發(fā)布時(shí)間：2020-07-12 03:12

【摘要】：當(dāng)前我國(guó)教室還存在智能化程度不高,環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題,提高我國(guó)教育現(xiàn)代化水平,本課題通過(guò)總結(jié)國(guó)內(nèi)外智慧教室的發(fā)展經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合我國(guó)的國(guó)情開(kāi)發(fā)了一套智慧教室系統(tǒng)。論文首先分析了智慧教室系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀,論述了在我國(guó)發(fā)展智慧教室系統(tǒng)的意義,并結(jié)合我國(guó)的國(guó)情制訂了一套切實(shí)可行的方案。智慧教室系統(tǒng)包括硬件設(shè)備和監(jiān)控平臺(tái)兩部分。硬件部分采用了模塊化的設(shè)計(jì)思路,分為主控制單元、無(wú)線通信單元、空調(diào)紅外遙控單元、燈光控制單元、電源單元五部分,各單元相互協(xié)作,共同實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。主控制單元實(shí)現(xiàn)了對(duì)教室環(huán)境的檢測(cè)與處理、窗簾、排氣扇的控制及與無(wú)線通信單元、燈光控制單元的通信。無(wú)線通信單元采用SIM900a模塊實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警功能及GPRS上網(wǎng)功能,將主控制單元檢測(cè)的環(huán)境信息以POST方式上傳到數(shù)據(jù)庫(kù),同時(shí)接收監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送的控制指令并將控制指令傳送到主控制單元�？照{(diào)紅外遙控單元可實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)紅外遙控編碼的學(xué)習(xí)、存儲(chǔ)及還原,采用USART串口的方式與主控制單元通信。為實(shí)現(xiàn)“人進(jìn)燈開(kāi),人走燈關(guān)”的目標(biāo),本文還提出了一種新的智能燈光控制策略:當(dāng)燈光控制單元檢測(cè)到有學(xué)生進(jìn)入教室后,打開(kāi)教室內(nèi)一部分燈光,再利用教室監(jiān)控?cái)z像頭采集教室內(nèi)圖像,根據(jù)學(xué)生的位置自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈光,并將光照強(qiáng)度保持在合理的范圍內(nèi),燈光亮度控制采用模糊控制的方法,降低了能耗。監(jiān)控平臺(tái)采用PHP語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā),主要包括教室環(huán)境信息顯示、空調(diào)、燈光、窗簾、排氣扇的在線遠(yuǎn)程控制等界面。數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái),可以將采集到的各種環(huán)境監(jiān)測(cè)信息儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。用戶登入系統(tǒng)后可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線查看教室內(nèi)環(huán)境信息及視頻監(jiān)控,并能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制管理,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)教室遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)教室內(nèi)環(huán)境信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程控制,降低了老師的工作強(qiáng)度,為學(xué)生學(xué)習(xí)提供了一個(gè)優(yōu)良的環(huán)境,滿足了學(xué)校管理人員查看教學(xué)實(shí)況的需求。系統(tǒng)在日照某學(xué)校安裝使用,運(yùn)行穩(wěn)定,滿足預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo),是一款在我國(guó)值得推廣的智慧教室系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.44;TN929.5
【圖文】：

無(wú)線通信單元主要實(shí)現(xiàn)主控制模塊采集環(huán)境數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)警短信令的接收等功能�？照{(diào)紅外遙控單元以 STM8S103S3P6 芯片為控制核心，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)習(xí)、存儲(chǔ)、還原以及發(fā)送等功能。室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)包括對(duì)溫濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、甲醛含量息的檢測(cè)。件設(shè)備與服務(wù)器的通信通過(guò)SIM900a模塊實(shí)現(xiàn)，通信單元通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)主控制單元發(fā)送的環(huán)境檢測(cè)信息上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)接收監(jiān)控平臺(tái)發(fā)送電動(dòng)窗簾采用減速直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，燈光采用 LED 節(jié)能燈，報(bào)警裝置采用式。智慧教室系統(tǒng)可以根據(jù)教室內(nèi)視頻監(jiān)控圖像判斷教室內(nèi)學(xué)生分布情況，開(kāi)學(xué)生附近的燈光，并調(diào)節(jié)燈光亮暗。燈光亮暗的調(diào)節(jié)由單片機(jī)輸出的采用模糊控制的算法，能夠?qū)崿F(xiàn)將教室內(nèi)燈光強(qiáng)度保持在合適范圍內(nèi)。

共同實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能。硬件電路的總體框圖如圖 3.1 所示：圖 3.1 硬件電路總體框圖3.1 主控制單元硬件設(shè)計(jì)主控制單元以 STM32 單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)教室內(nèi)環(huán)境信息的檢測(cè)、顯示，窗簾、排氣扇等硬件設(shè)備的控制，匯總?cè)梭w紅外遙控單元、燈光控制單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，與無(wú)線通信單元進(jìn)行通信等功能，是硬件部分的核心。3.1.1 主控制芯片電路設(shè)計(jì)主控制單元控制芯片采用意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的STM32F103ZET6單片機(jī)，燈光控制單元需要控制的燈光控制器數(shù)量及傳感器數(shù)量較多，且需要實(shí)現(xiàn)模糊控制，因此主控制芯片也采用功能較為強(qiáng)大的STM32F103ZET6單片機(jī)。STM32F103 系列微處理器功能強(qiáng)大，使用范圍廣泛，基本功能和特點(diǎn)有：可以在-40～＋105℃的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作；供電電壓范圍廣，2.0V～3.6V 之間均可為單片機(jī)供電，帶有省電模式，滿足系統(tǒng)低功耗的要求；運(yùn)行速度快，頻率可達(dá) 72MHz，內(nèi)部集成高速存儲(chǔ)器；I/O 端口較多，所有 I/O 口都可以映射到外部中斷

2 3 4 5 6 址位 氣體名稱(chēng)氣體濃度高位氣體濃度低位小數(shù)點(diǎn)位0x01 0x27 0x00 0x00 0x02 濃度高位*256+氣體濃度低位，例如：FF FF 00x06=6，小數(shù)點(diǎn)為 2 位，實(shí)際濃度為 0.06mg/m量單位為 mg/m3，0x02 代表小數(shù)點(diǎn)為 2 位。件設(shè)計(jì)的 PM2.5 傳感器 SDS01。這是一款基于激光散射激光器與感光部件，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，能夠準(zhǔn)確并且可以對(duì)不同微塵的直徑進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，得到ART 與 PWM 接口，這里采用 PWM 接口。PM，通過(guò)計(jì)算脈沖中低電平占得比例得出空氣中

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本文編號(hào)：2751336