基于紅外對射原理的課堂人數(shù)統(tǒng)計系統(tǒng)設計

商俊燕，徐子文，宋 潔

（常州輕工職業(yè)技術學院 信息工程系，江蘇 常州213164）

基于紅外對射原理的課堂人數(shù)統(tǒng)計系統(tǒng)設計

商俊燕，徐子文，宋 潔

（常州輕工職業(yè)技術學院 信息工程系，江蘇 常州213164）

針對高校教師利用上課時間進行課堂點名而造成課堂教學時間減少造成的問題，本文設計了一種基于紅外對射原理的兩道紅外門禁系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以監(jiān)測學生進出教室情況，并通過485總線實現(xiàn)教室前后門數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，實現(xiàn)對教室當前人數(shù)進行實時監(jiān)測。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)節(jié)省教師點名時間，提高課堂時效，達到預期設計目標。

紅外；對射原理；課堂人數(shù)統(tǒng)計；RS485

高校學生上課出勤率普遍低于中小學，教師上課點名有助于提高學生的出勤率。但是傳統(tǒng)點名方式耗時較長，導致課堂時間的縮水，同時少數(shù)學生點名過后，從教室后門溜出，教師難以及時發(fā)現(xiàn)。針對上述問題，本文設計了一套教室人數(shù)自動統(tǒng)計系統(tǒng)，實時監(jiān)測課堂人數(shù)，協(xié)助教師做好學生出勤管理工作，提高了課堂效率[1]。待主機的查詢命令，將增量數(shù)據(jù)發(fā)送給主機后自動清零。系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)量不大，采用RS485通信組建系統(tǒng)[2-5]，經(jīng)濟實用。系統(tǒng)組成框圖1如下：

1 系統(tǒng)方案設計

圖1 系統(tǒng)組成框圖

人數(shù)自動統(tǒng)計系統(tǒng)，采用RS485總線的主從通信模式，主機通過輪詢的方式，對各門禁控制器檢測到的人員出入情況進行采集，對課堂人數(shù)進行實時計算與顯示。從機門禁控制器，通過兩道紅外檢測，記錄人員的出入數(shù)據(jù)，作為增量數(shù)據(jù)保存在從機，等

2 系統(tǒng)各功能單元設計

2.1 紅外對射檢測原理與設計

紅外對射檢測電路，由兩道紅外發(fā)射與紅外接收電路組成，紅外發(fā)射管選用廣角，紅外接收管中間用擋板進行隔斷，避免相互間的干擾[6-10]。檢測與判定某人進教室行為與出教室行為，工作過程如圖。當某人進入教室，先觸發(fā)A道紅外，后觸發(fā)B道紅外，反之，當某人出教室，先觸發(fā)A道紅外，后觸發(fā)B道紅外。紅外對射檢測示意圖如圖2所示。

具體紅外發(fā)射與紅外接收設計實現(xiàn)是通過單片機控制紅外發(fā)射管，發(fā)射固定編碼格式的紅外信號，再由另一片單片機通過紅外一體化接收頭接收信號，進行解碼實現(xiàn)。具體電路如圖3和圖4所示。

2.2 門禁控制單元設計

圖2 紅外對射檢測示意圖

門禁控制器單元，用來采集上述紅外檢測單元的信號輸出狀態(tài)，分析人員進出教室的行為，并修改當前人員進出增量數(shù)據(jù)，等待上位機查詢命令到來時發(fā)送給上位機。

圖3 紅外發(fā)射電路圖

圖4 紅外接收電路圖

門禁控制單元硬件組成主要有：電源電路、處理器、信號輸入電路、RS485通信電路4部分[11-13]。具體 電路如圖5所示。

圖5 門禁控制器硬件電路原理圖

門禁控制器，軟件設計主要工作在于統(tǒng)計人員進出教室增量值。經(jīng)分析人員出入教室對紅外檢測信號的觸發(fā)過程，不難得出進教室過程紅外檢測信號觸發(fā)過程A-AB-B-無信號，出教室過程相反。紅外信號A和B觸發(fā)時序如圖6所示。

圖6 門禁信號觸發(fā)時序圖

2.3 主控制器單元設計

主控制器單元硬件資源包括顯示、鍵盤以及RS485通信口，通過定時輪詢下位機門禁控制器，獲取人員出入的增量值，計算當前教室人數(shù)，并通過液晶顯示出來，可通過鍵盤進行當前人數(shù)與實際人數(shù)校準[14-15]，避免累計誤差。

3 結(jié)束語

以上介紹了基于紅外檢測技術與主從式485通信技術[16]的課堂人數(shù)自動統(tǒng)計系統(tǒng)，主要用于教師點名輔助。實際使用過程中該系統(tǒng)反應靈敏，計數(shù)準確，成本低廉，使用效果良好。

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The design of classroom people counting system based on infrared radiation

SHANG Jun-yan，XU Zi-wen，SONG Jie
（Information Engineering Department，Changzhou Institute of Light Industry Technology，Changzhou 213164，China）

On the college cassroom，the conflicts of named necessity and naming spend time lead to the class time reduce，which plagued the teacher for a long time.In this system，design two infrared accesses based on infrared radiation principle，which can monitor students in or out the classroom and make the classroom's front door and backdoor data which students in or out correct.The system can real-time monitoring the classroom students'number and it saves teacher named time and improve the classroom efficiency.

infrared；radiation principle；classroom people counting system；RS485

TN929.5

A

1674－6236（2017）17-0090-03

2016-09-05稿件編號：201609032

2015江蘇省高等學校大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃項目（201513101001Y）

商俊燕（1978—），女，江蘇常州人，碩士研究生，講師。研究方向：計算機應用技術。