人数检测系统开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文献综述1.引言 近年来，随着智能系统的发展，智能家居智能安防在身边普及。在大学校园也需要一种具有多种功能的智能人数检测系统来方便学生的学习。为了避免人数过多导致的突发事故，人数检测系统在许多场合也在应用。为了提高大学生在自习时间找空教室的效率，采用STM32单片机作为控制器，实时接收红外对管发出的信号，检测进出教室人数，监测室内环境，同时可以通过手机端进行查询。2.设计方案 设计一个以STM32单片机为控制器的教室人数监测系统，系统STM32F103系列单片机作为核心控制器，以传感器作为红外线发射和红外接收管，单片机实时检测红外线的收发状态检测人员进出，采用温湿度传感器检测室内温湿度,监测室内PM2.5指数，同时采用无线通信将数据编码后发送到单片机进行数据处理与显示。一.控制模块方案一：AT89C51单片机控制 AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器和128bytes的随机存取数据存储器，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。但是由于51单片机内部集成资源少，运行速度慢，自身功能少，所需外围器件多，所以本设计选择了STM32单片机。方案二：STM32F103RCT6 STM32单片机则是ST公司使用Arm公司的Cortex-M3为核心生产的32bit系列的单片机。Cortex-M3是一个32位处理器内核，内部的数据路径是32位的，寄存器是32位的，存储器接口也是32位的。CM3采用了哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总线，可以让取指与数据访问并行不悖，这样一来数据访问不再占用指令总线，指令总线和数据总线共享同一个存储器空间。其中STM32F103RCT6是STM32系列单片机中的增强型，是一种嵌入式-微控制器的集成电路，64个引脚，速度是72MHz，可见速度之快。STM32单片机程序都是模块化的，他的内部资源（寄存器和外设功能）丰富，接口相对简单些。综上，本次设计选择方案二。二．人数检测模块方案一：采用压力传感器 在教室每个座位下安装一个压力传感器，当有人坐下时压力传感器传送信息，控制器接收并处理信息。但是考虑到这样的方式安装成本过大，很麻烦并且不好维护，所以本设计选择了采用红外传感器检测。方案二：采用红外传感器 在设计红外人数测量模块时，选择TSAL6200作为红外发射二极管，HS0038B作为红外接收管。当接收管接收到发射器发出的信号时将其信号转换成电信号，通过放大解调后，输出低电平。系统根据每路输出口所对应的单片机引脚可以判断出人的进出状况，计数器进行加减计数交给控制器处理，从而对人数进行统计。利用红外传感器检测人员进出方法简单易操作。三．温湿度采集模块 方案一：采用AM2302数字温湿度传感器AM2302数字温湿度模块是一款含有己校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。但是它的测量参数中：湿度0%~100%相对湿度的测量范围；温度测量范围为-40~ 80℃；湿度的测量精度为3.0%RH，温度的测量精度为0.5℃。其中它的温度测量范围过大，不适用于日常生活中的温度测量，所以本设计采取DHT11传感器。方案二：采用DHT11数字温湿度传感器 DHT11是一款湿温度一体化的数字传感器。也具有上述AM2302快响应,抗干扰能力强，稳定性高和性价比高，功耗低等特点。该传感器包括一个电阻式测湿元件和一个NTC测温元件，通过单片机等微处理器简单的电路连接就能够实时的采集本地湿度和温度。DHT11与单片机之间能采用简单的单总线进行通信，仅仅需要一个I/O口。传感器内部湿度和温度数据40Bit的数据一次性传给单片机，数据采用校验和方式进行校验，有效的保证数据传输的准确性。DHT11湿度测量范围：20％～90%RH；温度测量范围：0℃~ 50℃；湿度测量精度：5%RH；温度测量精度：0.2℃。该传感器价格很便宜，温度和湿度测量范围及精度都达到要求。四：环境质量监测 采用GP2Y系列粉尘传感器，GP2Y1014AU粉尘传感器是夏普开发的一款光学灰尘监测传感器模块，在其中间有一个大洞，空气可以自由流过，它里面邻角位置放着红外发光二极管和光电晶体管，红外发光二极管定向发送红外，当空气中有微粒阻碍红外时，红外线发送漫反射，光电晶体管接收到红外，所以信号输出引脚电压发送变化。其属性值如下：供电电压5-7V；工作温度-10-65℃；监测最小直径0.8μm；灵敏度0.5V/（0.1mg/m3），输出电压变化0.5V。五：显示模块方案一：采用LCD1602液晶显示 LCD1602液晶显示器是广泛使用的一种字符型液晶显示模块。它是由字符型液晶显示屏（LCD）、控制驱动主电路HD44780及其扩展驱动电路HD44100，以及少量电阻、电容元件和结构件等装配在PCB板上而组成。LCD1602液晶显示器采用并行操作方式居多，每行能够显示16个字符，一共可以显示两行，只能显示ASCII码字符，如数字、大小写字母、各种符号等，但是不能显示汉字，同时其显示的字符少，不能完全满足本次设计的要求，所以不选择LCD1602液晶显示器。方案二：采用LCD12864液晶显示 LCD12864是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及12864全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示84个（1616点阵）汉字或者显示164个（816点阵）ASCII码。LCD12864功耗低，体积小重量轻，且能显示汉字，所以本设计采用LCD12864。

经过仔细分析和论证，决定了系统各模块的最终方案如下：（1）单片机控制模块：采用单片机STM32F103RCT6控制；（2）人数采集模块：采用红外传感器TSAL6200和HS0038B；（3）温湿度采集模块：采用DHT11传感器实现；（4）环境质量监测模块：采用GP2Y1014AU传感器；（5）显示模块：采用液晶LCD12864显示；（6）无线通信模块：采用NRF24L01芯片实现。 本设计以STM32F103RCT6为主控制器，采用了红外发射管TSAL6200和红外接收管HS0038B来检测人员进出情况，并通过控制器进行加减计数得出教室实时人数；同时采用了温湿度传感器DHT11采集室内温湿度数据，GP2Y1014AU检测空气中粉尘的值。通过NRF24L01无线发送芯片将这些信息编码发送至主模块,在主模块中将每个子模块传入的信息分别进行解码和运算,然后通过串口将其进行处理并显示。4．结论 根据本次设计要求，我搜索了大量的相关资料，并认真分析了设计课题的需求，还认真学习了STM32单片机的工作原理和性能，对单片机的运用有了更深入的了解，学习了各个传感器模块的相关知识，了解了一些室内外检测人数的方案资料内容。同时，还深入学习了软件AltiumDesigner，设计中用这个软件画设计原理图，深入学习使用了软件KEIL编写源程序以及编译。5.参考文献[1]王绪磊,杨秀媛.校园公共场所人数统计系统开发与设计[J].科技信息,2014(05):10-11.[2]张春华,谢永军,周政毅,吴成达,周振扬.公共场所人数检测统计系统的设计[J].广东工业大学学报,2012,29(03):63-67.[3]幸联星.基于单片机的智能家居环境检测系统设计[J].电子技术与软件工程,2020(01):59-61.[4]盛强.基于AVR单片机和nRF24L01的温湿度检测装置设计[J].工业控制计算机,2019,32(12):153-154.[5]邓然,朱英坤,林德洋.基于单片机的空气质量检测系统设计[J].科学技术创新,2019(33):144-145.[6]周峻臣,李磊.基于单片机的ZigBee智能家居环境监测系统[J].电工技术,2019(24):10-11.[7]李瑞琦,刘璐,李宇翔,刘鑫.基于STM32F103单片机的甲醛检测报警仪设计[J].机电信息,2019(32):124-125.[8]黄平.基于单片机的液晶（LCD）图文显示系统设计[J].通信电源技术,2019,36(10):69-70.[9]张东娟.基于单片机的粉尘检测报警防护系统研究[J].电子测试,2019(24):18-19.[10]刘钧火,赵威海,罗来俊.基于Cortex-M3的无线语音智能相框的设计与实现[J].湖北农机化,2020(01):145.[11]钟艺,陈丽君,胡兰馨.考研自习室的考勤管理系统研究[J].福建电脑,2019,35(07):104-105.[12]李晓芸,彭源,刘自强,李豪杰,江善和.基于无线测量的恒温控制系统设计[J].电子技术与软件工程,2019(06):224-227.[13]盛强.基于AVR单片机和nRF24L01的温湿度检测装置设计[J].工业控制计算机,2019,32(12):153-154.[14]王顺.基于nRF24L01无线网络的单片机应用设计[C].中国仪器仪表学会.2010中国仪器仪表学术、产业大会（论文集2）.中国仪器仪表学会:《仪器仪表学报》杂志社,2010:59-61.[15]贾朱红,张晓冬.基于I~2C总线的单主多从单片机之间的通信[J].微计算机信息,2009,25(08):101-102.[16]梁永恩,万世明.基于uC/OS-Ⅲ的AM2302驱动设计及应用[J].现代计算机(专业版),2018(28):76-79.[17]ShuangCui,JyothierK.Nimmagadda,SanjivSamant,BenceBartha,JamesE.Baciak.LowcostcurrentmodedataacquisitionboardforX-raybackscatterimagingsystems[J].NuclearInst.andMethodsinPhysicsResearch,A,2020,954.[18]刘德全.智能温室温湿度检测实验系统电路设计与仿真[J].实验室研究与探索,2015,34(02):92-95.[19]邓然,朱英坤,林德洋.基于单片机的空气质量检测系统设计[J].科学技术创新,2019(33):144-145.[20]杨汝婷,李红霞.我国室内空气检测现状研究报告[J].山东化工,2019,48(19):234-235.[21]和平,杨开涛,马小玲,王继业.流动人员计数系统的设计与应用教室人数计数器的设计[J].中央民族大学学报(自然科学

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1.要研究或解决的问题

通过对课题的理解，进行硬件，软件系统设计。

1.检测人员进出时的时序；