基于红外传感器和GSM 模块的座位管理系统

崔宇佳　应捷

摘要：为实现图书馆、自修室等公共场所座位的实时管理，提出了采用单片机、红外传感器和短信收发模块构成的实时座位管理系统。单片机AT89C51作为控制中心，实时采集红外传感器探测座位有无占用情况的信号，控制液晶显示部分输出监测结果，并将实时座位信息通过短信收发模块GSM.TC35发送给管理人员和使用者。该文提出的座位管理系统具有结构简单，成本低和易于监控管理的特点。

关键词：座位管理；单片机；红外传感器；GSM模块

中图分类号：TP368 文献标识码 A 文章编号：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

随着高校的扩招，图书馆自习室的座位资源短缺问题日益严重。图书馆人满为患，占座现象时有发生，影响了图书馆自习室的有效利用。利用计算机软、硬件技术实现自习室座位智能管理成为许多图书馆的目标，人们也进行了相应的探索。目前已有的座位管理方法包括利用刷卡器、指纹采集器的方法[1]、基于时分多址[2]和基于PHP局域网实现座位管理[3]等方法，存在一定的局限性。

本文提出基于利用红外传感器 HC-SR501、短信接收模块GSM.TC35和单片机实现实时座位管理，具有监控座位状态、座位保留超时管理、电子屏显示座位状态、短信查询座位空余数等功能，使座位管理更加便捷。

2 系统总体设计

座位管理系统主要包括传感器模块、控制功能模块、显示功能模块、短信功能模块四部分。传感器模块由人体红外感应模块构成，控制功能模块由51单片机构成，显示输出模块由液晶显示屏构成，短信接收模块由GSM.TC35构成。该系统通过HC—SR501人体感应模块实时掌握座位情况，通过单片机在显示屏上实时反映座位信息，座位设定三种状态：T——有人、F——无人、H——等待，并可以通过短信模块查询座位空余数量，方便同学安排自习时间和地点。同学进入自习室，通过显示屏上反映的座位情况，自由选取空余座位，座位被选择后呈现有人状态。同学离开自习室时，需释放座位。若需保留，则选择保留后，座位自动保留十五分钟，此时呈现等待状态，超过时间未归，则自动变成空余状态；若选择离开，座位自动变成空余状态。

系统总体设计方案如图1所示。传感器模块采用红外传感器探测座位有无人员使用，控制模块由单片机将传感器采集的信息实时显示输出到电子显示屏，控制信息的刷新，显示功能模块采用C语言编程实现电子屏实时显示输出座位使用情况，短信查询模块利用GSM TC.35实现对座位使用情况的短信查询功能。

3 系统硬件设计

3.1 传感器模块

采用HC-SR501人体红外感应模块，该模块采用德国原装进口LHI778探头设计，感应距离为7m以内，灵敏度高，延时时间可达0.5秒，超低电压工作模式。将人体红外感应模块安装在座位椅子侧面，当有人坐在椅子上时，传感器输出信号。多个传感器探测的信号输出到控制模块。

3.2 控制功能模块

控制功能模块由单片机AT89C51及晶振复位电路构成。控制模块电路原理如图2所示。AT89C51采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。可降至0Hz静态逻辑操作并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。晶振电路采用12 MHz晶振。HC-SR501人体红外感应模块的信号输出端s通过图2中的SIGNAL-IN端口接到AT89C51的INT0脚上，再通过一个反相器反相后接到INT1脚上。

3.3 显示功能模块

显示功能模块如图3所示，由SMC1602A构成。其显示容量为16*2个字符，芯片工作电压为4.5-5.5V，工作电流为2.0mA，模块最佳工作电压为5.0V。其中DB0-DB7为船型数据输入端，分别与80C51单片机的P0.0—P0.7相连接。SMC1602A使能信号端通过74LS00与非门连接单片机的RD、WR、P2.7端相连。SMC1602A的读/写选择端和数据/命令选择端分别与单片机的P2.1和P2.0相连接。

3.4 短信功能模块

短信功能模块采用GSM.TC35，由GSM 基带处理器、GSM 射频模块、供电模块（ AS IC） 、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。GSM.TC35模块通过ZIF连接器与单片机实现电路连接， 如图4所示。GSM.TC35 模块的频段为双频 900MHz和l800MHz，支持数据、语音、短消息的传输，低功耗低电压。

4 系统软件设计

本系统软件分为两大部分：控制显示部分和短信收发部分，采用C语言在KeiluVision4中进行编译，在STC_ISP_V483中进行调试并运行。控制显示部分源程序代码可分为3大模块：显示座位状态的外中断0服务子程序；传感器信号采集子程序；延时15min及循环显示子程序。短信收发部分流程图如图5所示。

当座位无人时，传感器输出高电平，开启外中断0，关闭外中断1，单片机处于待机状态。当座位上有人时，传感器输出低电平，开启外中断0，单片机往串口送出两个8位段码，电子屏相应位置显示有人状态“T”。然后，关闭外中断0，开启外中断1，单片机进入待机状态。当人离开座位时，传感器再次输出高电平，引发外中断1，单片机往串口送出两个8位段码，电子屏显示等待状态“H”。与此同时，开启外中断0，关闭外中断1，单片机进入倒计时15min子程序。若15min未计完，有人坐到座位，电子屏相应位置显示“T”。若15 min计时结束，没有人占用座位，则单片机往串口送出两个8位段码，电子屏相应位置显示无人状态“F”，单片机再次进入待机状态。

5 结束语

单片机AT89C51与TC35i模块实现的短信息处理系统性能可靠， 使用方便， 可以对座位实时情况进行查询与管理， 成本较低，可辅助管理人员对图书馆资源进行合理高效的利用，减少图书馆占座现象。

参考文献：

[1] 王守红.高校图书馆自习座位管理系统设计[J].大学图书馆学报，2010（2）：38-40.

[2] 周国栋.基于时分多址的图书馆座位管理系统[J].电子工程师，2008，34（7）：77-80.

[3] 方楠.基于PHP的局域网图书馆座位管理系统[J].电脑学习，2009（4）：75-77.

[4] 王骐，何嘉斌.单片机控制GSM 模块实现短信收发的软件设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2005（1）：63-66.

[5] 李艳华，陈慧明.单片机控制GSM手机的技术及应用[J].单片机与嵌入式系统应用，2005（2）：73-75.