基于单片机的太阳能人数统计系统设计

邵婷婷， 任 蒙 ，张 瑶

（1.延安大学 信息学院，陕西 延安716000；2.陕西烽火通信集团有限公司 陕西 宝鸡 721006；3.西安理工大学 自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048）

目前，我国各大高校教室管理系统基本处于人工管理阶段，费时费力，加之上课教室不固定，存在学生找自习教室难，教师上课易受打扰等弊端[1]。另外教师上课考勤还停留在点名、数人阶段，占用了上课和做实验的时间[2]。为此，文中基于AT89S52单片机研制了一款人数统计系统。实验测试表明，设计的样机系统实现了对教室当前人数的准确实时统计，可为广大师生提供便利，便于教室管理系统走向智能化，同时采用太阳能作为供电能源，也响应了当今社会低碳节能环保的倡导，可广泛应用于各大高校的教室、实验室管理系统，另外，该系统经过改进还可用于银行、车站等多窗口公共场所。

1 系统方案设计

目前，我国许多高校上课、做实验将考勤作为平时教学考核的一部分，也是学校对学生安全排查工作的一项措施，目前停留在课前点名或数人的人工管理阶段；火车站售票点，尤其在春运等时期，购票人数极多，常有连夜排队购票的情况出现。为了减少教师上课考核出勤的工作量，迅速掌握缺勤人数，以及减少排队等候的盲目性，本系统设计了一款基于单片机的人数统计系统。当有人进出教室、售票厅等场地时，红外检测模块会产生电压信号并传递给单片机控制模块，单片机对此信号进行处理，自动分辨进、出两种状态，并做出相应的加减处理，通过LED实时显示出当前场地的总人数，同时单片机通过串口将场地人数的相关信息传送给PC机保存，以留下完整的记录。师生通过LED或PC机可以清楚的了解到本场地当前的人数状态，从而能够更好的维护课堂秩序，使教室资源得到最充分的利用。

本系统采用太阳能作为供电能源，AT89S52单片机作为控制芯片，主要包括电源模块、红外检测模块、控制模块、显示模块等。其结构框图如图1所示。

2 系统硬件设计

2.1 电源模块

图1 系统结构框图Fig.1 System structure diagram

为响应当今社会低碳节能环保的倡导，同时也为节省设计成本，本设计电源部分由太阳能电池板、蓄电池和稳压电路3部分组成。其中蓄电池作为系统供电电源，白天有光照情况下太阳能电池板可吸收太阳能为蓄电池充电，使之能够全天候为系统提供电量。本设计使用的太阳能电池板规格为9 V 170 mA[4]，同时为了使系统供电电压稳定，本设计将经太阳能充电的蓄电池通过稳压电路稳压，再向单片机供电。该电源模块的框图如图2所示。

图2 电源模块框图Fig.2 Power supply module diagram

2.2 红外检测模块

本设计采用两对对射式红外传感器作为检测装置，分别识别目标的进出两种状态，该传感器精确度高，检测距离较大，其结构如图3所示。

图3 对射式红外传感器示意图Fig.3 Infrared sensor diagram

当有人进入教室等场所时，目标先触及1号传感器，2号传感器置高电平，此时1号传感器将脉冲送入控制模块并完成加1功能，目标离开后恢复高电平状态；当有人离开时，目标先触及2号传感器，1号传感器置高电平，此时2号传感器将脉冲送入控制模块并完成减1功能，目标离开后恢复高电平状态。

2.3 主控模块

本设计采用AT89S52单片机作为主控芯片。该芯片算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且其功耗低、体积小、技术成熟、成本低，产品性价比高，满足系统的设计需求。本系统中主控芯片AT89S52发出不断检测1号、2号红外传感器传过来的信号，若检测到1号红外传感器为低电平，单片机将完成加1功能，若检测到2号红外传感器为低电平，单片机将完成减1功能，同时将累积的数目送显示模块显示，并经串口送PC机显示保存。

2.4 显示模块

本设计显示部分采用8段共阳极数码管7SEG-MPX4-CA。当红外对管检测到目标进出时，单片机根据检测电平的高低转换，进行加1或减1操作，数码管将显示教室等场所的当前人数。

3 系统软件设计

本设计软件部分采用模块化设计，以WAVE6000作为软件开发平台，使用与之配合较好的汇编语言编写程序，主要由主程序、红外检测子程序、显示子程序和串口通信子程序等组成，其主程序流程图如图4所示。

图4 主程序流图Fig.4 Main program flow chart

4 结束语

本设计的人数统计系统主要针对目前各大高校的教室、实验室以及车站等售票场所，本着节能减排的原则，采用太阳能作为供电能源，以AT89S52单片机作为控制芯片，实时将目标场所的人数信息送至数码管并显示，同时通过单片机串口将目标场所人数信息传送给PC机保存，以留下完整的记录。设计的样机系统经实验表明，实现了对目标场所人数的实时统计，可靠性高且达到了良好的效果，同时采用太阳能作为供电能源，更具节能减排特色。

[1]王强，冯燕.基于颜色和形状信息的快速人数统计方法[J].计算机测量与控制，2010（9）：2157-2759.WANG Qiang，FENG Yan.A fast people counting algorithm based on fusion of color and shape information[J].Computer Measurement&Control，2010（9）:2157-2759.

[2]王建鹏，张聪.基于单片机的教室人数统计系统设计[J].民营科技，2011（11）:331.WANG Jian-peng，ZHANG Cong.Design of statistics system of people in classroom based on MCU[J].Private Science and Technology，2011（11）:331.

[3]马蔚云，马新春，李剑.工业企业节能算法研究[J].电子设计工程，2010（12）:71-74.MA Wei-yun，MA Xin-chun，LI Jian.Research of industrial enterprise energy-saving algorithms[J].Electronic Design Engineering，2010（12）:71-74.

[4]广州兆天科技.9 V 170 mA太阳能电池板使用说明[EB/OL]http://www.zhaotiansolar.cn/.

[5]Atmel公司.AT89S52单片机数据手册.[EB/OL]http://www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89s52_ds.pdf.Atmel Company.The AT89S52 data sheet.[EB/OL]http://www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89s52_ds.pdf.

[6]边春元.单片机应用开发实用子程序[M].北京:人民邮电出版社，2005.