CN109710567A - 一种图书馆自习室防占座信息处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于防占座技术领域，公开了一种图书馆自习室防占座信息处理系统及方法，设置有：单片机；单片机通过电信号与光电开关、热释电红外传感器、光敏电阻、温度传感器、时钟芯片、语音模块、摄像头、电机连接；单片机通过电信号与Zigbee无线收发模块、TFT触摸彩屏，STC单片机8通过无线信号与上位机连接；上位机和TFT触摸彩屏设置有日期时间模块、室内温度模块、座位状态模块、温馨提示模块、其他模块。本发明科学的解决和预防了占座问题，打破了传统的图书馆管理制度，建立了完整的系统来管理和约束学生占座这个问题，可有效提高图书馆的工作效率，合理利用和分配学校的资源。

Description

一种图书馆自习室防占座信息处理系统及方法

技术领域

本发明属于防占座技术领域，尤其涉及一种图书馆自习室防占座信息处理系统及方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

在中国，有百分之二十到三十的高等学校图书馆的自习室内基本实现了一卡通制度，但是还没有彻底解决同学占座的问题，就学校而言，浓郁的学习氛围，更加使得图书馆自习室的资源显得严重稀缺。能够找到一个座位学习，又能获得一个舒适的学习环境，变得愈加困难。因为自习室内常常出现大面积座位书在人不在，而真正需要座位的人找不到座位的现象，造成座位紧张，资源浪费，如何更有效地充分地利用这些资源，使同学拥有一个舒心的学习环境，并且不把时间浪费在寻找座位上面，就显得尤其重要。然而使用人力管理座位又不切实际，因此图书馆自动化智能管理模式将是必然趋势。

现有的图书馆自习室防占座信息处理系统不能科学的解决和预防占座问题；成本高且不人性化；不能实现数字化、智能化。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的防占系统是传统的图书馆管理制度，导致不能科学的解决和预防占座问题；不能实现智能控制，导致成本高且不人性化；现有的传统的图书馆管理制度中的大量信息不是数字显示的，不能直接明了，不能实现数字化、智能化，导致降低了自习室座位的利用率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种图书馆自习室防占座信息处理系统及方法。

本发明是这样实现的，一种图书馆自习室防占座信息处理系统设置有：

单片机；

单片机通过电信号与光电开关、热释电红外传感器、光敏电阻、温度传感器、时钟芯片、语音模块、摄像头、电机连接；

单片机通过电信号与Zigbee无线收发模块、TFT触摸彩屏，STC单片机通过无线信号与上位机连接；

上位机和TFT触摸彩屏设置有日期时间模块、室内温度模块、座位状态模块、温馨提示模块、其他模块；

光电开关、热释电红外传感器、光敏电阻、温度传感器、时钟芯片、语音模块、摄像头、单片机、电机、Zigbee无线收发模块、TFT触摸彩屏、上位机通过导线与电源连接，电源通过电信号与稳压模块连接。

进一步，所述单片机，作为核心微控制器来控制系统各个传感器的工作情况以及处理各个传感器传来的数据；

光电开关传感器，布置在自习室门口，以检测并记录进、出自习室的人数；

热释电红外传感器，安装在座位附近来感应座位上是否有人；

光敏电阻，布置在在桌面上来检测是否有物体占座；

温度传感器，温度传感器采用DS18B20来采集温度信息；

时钟芯片，时钟芯片采用DS1302记录时间、日期；

语音模块，检测与BMP5008语音模块相结合检测自习室内的声音强度；

电机，用来驱动自习室自动门的电机转动。

Zigbee无线收发模块，实现系统主机与从机之间的通信互联；

TFT触摸彩屏，显示时间、温度及自习室内座位状态的部分信息；

上位机，可以发出特定操控命令的计算机，即PC机；

电源稳压模块，能有一个稳定的电源来实现整个系统的供电。

本发明的另一目的在于提供一种图书馆自习室防占座信息处理系统使用方法，包括以下步骤：

步骤一，采用STC-12LE5A60S2单片机作为微控制器，位于自习室门口的光电开关可以检测是否有人出入自习室，光电开关检测到有人靠近门口的信息后传给单片机，单片机收到此信息会控制电机运行以此实现自习室门口的自动开关；

步骤二，自习室内安装的摄像头可以采集到室内的实时图像信息经过系统处理后可以在屏幕上显示，温度传感器可以检测室内的实时温度并在显示界面上显示，语音模块可以检测自习室内的声音强度以预防室内噪音的产生，管理员还可以通过语音模块发出语音提示和通知；

步骤三，安装在座位上的热释电红外传感器可以用来检测座位上是否有人，当自习室或图书馆里的座位上有人时，热释电红外传感器检测为有人状态，系统会将此状态通过Zigbee无线传输模块发送给上位机，这时电脑界面上就会显示为此座有人的状态；当人离开座位，但书仍在桌上时，热释电红外传感器检测结果从有人状态变为无人状态，桌面上的光敏电阻检测到有书状态，系统会自动启动内部计时器(可根据需要设定定时时间，比如设定此座主人离开二十分钟后还未回来自动将此座位状态更改为无人状态)；

步骤四，传感器终端的信号通过无线模块把此无人状态信号发送给系统主处理器，电脑界面会显示占座状态，并提醒管理员此座位为占座的状态；管理员看到此消息后会及时作出处理，这样自习室的座位就会减少甚至避免了占座的情况；采用上位机实现电脑界面管理控制，管理员还可以通过手持触摸屏幕对系统进行管理和控制。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

(1)科学的解决和预防了占座问题。本发明打破了传统的图书馆管理制度，建立了完整的系统来管理和约束学生占座这个问题；可有效提高图书馆的工作效率，合理利用和分配学校的资源。

(2)成本不高且人性化。本发明自习室防占座系统控制方便、性能可靠、电路简单、成本较低，加上逻辑缜密的程序设计，可以使其实现很鲜明的智能控制。

(3)数字化、智能化。本发明大量信息是数字显示的，直接明了，大大提高了自习室座位的利用率。

(4)功能强大。本发明通过串口和电脑进行连接，根据接收发送的信号数自动计数，以此计算人数。上位机还可以建立联网平台实现更直接更方便智能的功能扩展，同学可以通过网络获取自习室的状态信息。

(5)自习室内图像的采集。本发明通过摄像头可以采集自习室内的图像，既保证了学生的人身与财产安全，又能使管理员快速的处理占位问题。

(6)Zigbee无线发射与接收传输模块的应用。本发明中无线传输的方式具有很强的实用与经济性，这种传输方式是科技社会中应用最广泛的技术之一。应用Zigbee无线方式发射和接收座位信息，速度快，准确性高。

(7)前景非常广泛。本发明不仅可以应用于图书馆自习室的防占座方面，还可以投入到类似于会议室、候车厅、演播室、体育场、影院等公共场所座次的实时控制管理等方面。

附图说明

图1是本发明实施例提供的图书馆自习室防占座信息处理系统结构示意图。

图2是本发明实施例提供的STC-12LE5A60S2最小系统电路板原理图。

图3是本发明实施例提供的各模块与单片机连接原理图。

图4是本发明实施例提供的Zigbee无线收发模块控制原理图。

图5是本发明实施例提供的TFT彩屏接口、触摸控制模块示意图。

图6是本发明实施例提供的电源稳压模块原理图；

图中：a、LM7805稳压模块；b、Ams1117稳压模块。

图7是本发明实施例提供的座位状态检测模块子程序详细流程图。

图8是本发明实施例提供的座位状态检测模块子程序流程图。

图9是本发明实施例提供的门口检测模块子程序流程图。

图10是本发明实施例提供的图书馆自习室防占座信息处理系统使用方法流程图。

图中：1、光电开关；2、热释电红外传感器；3、光敏电阻；4、温度传感器；5、时钟芯片；6、语音模块；7、摄像头；8、STC 12LE5A60S2单片机；9、电机；10、Zigbee无线收发模块；11、TFT触摸彩屏；12、上位机；13、日期时间模块；14、室内温度模块；15、座位状态模块；16、温馨提示模块；17、其他模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的图书馆自习室防占座信息处理系统包括：光电开关1、热释电红外传感器2、光敏电阻3、温度传感器4、时钟芯片5、语音模块6、摄像头7、STC12LE5A60S2单片机8、电机9、Zigbee无线收发模块10、TFT触摸彩屏11、上位机12、日期时间模块13、室内温度模块14、座位状态模块15、温馨提示模块16、其他模块17、电源稳压模块。

光电开关1、热释电红外传感器2、光敏电阻3、温度传感器4、时钟芯片5、语音模块6、摄像头7、电机9通过电信号与STC 12LE5A60S2单片机8连接；

STC 12LE5A60S2单片机8通过电信号与Zigbee无线收发模块10、TFT触摸彩屏11，STC 12LE5A60S2单片机8通过无线信号与上位机12连接；

上位机12和TFT触摸彩屏11设置有日期时间模块13、室内温度模块14、座位状态模块15、温馨提示模块16、其他模块17。

光电开关1、热释电红外传感器2、光敏电阻3、温度传感器4、时钟芯片5、语音模块6、摄像头7、STC 12LE5A60S2单片机8、电机9、Zigbee无线收发模块10、TFT触摸彩屏11、上位机12通过导线与电源连接，电源通过电信号与稳压模块连接；

STC-12LE5A60S2单片机8，作为核心微控制器来控制系统各个传感器的工作情况以及处理各个传感器传来的数据；

光电开关1传感器，布置在自习室门口，以检测并记录进、出自习室的人数；

热释电红外传感器2，安装在座位附近来感应座位上是否有人；

光敏电阻3，布置在在桌面上来检测是否有物体占座；

温度传感器4，温度传感器采用DS18B20来采集温度信息；

时钟芯片5，时钟芯片采用DS1302记录时间、日期；

语音模块6，检测与BMP5008语音模块相结合检测自习室内的声音强度；

电机9，用来驱动自习室自动门的电机转动；

Zigbee无线收发模块10，实现系统主机与从机之间的通信互联；

TFT触摸彩屏11，显示时间、温度及自习室内座位状态的部分信息；

上位机12，可以发出特定操控命令的计算机，即PC机；

电源稳压模块，能有一个稳定的电源来实现整个系统的供电。

如图10所示，本发明实施例提供的图书馆自习室防占座信息处理系统使用方法，包括以下步骤：

S101：采用STC-12LE5A60S2单片机作为微控制器，位于自习室门口的光电开关可以检测是否有人出入自习室，光电开关检测到有人靠近门口的信息后传给单片机，单片机收到此信息会控制电机运行以此实现自习室门口的自动开关；

S102：自习室内安装的摄像头可以采集到室内的实时图像信息经过系统处理后可以在屏幕上显示，温度传感器可以检测室内的实时温度并在显示界面上显示，语音模块可以检测自习室内的声音强度以预防室内噪音的产生，管理员还可以通过语音模块发出语音提示和通知；

S103：安装在座位上的热释电红外传感器可以用来检测座位上是否有人，当自习室或图书馆里的座位上有人时，热释电红外传感器检测为有人状态，系统会将此状态通过Zigbee无线传输模块发送给上位机，这时电脑界面上就会显示为此座有人的状态；当人离开座位，但书仍在桌上时，热释电红外传感器检测结果从有人状态变为无人状态，桌面上的光敏电阻检测到有书状态，系统会自动启动内部计时器(可根据需要设定定时时间，比如设定此座主人离开二十分钟后还未回来自动将此座位状态更改为无人状态)；

S104：传感器终端的信号通过无线模块把此无人状态信号发送给系统主处理器，电脑界面会显示占座状态，并提醒管理员此座位为占座的状态；管理员看到此消息后会及时作出处理，这样自习室的座位就会减少甚至避免了占座的情况；采用上位机实现电脑界面管理控制，管理员还可以通过手持触摸屏幕对系统进行管理和控制。

下面结合具体的实施例对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例1

STC 12LE5A60S2单片机的选择

方案一：核心控制单元选用MCS-51系列的51单片机。MCS-51系列单片机价格便宜，编程灵活，自由度大，使用起来比较简单，但是该51系列单片机RAM,ROM等资源少，外围模块少，指令周期长，运算速度较其他RISC指令系统单片机慢，功耗也有些高。

方案二：核心控制单元选用STC-12LE5A60S2单片机。STC-12LE5A60S2单片机是一种新一代的单时钟8051单片机，具有运行速度高，功耗低，抗干扰能力超强等特点。指令代码完全兼容传统8051，但速度要快8到12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，对于电机控制，强干扰场合非常适用。其外部数据存储器空间比较大，足够容纳所有的应用程序代码及数据，单指令周期，可支持3.3V低电压工作，满足TFT液晶接口的3.3V电平。其电路板空间大和成本低、外围部件少，简单易学等优点使很多电子产品用户所青睐。

因为本发明中的数据处理比较多，且STC-12LE5A60S2单片机的外部数据存储器足够容纳所有应用程序代码及数据，所以选择了STC-12LE5A60S2作为系统的主控制器，即采用方案二。

实施例2

TFT触摸彩屏

方案一：选用12864液晶显示，12864液晶可以显示四行内容，能显示英文、数字图片、图形等大量信息，且自带中文字库。通过并口操作极其简单，同时可以通过串口进行操作，在I/O口不够用时可节省I/O口，而且操作方便、显示信息量大，性价比较高。

方案二：选用TFT触摸彩屏显示时间、温度、人数等基本信息。TFT触摸彩屏色彩丰富，显示信息量大、且屏幕明亮清晰、对比度高层次感强。随着科技的进步彩色触屏技术在生活中处处可见，这样的应用更加贴近人们的生活。

鉴于TFT液晶显示屏的有亮度好、对比度高、层次感强、颜色鲜艳等优点，且每个像素都可以通过点脉冲直接控制，使每个节点都相对独立，并可以连续控制，可以显示汉字、字符等。更重要的是这种触摸屏价格低廉，不仅可以作为显示屏幕使用，更可以作为手持遥控设备来使用，它完全满足我们的需求，因此选用方案二。

TFT触摸彩屏中自带PCB板，PCB板设有2.4寸液晶屏、SD卡座、触摸屏控制芯片ADS7843，通过40脚插针将屏、卡座和触摸芯片功能引脚，引脚间距为2.54mm，采用杜邦线可十分方便地与单片机进行连接。彩色液晶显示的信息量丰富，色彩鲜艳，带有触摸功能的彩色液晶更是具有实际应用意义的触摸菜单系统，可以构成友好的人机画面，使得系统更加人性化。

实施例3

摄像头

方案一：选用CMOS摄像头采集自习室图像。在电子科技产品遍布人们生活各个角落的现代社会，CMOS摄像头也是无处不见，手机拍照摄像头、电脑视频摄像头、监控摄像头等都会应用这种技术。CMOS结构比较简单且成本低，但是它的体积大、功耗想对较高、成像效果不太好，因此不采用。

方案二：选用OV7670检测图书馆整体情况，利用舵机控制其转动。OV7670，是一种图像传感器，其体积小，工作电压低；具有提供单片VGA摄像头和影像处理器的所有功能。通过SCCB总线控制，可以输入整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率8位影像数据。该产品VGA图像最高达到30帧/秒。用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、饱和度、色度等都可以通过SCCB接口编程。OV7670图像传感器应用独有的传感器技术，通过减少或消除光学或电子缺陷如固定图案噪声、托尼、浮散等，提高图像质量，得到清晰的稳定的彩色图像。

鉴于OV7670图像传感器，体积小、工作电压低，而且灵敏度高、噪音小、信噪比大、集成度高、功耗低、支持闪光等优点。而且系统需要采集的自习室内图像质量要求比较高，故选用方案二。

实施例4

光电开关

方案一：选用磁感开关检测门口出入情况。磁感应开关具有抗干扰能力强，防水性能好，动作距离远，能耐高温等优点，适用于一些高要求的场合。但是磁感开关电压使用范围有限制，电流使用范围有限制，响应速度低、精度差、接触检测容易损坏、且成本较高。

方案二：选用光电开关记录进、出自习室的情况。光电开关是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电缘绝的，所以它可以在许多场合得到应用。采用集成电路技术和SMT表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件，具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型电子开关，它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等，可非接触，无损伤地迅速和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。

鉴于新型光电开关具有体积较小、功能强大、寿命较长、精确度高、响应速度比较快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强等优点。因此选用精度高、测量范围大的光电开关来记录进、出自习室的人数，即采用方案二。

实施例5

光敏电阻

方案一：选用半导体光敏元器件，即光敏二极管。光敏二极管对光变化敏感度非常高。它的管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。光敏二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化，由此可以实现是否有遮盖物的检测

方案二：选用光敏电阻感应桌上是否有书占座。光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。根据此原理光敏电阻也可以实现检测桌面上是否有物体占座。

鉴于光敏电阻的特点是光谱响应范围宽，测光范围宽，价格低廉，且灵敏度高、反应速度快、体积小、可靠性好、使用方便。而光敏二极管在低照度下工作容易受外界温度的影响，不符合系统各种环境下对物体的监测。因此本发明采用方案二。

实施例6

热释电红外传感器

方案一：选用微波传感器检测座位上是否有人。微波传感器是利用多普勒效应原理设计的物体探测器。微波传感器以非接触方式探测物体的位置是否发生移动，继而产生相应的开关操作。由于它利用微波特性来检测物理量，时间常数小，反应速度快，可以进行动态监测与实时处理。但是为了使发射的微波具有一致的方向性，微波天线会做成具有特殊构造的形状不方便安装，而且存在零点漂移，易受外界环境因素的影响，固不采用。

方案二：选用热释电红外传感器感应是否有人。热释电红外传感器是由一种高热电系数的材料做成的传感器，通常传感器前端会设一个菲涅尔透镜。菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而增强其能量幅度。人体辐射的红外线中心波长为9到10微米，而探测元件的波长灵敏度在0.2到20微米范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7到10微米，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成这样一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。

热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物，在常温下工作稳定可靠，使用简单，时间响应能到微秒数量级。而且器件功耗小，隐蔽性好。价格也低。鉴于以上优点，固本发明采用方案二。

实施例7

Zigbee无线收发模块

方案一：选用射频收发芯片nRF905。nRF9055射频收发芯片由接收解调器、频率合成器、晶体振荡器、调制器和功率放大器组成。它可以自动完成处理字头和CRT的工作，可由片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码灵敏度高，性能稳定，可靠性高，采用高增益的天线则可达到800米以上，穿透能力强，即使在室内通信仍有良好效果。

方案二：选用Zigbee无线收发模块。Zigbee是一种用来部署无线传感器网络的新行技术。它是一种短距离低速率无线网络技术，是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。Zigbee是一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术。当今社会这种无线技术已经广泛应用于温室管理、智能家居、矿井人员定位、楼宇自动化控制等各个智能系统领域。

鉴于Zigbee技术是一种低功耗、低成本、时延短、网络容量大、可靠性大、短距离、低速率、安全性强等技术优点。鉴于Zigbee技术适用于网络的双向无线通信技术。Zigbee无线传输模块操作简便、价格低廉、功耗较低的特点非常适合本发明的运作。它只需与单片机连接三根线即可实现无线传输。在本发明中，Zigbee无线收发模块把单片机中的信息不断的通过串口通信传到上位机上来进行电脑界面显示。整个自习室内的所有传感器采集的信息可共用一个信号发射端来发射各模块的状态信息。在测试时，Zigbee传输的距离可以达到1000米，且Zigbee模块具有超级省电、信息传输完全可靠、通信延时超短、网络容量巨大、数据传输可靠性极高、安全性也非常的高等优势。

随着科学技术的日渐发展这种技术会更好更快的广泛应用到人们的生活中来，因此学习使用这种技术具有很高的价值意义。综合考虑，本发明采用Zigbee无线收发模块作为信号的无线传输工具，即采用方案二。

实施例7

语音模块

方案一：选用语音存储芯片ISD1420。ISD1420为美国ISD公司出品的优质单片语音录放电路，由振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。一个最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。用这种芯片虽然比较简便，但是在地址模式下所占的I/O口较多，且存储空间相对较小，只能存储总计20s的语音，无法进行语音识别。

方案二：选用BMP5008语音模块实现设计的语音提示功能。BMP5008新型多段语音录放板可以获得从30秒至32分钟的录音容量，这是通过外挂不同容量的FLASH实现的。用户可选的采样频率有8KHZ和12KHZ两种；录音信息掉电后不会丢失。板上自带稳压电路，支持5V至6V电压直接输入；自带MIC/LINE IN线路输入口，可外接多种音源录音。主芯片自带0.5W功放。6个I/O口的触发功能为单段触发放音还是62段(8421并行编码)地址选段放音，这是使用者可以自由定义的。BMP5008语音模块录音信息掉电后不会丢失。BMP5008板支持在计算机上利用专用软件直接编译WAV格式文件后，通过通用编程器写入的方式。适合语音内容不需经常变化、要求音质高、一次性批量大的产品应用。通过这种方式，其最高采样率可以支持到22KHZ，所还原出来的声音非常好，可接近收音机的音质。BMP5008语音模块支持在计算机上利用专用软件直接编译WAV格式文件后通过通用编程器写入的方式，非常实用[4]。

本发明预设的语音识别功能比较简单，鉴于BMP5008语音模块可以接多种音源录音，音质好，音量可调，性价比高，可靠性和抗干扰性能强等优点，因此本发明采用方案二

实施例8

电机驱动模块

方案一：选用SWT-201电机驱动模块。该驱动模块采用12V至40V直流供电，提供节能的半电流锁定、RST保持、自动试机等功能。输出驱动电流0.5A和1A可选，多档细分可选，具有短路、错相保护，高可靠性，低成本等优点。

方案二：选用L298N电机驱动模块。L298N含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端。该电机驱动模块具有信号指示、转速可调、抗干扰能力强、具有过电压和过电流保护、可单独控制两台直流电机、可单独控制一台步进电机、PWM脉宽平滑调速、可实现正反转、采用光电隔离等特点。

鉴于L298N驱动模块体积小，可靠性大，安全性高，抗干扰能力强，工作电压高，输出电流大。且驱动芯片工作电压高，最高工作电压可达46V，内含两个H桥的高电压电流全桥式驱动器可以很好的控制本发明中的直流减速电机。故采用方案二。

实施例9

温度采集模块

方案一：选用热电偶来检测室内温度。在温度测量仪表中会经常用到的测温元件就是热电偶，它可以直接测量外界环境中的温度，并把测得的温度信号转换为热电动势信号，通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。

方案二：选用DS18B20温度传感器来检测温度。DS18B20是一种具有独特的单线接口，仅仅需要一个端口来进行通信的数字温度传感器。它可以实现简单的多点分布应用，无需外部器件。具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用端口少等优点。由于它可以实现直接的数字显示，使用方便，对环境的要求低，且测温范围广，因此在生活中得到了广泛的应用。

鉴于数字温度传感器DS18B20，省却了采样、保持电路、运放、数/模转换电路以及进行长距离传输时的串/并转换电路，简化了电路，缩短了系统的工作时间，降低了系统的硬件成本，使得该实时温度采集与分析系统性能稳定可靠。而热电偶虽然测温范围更广，但灵敏度较低，工作温度范围较窄。故本发明选用方案二。

实施例10

电源稳压模块

本发明用了Lm7805芯片，Lm78系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。对于本发明来说，可以为单片机提供稳定的5V电源，来维持单片机的正常工作。因为在本发明中采用了语音模块与TFT彩屏，为给其提供稳定的3.3V电源，还采用了AMS1117芯片输出3.3V电源来维持语音模块与TFT彩屏的运行。

实施例11

上位机

本发明中各个传感器采集的信息会经过单片机处理后会通过无线传输模块发送给主机，主机把接收到的信息传输给上位机。这样，自习室内环境及座位状态的各种信息就会显示在上位机界面上。本发明采用简单易学且容易上手的Visual Basic软件来编写上位机界面。通过MSCOMM控件来发送和接收串口数据，上位机可以通过对从机发送过来的数据进行处理并根据设定自行做出决断，或者由管理员人为控制做出决策控制，然后再通过串口将通知发送出去。上位机界面上可以显示各种信息的变化，如时间、温度、自习室内人数、自习室内座位使用情况等信息。通过此界面可以进行实时监视图书馆中每个课桌的状况，包括课桌是否被占座并发出警告、是否发出求助信号；同时可以对这些信号做出应答。此外，还可以通过串口发送命令控制摄像头的移动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种图书馆自习室防占座信息处理系统，其特征在于，所述的图书馆自习室防占座信息处理系统设置有：

单片机；

单片机通过电信号与光电开关、热释电红外传感器、光敏电阻、温度传感器、时钟芯片、语音模块、摄像头、电机连接；

单片机通过电信号与Zigbee无线收发模块、TFT触摸彩屏，STC单片机通过无线信号与上位机连接；

上位机和TFT触摸彩屏设置有日期时间模块、室内温度模块、座位状态模块、温馨提示模块、其他模块；

光电开关、热释电红外传感器、光敏电阻、温度传感器、时钟芯片、语音模块、摄像头、单片机、电机、Zigbee无线收发模块、TFT触摸彩屏、上位机通过导线与电源连接，电源通过电信号与稳压模块连接。

2.如权利要求1所述的图书馆自习室防占座信息处理系统，其特征在于，光电开关传感器，布置在自习室门口，以检测并记录进、出自习室的人数；

热释电红外传感器，安装在座位附近来感应座位上是否有人；

光敏电阻，布置在在桌面上来检测是否有物体占座；

温度传感器，温度传感器采用DS18B20来采集温度信息；

时钟芯片，时钟芯片采用DS1302记录时间、日期；

语音模块，检测与BMP5008语音模块相结合检测自习室内的声音强度；

电机，用来驱动自习室自动门的电机转动。

Zigbee无线收发模块，实现系统主机与从机之间的通信互联；

TFT触摸彩屏，显示时间、温度及自习室内座位状态的部分信息；

上位机，可以发出特定操控命令的计算机，即PC机；

电源稳压模块，能有一个稳定的电源来实现整个系统的供电。

3.一种执行权利要求1所述图书馆自习室防占座信息处理系统的图书馆自习室防占座信息处理方法，其特征在于，所述图书馆自习室防占座信息处理包括以下步骤：

步骤一，采用STC-12LE5A60S2单片机作为微控制器，位于自习室门口的光电开关可以检测是否有人出入自习室，光电开关检测到有人靠近门口的信息后传给单片机，单片机收到此信息会控制电机运行以此实现自习室门口的自动开关；

步骤二，自习室内安装的摄像头可以采集到室内的实时图像信息经过系统处理后可以在屏幕上显示，温度传感器检测室内的实时温度并在显示界面上显示，语音模块可以检测自习室内的声音强度以预防室内噪音的产生，管理员还可以通过语音模块发出语音提示和通知；

步骤三，安装在座位上的热释电红外传感器可以用来检测座位上是否有人，当自习室或图书馆里的座位上有人时，热释电红外传感器检测为有人状态，系统会将此状态通过Zigbee无线传输模块发送给上位机，这时电脑界面上就会显示为此座有人的状态；当人离开座位，但书仍在桌上时，热释电红外传感器检测结果从有人状态变为无人状态，桌面上的光敏电阻检测到有书状态，系统会自动启动内部计时器；

步骤四，传感器终端的信号通过无线模块把此无人状态信号发送给系统主处理器，电脑界面会显示占座状态，并提醒管理员此座位为占座的状态；管理员看到此消息后会及时作出处理；采用上位机实现电脑界面管理控制，管理员还可以通过手持触摸屏幕对系统进行管理和控制。

4.一种安装有权利要求1～2任意一项所述图书馆自习室防占座信息处理系统的图书馆管理平台。