校园天使

摘 要

该设计是基于STM32与微信的教室人流动态采集系统。实现在高校教学楼大厅实时显示各教室人数、剩余空座位数量，并且把数据通过Internet 发送到远程服务器，用户可通过掌中通信设备关注微信公众账号随时随地查询相关信息。

关键字：STM32，网络通信，以太网，微信

1 作品介绍

1.1 作品总体框架

为了实现实时监测各教室人数情况，并在教学楼大厅显示出来的功能。同时让高校学生老师可以利用我们随身携带的通信设备中的微信客户端方便快捷地进行查询。整个作品可分为教室人数信息采集模块，无线发送模块，LCD显示模块，网络通信模块，微信模块以及远程服务器等。作品的总体框架如下图所示：

1.2 背景分析

自习教室，与高校学生老师的日常工作学习各个方面息息相关，然而在现实生活中，学生经常会因为找不到自习教室或座位而浪费很多时间，影响自习的兴致，尤其是在每学年的考试月，自习人数很多，座位缺乏，学生必须要赶往每栋教学楼各个教室去寻找自习座位，繁琐没有效率，不仅浪费大量时间，而且还打扰了其他同学的学习。另外，高校学生或老师在平时要开展班会等活动也很难找到空教室，极大地降低了学生们的学习热情，同时也影响了老师们的工作情绪。所以我们就想就这一在全国各大高校普遍存在的现象做一个能实时监测教室人数以及能通过我们日常生活中的可穿戴设备方便快捷地查询各教学楼各教室人数信息的智能监测系统。以方便广大学生老师的日常工作和学习。

1. 移动互联网的持续高速增长，2014年中国移动互联网市场规模达2134.8万亿元
2. 智能手机的大面积普及，2014年中国智能手机出货量达到3.9亿台
3. 微信的迅速发展，截至2014年国内微信用户达到5亿

1.3 功能与指标

高校学生，老师在进入教学楼大厅时就可以看到通过LCD显示屏实时显示的该教学楼各教室人流数据信息（教室容量，教室当前自习人数，教室剩余可自习座位），同时，通过微信公众平台的接入，学生和老师通过随身携带的手机及其它电子通信设备关注我们的微信公众账号就可以在不到教学楼的情况下随时随地地查询了解自习室的座位信息，而不需要赶往各个教室去看，可以方便快捷地选择时间及教室。具有非常好的互动性，解决了找自习室难的问题，提高了高校学生的时间利用率和学习的热情，方便了自习室的使用与管理。

1.4 特色与应用市场

自习教室直接关系着高校学生老师的日常工作学习，但是如何才能高效便捷得为学生老师提供自习教室方面的相关信息呢？目前国内外还没有就此类问题形成全面系统的解决措施。该设计为高校学生老师学习及工作带来极大便利同时使自习室的使用与管理智能化。可建立全国高校教室全面智能化管理系统。

1. 设计特色

将智能监测系统接入Internet，让信息更加公开化，简易化和生活化。使用随身携带设备，微信公众平台，可以24小时自动为学生提供信息，具有非常好的互动性，解决找自习室难的问题，同时也增加了学习的趣味性，方便了自习室的使用和管理。

2. 安全与成本 该设计整体体积小，重量轻，能耗低。成本低廉，设计稳定性强，智能快捷。

3. 应用范围多领域广 目前国内外还没有此类完善的教室智能监测系统，因此该设计可广泛地应用于全国各大高校，需求大。同时该系统核心是微信远程监测，不仅仅可用在监测人数信息，凡是涉及智能监测方面的都可以用到，例如草原羊圈，牛圈，会议室，停车场等等。应用前景非常广阔。

2 实现方案

2.1 系统方案

该系统主要由STM32，ARM系列芯片，红外传感器，24l01无线发送，LCD显示屏，网络通信模块，微信，远程服务器等组成。各个教室节点与大厅主控单片机组成局域网，丛机教室系统通过红外激光传感器对各教室人数信息变化进行动态采集，然后将数据通过局域网发给主控单片机，并通过LCD显示屏在教学楼大厅实时显示出来，然后主控单片机连接到Internet将数据发送给北京的远程服务器。就可以通过微信服务器在用户APP聊天窗口中显示教学楼各教室人数信息，同时用户也可以通过点击相应的自定义菜单，进入网页，网页采用Ajax技术进行动态的刷新，以实时显示出各教室空座位的情况。供用户根据自己的实际需求进行选择。

2.2 实现原理

2.2.1 教室人数信息采集模块

红外传感器对人的信号进行感应，通过高低电平的变化以及两个传感器先后电平变化顺序来实现对人数计数与判断进出教室的目的，从而达到对教室人流信息进行动态采集的效果。

2.2.2 无线传输模块

24l01，将各教室当前人数信息实时无线传输至教学楼大厅主机。实现每个节点教室与教学楼大厅主机之间的通信。简单高效。

2.2.3 LCD显示模块

LCD屏幕，在高校各教学楼大厅安装此屏幕，实时显示该教学楼各教室当前人数座位信息，让高校学生与老师在进入教学楼大厅时就可以直观地了解各教室当前人数信息。

2.2.4 网络通信模块

主机接收各教室系统发送来的数据，然后将数据传送至以太网模块，以太网模块使用UDP协议，将主机发来的数据发送到指定的Internet主机。2.2.5 微信模块

微信服务器上运行一个UDP进程，用于接收来自以太网模块的信息。UDP进程接收到数据之后，触发服务器上的另一PHP对接收到的数据进行保存。用户点击微信公众平台下方的自定义菜单，微信APP会将这一事件以特定的数据报形式发送至微信服务器，微信服务器接收到这个数据之后，转发给用户自定义的另一服务器对该数据进行处理，用户服务器在对数据处理完成之后，给微信服务器一个响应数据报，微信服务器接收到后下发到用户客户端，用户APP聊天窗口中即出现了其所需要的信息。同时用户也可以点击相应的自定义菜单，进入网页，网页采用Ajax技术进行动态刷新，以实时展示出教室空座位的情况。

3 性能测试

3.1 测试方案

在教学楼的系统模型中，101，102分别代表两个节点教室，我们用透明长 棒的进出来代表学生的进出，从而获取教室人流数据信息的变化。

3.2 测试数据

当有一个学生进入到教室时，教室从机显示屏上的人数自动加一，教学楼大厅主屏上的人数也相应加一，同时，微信上也可以实时准确查询到相应人数的变化。同理，当教室出来一个人时，各显示屏及微信上也将实时显示出人流数据信息的动态变化。

3.3 测试结果分析

教室从机，大厅主机，微信服务器及客户端数据，各处人流数据信息的动态变化相同，实时性强，实现了对教室人数的实时动态智能监测。

4 创新性

1. 该设计使用户只要通过掌中微信设备就可方便快捷地了解自习室教室座位信息，很好的解决了高校学生老师找座位难的问题，同时也方便了自习室的使用与管理。相较于学生前往各栋教学楼各个教室寻找座位，它的独特优势是极大地方便了高校老师学生的日常工作学习，提高了工作效率。

2. 目前国内外还没有此类完善的教室智能监测系统，因此该设计可广泛地应用于全国各大高校，需求大。可建立全国高校教室全面智能化管理系统。应用前景非常广阔，同时扩展性强，可以运用到其他相关领域，如养殖系统的智能监测，草原羊圈，会议室，停车场等等。

5 总结

该作品具有非常好的互动性，不仅解决了找自习室难的问题，提高了高校学生的时间利用率和学习的热情，方便了自习室的使用与管理，而且设计整体体积小，重量轻，能耗低。成本低廉，设计稳定性强，智能快捷。目前国内外还没有就此类全面的教室智能监测系统。该设计可广泛应用于全国各大高校，可建立高校教室全面智能化管理系统。同时，该系统核心是微信远程监测，不仅仅可用在监测人数信息，凡是涉及智能监测方面的都可以用到，例如草原羊圈，牛圈，会议室，停车场等等。应用前景非常广阔。

6  演示

教学楼功能展示

微信功能介绍

微信界面

本文是之前做的项目，万物智能，万物互联，希望对大学生有一些启发作用，我们下一期，再见!