陶瑞然 李云飛 林震

摘 要

本文系統(tǒng)采用stm32作為單片機(jī)主控板，nRF24L01作為單片機(jī)間無(wú)線通信模塊，搭建了一個(gè)實(shí)用的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)地將座位情況發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)端，用戶可通過(guò)手機(jī)app或網(wǎng)頁(yè)端查看座位信息，以此來(lái)方便查找、預(yù)約和管理座位。

關(guān)鍵詞

物聯(lián)網(wǎng);單片機(jī);座位管理

中圖分類號(hào)： TN929.5 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.09.045

0 引言

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善和人民生活水平的日益提高，圖書(shū)館、閱覽室等公共場(chǎng)所的人流量變得越來(lái)越大，許多公共場(chǎng)所也變得一座難求，公共座位智能管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)變得越來(lái)越重要。

本文針對(duì)當(dāng)前普遍存在的圖書(shū)館座位資源管理效率低下的問(wèn)題，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套信息管理系統(tǒng)，通過(guò)把座位狀態(tài)信息、學(xué)生用戶以及座位使用過(guò)程中的違規(guī)記錄信息進(jìn)行組織與聯(lián)系，搭建低功耗且覆蓋面廣的物聯(lián)網(wǎng)硬件系統(tǒng)以及手機(jī)端的智能軟件系統(tǒng)，將這些數(shù)據(jù)信息以及彼此之間的聯(lián)系進(jìn)行有效的處理和科學(xué)的管理，管理人員只需要簡(jiǎn)單的操作就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書(shū)館等公共場(chǎng)所的桌椅的智能管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)公共座位的數(shù)字化管理，使得座位資源更合理、更公平、更充分地讓用戶共享。

1 模塊技術(shù)分析

1.1 nRF24L01無(wú)線通信模塊技術(shù)分析

主從機(jī)之間的無(wú)線通信是采用nRF24L01無(wú)線通信模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。nRF24L01是工作在2.4GHz～2.5GHz的ISM 頻段的單片無(wú)線收發(fā)器芯片。無(wú)線收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器和解調(diào)器。輸出功率頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過(guò)SPI 接口進(jìn)行設(shè)置。幾乎可以連接到各種單片機(jī)芯片，并完成無(wú)線數(shù)據(jù)傳送工作。

1.2 ESP8266互聯(lián)網(wǎng)WiFi模塊技術(shù)分析

系統(tǒng)采用esp8266wifi模塊實(shí)現(xiàn)通信主機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)端服務(wù)器，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。ESP8266 是一款可以作為微控制器使用的成本極低且具有完整TCP/IP協(xié)議棧的loT控制芯片，這個(gè)模塊允許微控制器通過(guò)海斯命令集使用TCP/IP協(xié)議棧連接到WiFi網(wǎng)絡(luò)。

1.3 紅外人體檢測(cè)模塊技術(shù)分析

將紅外傳感器安裝在座椅底下檢測(cè)人體即可實(shí)現(xiàn)座位檢測(cè)。該傳感器模塊對(duì)環(huán)境光線適應(yīng)能力強(qiáng)，具有1對(duì)紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當(dāng)檢測(cè)方向遇到障礙物（反射面）時(shí)，紅外線反射回來(lái)被接收管接收，經(jīng)過(guò)比較器電路處理之后，綠色指示燈會(huì)亮起，同時(shí)信號(hào)輸出接口輸出數(shù)字信號(hào)（一個(gè)低電平信號(hào)），檢測(cè)有效距離范圍為2～80cm（可通過(guò)電位器旋鈕調(diào)節(jié)檢測(cè)距離），其工作電壓為3.3V-5V。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

由stm32作為MCU控制器，紅外感應(yīng)模塊檢測(cè)檢測(cè)座位是否被占，NRF24L01+無(wú)線發(fā)射接收模塊在單片機(jī)之間通信，采用帶ESP8266 WiFi模塊的單片機(jī)收集所在區(qū)域的座位信息上傳到網(wǎng)絡(luò)端服務(wù)器，交給軟件部分處理顯示。電源可通過(guò)電池供電或連接座位的交流電供電。如果座位被預(yù)約，相應(yīng)座位上的LED燈亮，以顯示座位正被使用。如果座位被預(yù)約后，在預(yù)設(shè)等待時(shí)間（ 預(yù)設(shè)30min）內(nèi)無(wú)人使用，超時(shí)后LED燈則會(huì)熄滅，網(wǎng)絡(luò)端顯示空位，該座可被其他學(xué)生預(yù)約使用。如果學(xué)生在座位預(yù)留時(shí)間內(nèi)使用了座位，系統(tǒng)中的座位則將保持被使用狀態(tài)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖、主機(jī)結(jié)構(gòu)圖、從機(jī)結(jié)構(gòu)圖分別如圖1、圖2和圖3所示。

由于esp8266的價(jià)格較高，故采用價(jià)格較低的nrf24l01實(shí)現(xiàn)單片機(jī)間無(wú)線傳輸，在一片區(qū)域內(nèi)，只布置一個(gè)帶有esp8266和nrf24l01的主機(jī)，每個(gè)位置上都布置一個(gè)帶有紅外人體檢測(cè)模塊和nrf24l01的從機(jī)，主機(jī)會(huì)定時(shí)地掃描這個(gè)區(qū)域內(nèi)的從機(jī)的狀態(tài)，然后發(fā)送到服務(wù)器上，掃描周期很短，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，可以在很短的時(shí)間內(nèi)對(duì)所有位置的狀態(tài)進(jìn)行刷新，在服務(wù)器端，我們選取MYSQL作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，將從網(wǎng)絡(luò)端將收集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，然后對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理后實(shí)時(shí)地在前端更新。

3 結(jié)論

本系統(tǒng)通過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，對(duì)座位進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并傳送至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器端處理，用戶能通過(guò)手機(jī)或電腦輕松地進(jìn)行查詢并預(yù)約座位，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)穩(wěn)定的智能座位管理系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳武，錢青，趙熊，馬雪梅，姜愛(ài)蓉，朱京徽.清華大學(xué)智能座位管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代圖書(shū)情報(bào)技術(shù)，2013（10）：90-95.

[2]孫健勛，李金鵬，苗世賢，周晗，尹志勇.基于ZigBee的圖書(shū)館智能座位管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（32）：72-73.

[3]羅志鵬，張偉，陳琪瑋，沈瓊霞.基于LoRa的智能圖書(shū)館座位管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2019，27（03）：259-263.

[4]侯妍杉，李心怡，鄧奧，楊雨桐，李婉欣.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園社區(qū)建設(shè)探究——以佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院智慧校園建設(shè)為例[J].現(xiàn)代營(yíng)銷（經(jīng)營(yíng)版），2019（07）：75-76.

[5]孫曉葉，李攀，劉穎.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（11）：33.