，安裝 LIMS 的 國(guó)外實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)上萬(wàn)家，專(zhuān)門(mén)經(jīng)營(yíng) LIMS 產(chǎn)品的國(guó)外專(zhuān)業(yè)公司也有幾十家，業(yè)績(jī)最 突出的公司到現(xiàn)在為止已經(jīng)有千余個(gè)應(yīng)用案例。但因?yàn)橹R(shí)產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)品性?xún)r(jià)比的 問(wèn)題，暫時(shí)難以在國(guó)內(nèi)使用。 因此由于本系統(tǒng)低成本，適用范圍廣，智能化的特點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品中均具有 創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)力。
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