【摘要】：當前我國教室還存在智能化程度不高,環(huán)境標準不統(tǒng)一等問題。為解決這一問題,提高我國教育現(xiàn)代化水平,本課題通過總結(jié)國內(nèi)外智慧教室的發(fā)展經(jīng)驗,并結(jié)合我國的國情開發(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)國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀,論述了在我國發(fā)展智慧教室系統(tǒng)的意義,并結(jié)合我國的國情制訂了一套切實可行的方案。智慧教室系統(tǒng)包括硬件設(shè)備和監(jiān)控平臺兩部分。硬件部分采用了模塊化的設(shè)計思路,分為主控制單元、無線通信單元、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,共同實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。主控制單元實現(xiàn)了對教室環(huán)境的檢測與處理、窗簾、排氣扇的控制及與無線通信單元、燈光控制單元的通信。無線通信單元采用SIM900a模塊實現(xiàn)短信報警功能及GPRS上網(wǎng)功能,將主控制單元檢測的環(huán)境信息以POST方式上傳到數(shù)據(jù)庫,同時接收監(jiān)控平臺發(fā)送的控制指令并將控制指令傳送到主控制單元�？照{(diào)紅外遙控單元可實現(xiàn)對空調(diào)紅外遙控編碼的學(xué)習(xí)、存儲及還原,采用USART串口的方式與主控制單元通信。為實現(xiàn)“人進燈開,人走燈關(guān)”的目標,本文還提出了一種新的智能燈光控制策略:當燈光控制單元檢測到有學(xué)生進入教室后,打開教室內(nèi)一部分燈光,再利用教室監(jiān)控攝像頭采集教室內(nèi)圖像,根據(jù)學(xué)生的位置自動開關(guān)燈光,并將光照強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)控平臺采用PHP語言進行開發(fā),主要包括教室環(huán)境信息顯示、空調(diào)、燈光、窗簾、排氣扇的在線遠程控制等界面。數(shù)據(jù)庫的開發(fā)采用MySQL數(shù)據(jù)庫平臺,可以將采集到的各種環(huán)境監(jiān)測信息儲存到數(shù)據(jù)庫中。用戶登入系統(tǒng)后可以實現(xiàn)實時在線查看教室內(nèi)環(huán)境信息及視頻監(jiān)控,并能實現(xiàn)設(shè)備的控制管理,進而實現(xiàn)教室遠程監(jiān)控功能。本系統(tǒng)實現(xiàn)了對教室內(nèi)環(huán)境信息的實時監(jiān)測及遠程控制,降低了老師的工作強度,為學(xué)生學(xué)習(xí)提供了一個優(yōu)良的環(huán)境,滿足了學(xué)校管理人員查看教學(xué)實況的需求。系統(tǒng)在日照某學(xué)校安裝使用,運行穩(wěn)定,滿足預(yù)定的設(shè)計目標,是一款在我國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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.44;TN929.5
【圖文】：

無線通信單元主要實現(xiàn)主控制模塊采集環(huán)境數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)庫、報警短信令的接收等功能。空調(diào)紅外遙控單元以 STM8S103S3P6 芯片為控制核心，可以實現(xiàn)對空調(diào)習(xí)、存儲、還原以及發(fā)送等功能。室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測包括對溫濕度、光照強度、二氧化碳濃度、甲醛含量息的檢測。件設(shè)備與服務(wù)器的通信通過SIM900a模塊實現(xiàn)，通信單元通過GPRS網(wǎng)絡(luò)主控制單元發(fā)送的環(huán)境檢測信息上傳到數(shù)據(jù)庫，同時接收監(jiān)控平臺發(fā)送電動窗簾采用減速直流電機驅(qū)動，燈光采用 LED 節(jié)能燈，報警裝置采用式。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)燈光強度保持在合適范圍內(nèi)。

共同實現(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)計主控制單元以 STM32 單片機為核心，實現(xiàn)教室內(nèi)環(huán)境信息的檢測、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)，與無線通信單元進行通信等功能，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，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，且需要實現(xiàn)模糊控制，因此主控制芯片也采用功能較為強大的STM32F103ZET6單片機。STM32F103 系列微處理器功能強大，使用范圍廣泛，基本功能和特點有：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 之間均可為單片機供電，帶有省電模式，滿足系統(tǒng)低功耗的要求；運行速度快，頻率可達 72MHz，內(nèi)部集成高速存儲器；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 氣體名稱氣體濃度高位氣體濃度低位小數(shù)點位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)點為 2 位，實際濃度為 0.06mg/m量單位為 mg/m3，0x02 代表小數(shù)點為 2 位。件設(shè)計的 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，能夠準確并且可以對不同微塵的直徑進行分類統(tǒng)計，得到ART 與 PWM 接口，這里采用 PWM 接口。PM，通過計算脈沖中低電平占得比例得出空氣中

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本文編號：2751336