崔宇佳　應(yīng)捷

摘要：為實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館、自修室等公共場(chǎng)所座位的實(shí)時(shí)管理，提出了采用單片機(jī)、紅外傳感器和短信收發(fā)模塊構(gòu)成的實(shí)時(shí)座位管理系統(tǒng)。單片機(jī)AT89C51作為控制中心，實(shí)時(shí)采集紅外傳感器探測(cè)座位有無(wú)占用情況的信號(hào)，控制液晶顯示部分輸出監(jiān)測(cè)結(jié)果，并將實(shí)時(shí)座位信息通過(guò)短信收發(fā)模塊GSM.TC35發(fā)送給管理人員和使用者。該文提出的座位管理系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低和易于監(jiān)控管理的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：座位管理；單片機(jī)；紅外傳感器；GSM模塊

中圖分類(lèi)號(hào)：TP368 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）10-2443-03

Abstract： For real-time management of library， study rooms and other public places seat， we put forward a real-time seat management system using single chip microcomputer， infrared sensor and SMS transceiver module. AT89C51 microcontroller is the control center， real-time acquiring signals of infrared sensor to detect the occupancy of the seat， controlling liquid crystal display to output monitoring result， and the real seat information via SMS transceiver module GSM.TC35 is sent to the managers and users. Seat management system proposed in this paper has the advantages of simple structure， low cost and easy monitoring and management.

Key words： Seat management； SCM； infrared sensor； GSM module

1 概述

隨著高校的擴(kuò)招，圖書(shū)館自習(xí)室的座位資源短缺問(wèn)題日益嚴(yán)重。圖書(shū)館人滿為患，占座現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，影響了圖書(shū)館自習(xí)室的有效利用。利用計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)實(shí)現(xiàn)自習(xí)室座位智能管理成為許多圖書(shū)館的目標(biāo)，人們也進(jìn)行了相應(yīng)的探索。目前已有的座位管理方法包括利用刷卡器、指紋采集器的方法[1]、基于時(shí)分多址[2]和基于PHP局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)座位管理[3]等方法，存在一定的局限性。

本文提出基于利用紅外傳感器 HC-SR501、短信接收模塊GSM.TC35和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)座位管理，具有監(jiān)控座位狀態(tài)、座位保留超時(shí)管理、電子屏顯示座位狀態(tài)、短信查詢(xún)座位空余數(shù)等功能，使座位管理更加便捷。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

座位管理系統(tǒng)主要包括傳感器模塊、控制功能模塊、顯示功能模塊、短信功能模塊四部分。傳感器模塊由人體紅外感應(yīng)模塊構(gòu)成，控制功能模塊由51單片機(jī)構(gòu)成，顯示輸出模塊由液晶顯示屏構(gòu)成，短信接收模塊由GSM.TC35構(gòu)成。該系統(tǒng)通過(guò)HC—SR501人體感應(yīng)模塊實(shí)時(shí)掌握座位情況，通過(guò)單片機(jī)在顯示屏上實(shí)時(shí)反映座位信息，座位設(shè)定三種狀態(tài)：T——有人、F——無(wú)人、H——等待，并可以通過(guò)短信模塊查詢(xún)座位空余數(shù)量，方便同學(xué)安排自習(xí)時(shí)間和地點(diǎn)。同學(xué)進(jìn)入自習(xí)室，通過(guò)顯示屏上反映的座位情況，自由選取空余座位，座位被選擇后呈現(xiàn)有人狀態(tài)。同學(xué)離開(kāi)自習(xí)室時(shí)，需釋放座位。若需保留，則選擇保留后，座位自動(dòng)保留十五分鐘，此時(shí)呈現(xiàn)等待狀態(tài)，超過(guò)時(shí)間未歸，則自動(dòng)變成空余狀態(tài)；若選擇離開(kāi)，座位自動(dòng)變成空余狀態(tài)。

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案如圖1所示。傳感器模塊采用紅外傳感器探測(cè)座位有無(wú)人員使用，控制模塊由單片機(jī)將傳感器采集的信息實(shí)時(shí)顯示輸出到電子顯示屏，控制信息的刷新，顯示功能模塊采用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)電子屏實(shí)時(shí)顯示輸出座位使用情況，短信查詢(xún)模塊利用GSM TC.35實(shí)現(xiàn)對(duì)座位使用情況的短信查詢(xún)功能。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 傳感器模塊

采用HC-SR501人體紅外感應(yīng)模塊，該模塊采用德國(guó)原裝進(jìn)口LHI778探頭設(shè)計(jì)，感應(yīng)距離為7m以?xún)?nèi)，靈敏度高，延時(shí)時(shí)間可達(dá)0.5秒，超低電壓工作模式。將人體紅外感應(yīng)模塊安裝在座位椅子側(cè)面，當(dāng)有人坐在椅子上時(shí)，傳感器輸出信號(hào)。多個(gè)傳感器探測(cè)的信號(hào)輸出到控制模塊。

3.2 控制功能模塊

控制功能模塊由單片機(jī)AT89C51及晶振復(fù)位電路構(gòu)成?？刂颇K電路原理如圖2所示。AT89C51采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元。可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。晶振電路采用12 MHz晶振。HC-SR501人體紅外感應(yīng)模塊的信號(hào)輸出端s通過(guò)圖2中的SIGNAL-IN端口接到AT89C51的INT0腳上，再通過(guò)一個(gè)反相器反相后接到INT1腳上。

3.3 顯示功能模塊

顯示功能模塊如圖3所示，由SMC1602A構(gòu)成。其顯示容量為16*2個(gè)字符，芯片工作電壓為4.5-5.5V，工作電流為2.0mA，模塊最佳工作電壓為5.0V。其中DB0-DB7為船型數(shù)據(jù)輸入端，分別與80C51單片機(jī)的P0.0—P0.7相連接。SMC1602A使能信號(hào)端通過(guò)74LS00與非門(mén)連接單片機(jī)的RD、WR、P2.7端相連。SMC1602A的讀/寫(xiě)選擇端和數(shù)據(jù)/命令選擇端分別與單片機(jī)的P2.1和P2.0相連接。

3.4 短信功能模塊

短信功能模塊采用GSM.TC35，由GSM 基帶處理器、GSM 射頻模塊、供電模塊（ AS IC） 、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。GSM.TC35模塊通過(guò)ZIF連接器與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電路連接， 如圖4所示。GSM.TC35 模塊的頻段為雙頻 900MHz和l800MHz，支持?jǐn)?shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息的傳輸，低功耗低電壓。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件分為兩大部分：控制顯示部分和短信收發(fā)部分，采用C語(yǔ)言在KeiluVision4中進(jìn)行編譯，在STC_ISP_V483中進(jìn)行調(diào)試并運(yùn)行?？刂骑@示部分源程序代碼可分為3大模塊：顯示座位狀態(tài)的外中斷0服務(wù)子程序；傳感器信號(hào)采集子程序；延時(shí)15min及循環(huán)顯示子程序。短信收發(fā)部分流程圖如圖5所示。

當(dāng)座位無(wú)人時(shí)，傳感器輸出高電平，開(kāi)啟外中斷0，關(guān)閉外中斷1，單片機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)座位上有人時(shí)，傳感器輸出低電平，開(kāi)啟外中斷0，單片機(jī)往串口送出兩個(gè)8位段碼，電子屏相應(yīng)位置顯示有人狀態(tài)“T”。然后，關(guān)閉外中斷0，開(kāi)啟外中斷1，單片機(jī)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)人離開(kāi)座位時(shí)，傳感器再次輸出高電平，引發(fā)外中斷1，單片機(jī)往串口送出兩個(gè)8位段碼，電子屏顯示等待狀態(tài)“H”。與此同時(shí)，開(kāi)啟外中斷0，關(guān)閉外中斷1，單片機(jī)進(jìn)入倒計(jì)時(shí)15min子程序。若15min未計(jì)完，有人坐到座位，電子屏相應(yīng)位置顯示“T”。若15 min計(jì)時(shí)結(jié)束，沒(méi)有人占用座位，則單片機(jī)往串口送出兩個(gè)8位段碼，電子屏相應(yīng)位置顯示無(wú)人狀態(tài)“F”，單片機(jī)再次進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

單片機(jī)AT89C51與TC35i模塊實(shí)現(xiàn)的短信息處理系統(tǒng)性能可靠， 使用方便， 可以對(duì)座位實(shí)時(shí)情況進(jìn)行查詢(xún)與管理， 成本較低，可輔助管理人員對(duì)圖書(shū)館資源進(jìn)行合理高效的利用，減少圖書(shū)館占座現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

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