CN206096879U

CN206096879U - 一种基于物联网技术的智慧教室控制系统

Info

Publication number: CN206096879U
Application number: CN201621064207.6U
Authority: CN
Inventors: 罗桂琼; 杨秋芬; 姚昱旻
Original assignee: Hunan Radio and Television University
Current assignee: Hunan Radio and Television University
Priority date: 2016-09-19
Filing date: 2016-09-19
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2026-09-19

Abstract

本实用新型主要涉及一种控制系统领域，涉及一种基于物联网技术的智慧教室控制系统。基于物联网技术的智慧教室控制系统红外传感器连接着控制模块；光照传感器连接着控制模块；指纹识别模块连接着控制模块；温湿度传感器连接着控制模块；时钟模块连接着控制模块；电源模块连接着控制模块；按键输入连接着控制模块；控制模块连接着继电器Ⅰ；继电器Ⅰ连接着电子锁；控制模块连接着驱动模块；驱动模块连接着电机；控制模块连接着显示模块；控制模块连接着无线通信模块。本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统，检测室内的温度、湿度、人数等信息在显示模块上显示出来，通过指纹采集实现教室内学生的考勤，并控制电子锁实现开关门。

Description

一种基于物联网技术的智慧教室控制系统

技术领域

本实用新型主要涉及一种控制系统领域，更具体地说，涉及一种基于物联网技术的智慧教室控制系统。

背景技术

随着物联网概念的提出，物联网技术逐渐成为当前热门话题之一，众多国际知名企业纷纷投入到物联网技术的研究中。与此同时，伴随着电子技术与无线通信技术的快速发展，“智能家居”、“智慧教室”、“智慧城市”等概念也分别涌现，这也成为了科技发展的趋势。目前针对“智慧教室”的解决方案还存在较多的缺点，主要体现为控制技术不够完善，控制功能少、不能将教室内各种设备进行总体控制、以及没有实现并网检测和控制等。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于物联网技术的智慧教室控制系统，其结构简单，检测室内的温度、湿度、人数等信息在显示模块上显示出来，通过指纹采集实现教室内学生的考勤，并控制电子锁实现开关门，并将教室信息通过无线通信模块传送出去。

为解决上述技术问题，本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统包括红外传感器、光照传感器、指纹识别模块、温湿度传感器、时钟模块、电源模块、控制模块、无线数据传输、继电器Ⅰ、电子锁、驱动模块、电机、继电器Ⅱ、照明模块、显示模块、无线数据传输、按键，其结构简单，检测室内的温度、湿度、人数等信息在显示模块上显示出来，通过指纹采集实现教室内学生的考勤，并控制电子锁实现开关门，并将教室信息通过无线通信模块传送出去。

其中，所述红外传感器的输出端连接着控制模块的输入端；所述光照传感器的输出端连接着控制模块的输入端；所述指纹识别模块的输出端连接着控制模块的输入端；所述温湿度传感器的输出端连接着控制模块的输入端；所述时钟模块的输出端连接着控制模块的输入端；所述电源模块的输出端连接着控制模块的输入端；所述按键输入的输出端连接着控制模块的输入端；所述控制模块的输出端连接着继电器Ⅰ的输入端；所述继电器Ⅰ的输出端连接着电子锁的输入端；所述控制模块的输出端连接着驱动模块的输入端；所述驱动模块的输出端连接着电机的输入端；所述控制模块的输出端连接着继电器Ⅱ的输入端；所述继电器Ⅱ的输出端连接着照明模块的输入端；所述控制模块的输出端连接着显示模块的输入端；所述控制模块连接着无线通信模块。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统所述控制模块采用AT89C51单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统所述红外传感器采用BIS0001热释电红外传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统所述指纹识别模块采用OV7620指纹采集模块。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统所述温湿度传感器采用DHT11温湿度传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统所述驱动模块采用三极管。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统所述无线通信模块采用nRF2401芯片。

控制效果：本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统，其结构简单，检测室内的温度、湿度、人数等信息在显示模块上显示出来，通过指纹采集实现教室内学生的考勤，并控制电子锁实现开关门，并将教室信息通过无线通信模块传送出去。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统的控制模块的电路原理图。

图3为本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统的红外传感器原理图。

图4为本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统的温湿度传感器电路原理图。

图5为本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统的时钟模块电路原理图。

图6为本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统的电源模块原理图。

图7为本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统的光照传感器电路原理图。

图8为本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统的指纹识别模块电路原理图。

图9为本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统的无线通信模块电路原理图。

图10为本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统的显示模块电路原理图。

图11为本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统的驱动模块电路原理图。

图12为本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统的继电器Ⅱ电路原理图。

图13为本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统的继电器Ⅰ电路原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，本实施方式所述一种基于物联网技术的智慧教室控制系统包括红外传感器、光照传感器、指纹识别模块、温湿度传感器、时钟模块、电源模块、控制模块、无线数据传输、继电器Ⅰ、电子锁、驱动模块、电机、继电器Ⅱ、照明模块、显示模块、无线数据传输、按键，其结构简单，检测室内的温度、湿度、人数等信息在显示模块上显示出来，通过指纹采集实现教室内学生的考勤，并控制电子锁实现开关门，并将教室信息通过无线通信模块传送出去。

其中，所述红外传感器的输出端连接着控制模块的输入端，红外传感器用于检测教室的进出人数以及教室内的人数，红外控制模块采用热释电红外传感器检测人数，红外传感器与控制模块通过P0.5口相连接。

所述光照传感器的输出端连接着控制模块的输入端，光照传感器用于检测教室内的光照强度，光照传感器采用光敏电阻组成的光强检测电路，光照传感器与控制模块通过P0.3、P0.4口相连接。

所述指纹识别模块的输出端连接着控制模块的输入端，指纹识别模块用于采集进入教室的学生信息实现考勤，指纹识别模块与控制模块通过P0.2、P0.6、P0.7口相连接。

所述温湿度传感器的输出端连接着控制模块的输入端，温湿度传感器用于检测教室内的温度和湿度值，温湿度传感器的DATA口与控制模块的P0.0口相连接。

所述时钟模块的输出端连接着控制模块的输入端，时钟模块为智能教室控制系统提供标准的系统时间，时钟模块采用DS1302芯片，时钟模块的IO口与控制模块的P0.1口相连接。

所述电源模块的输出端连接着控制模块的输入端，电源模块为智慧教室进行供电，使系统完成相应的控制功能，电源模块将输入的220V电压降至15V通过VCC口为控制模块进行供电。

所述按键输入的输出端连接着控制模块的输入端，按键输入用于手动输入对教室内灯、窗帘等的控制信号，按键输入采用单一按键与上拉电阻相连，一端接地，一端分别与P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引脚相连接。

所述控制模块的输出端连接着继电器Ⅰ的输入端，继电器Ⅰ用于驱动控制电子锁，继电器Ⅰ与控制模块通过P1.2口相连接，另一端控制电子锁工作。

所述继电器Ⅰ的输出端连接着电子锁的输入端，电子锁用于控制教室门的开启与关闭。

所述控制模块的输出端连接着驱动模块的输入端，驱动模块用于驱动电机进行工作，驱动模块采用三极管驱动电动机工作，四个三级管与电阻相连组成的驱动模块与控制模块通过P1.0、P1.1口相连接。

所述驱动模块的输出端连接着电机的输入端，电机用于控制窗帘实现闭合与开启。

所述控制模块的输出端连接着继电器Ⅱ的输入端，继电器Ⅱ用于驱动控制照明模块，继电器Ⅱ与控制模块通过P3.2、P3.3口相连接。

所述继电器Ⅱ的输出端连接着照明模块的输入端，照明模块接收信号实现开启与关闭，照亮教室。

所述控制模块的输出端连接着显示模块的输入端，显示模块用于显示教室内的温度、湿度、时间、室内人数等信息，显示模块通过驱动后进行显示，显示模块与控制模块通过P2口相连接。

所述控制模块连接着无线通信模块，无线通信模块用于将智慧教室的信息通过无线的方式传输出去，无线通信模块的CE、CSN、SCK、MOSI、MISO口分别与控制模块的P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7口相连接。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述控制模块采用AT89C51单片机。所述AT89C51单片机从它内部的硬件到软件都有一套完整的按位操作系统，片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址20H～2FH，它既可作字节处理，也可作位处理。51单片机的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平(复位时，各I/O口均置高电)。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述红外传感器采用BIS0001热释电红外传感器。BIS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件就可构成被动式的热释电红外开关、报警用人体热释电传感器等。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述指纹识别模块采用OV7620指纹采集模块。OV7620是1/3"CMOS彩色/黑白图像传感器。它支持连续和隔行两种扫描方式，VGA与QVGA两种图像格式；最高像素为664×492，帧速率为30fps；数据格式包括YUV、YCrCb、RGB三种，能够满足一般图像采集系统的要求。OV7620采集指纹图像后，经过对比后，确认指纹图像是否正确，完成考勤。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述温湿度传感器采用DHT11温湿度传感器。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为该类应用中，在苛刻应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述无线通信模块采用nRF2401芯片。nRF2401是单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5GHz ISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功率工作模式，节能设计更方便。其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。nRF2401适用于多种无线通信的场合，如无线数据传输系统、无线鼠标、遥控开锁、遥控玩具等。

本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统的工作原理为：本实用新型一种基于物联网技术的智慧教室控制系统通过红外传感器检测教室内的人数以及出入教室的人数，光照传感器检测教室内的光强信号，温湿度传感器检测教室内的温度和湿度值，时钟模块提供标准的时间信号，检测的各种信号传送到控制模块，控制模块根据光照传感器检测的光强信号控制驱动模块驱动电机进行正反转实现窗帘的开启与闭合，以及控制继电器Ⅱ控制照明模块，控制模块输出信号到显示模块显示检测的教室内的人数、光照强度、温度、湿度、时间等信号。指纹识别模块采集进入教室的学生的指纹信息，当比对正确，输入控制信号到控制模块，控制继电器驱动电子锁实现教室门的开启与关闭。按键输入可以采用手动输入的方式控制教室灯光、窗帘等信号，电源模块为智慧教室进行供电，实现控制教室内各种功能，无线通信模块将采集到的各种信号通过无线的方式传送到上位机进行控制。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种基于物联网技术的智慧教室控制系统，其特征在于，所述基于物联网技术的智慧教室控制系统包括红外传感器、光照传感器、指纹识别模块、温湿度传感器、时钟模块、电源模块、控制模块、无线数据传输、继电器Ⅰ、电子锁、驱动模块、电机、继电器Ⅱ、照明模块、显示模块、无线数据传输、按键，所述红外传感器的输出端连接着控制模块的输入端；所述光照传感器的输出端连接着控制模块的输入端；所述指纹识别模块的输出端连接着控制模块的输入端；所述温湿度传感器的输出端连接着控制模块的输入端；所述时钟模块的输出端连接着控制模块的输入端；所述电源模块的输出端连接着控制模块的输入端；所述按键输入的输出端连接着控制模块的输入端；所述控制模块的输出端连接着继电器Ⅰ的输入端；所述继电器Ⅰ的输出端连接着电子锁的输入端；所述控制模块的输出端连接着驱动模块的输入端；所述驱动模块的输出端连接着电机的输入端；所述控制模块的输出端连接着继电器Ⅱ的输入端；所述继电器Ⅱ的输出端连接着照明模块的输入端；所述控制模块的输出端连接着显示模块的输入端；所述控制模块连接着无线通信模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智慧教室控制系统，其特征在于：所述控制模块采用AT89C51单片机。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智慧教室控制系统，其特征在于：所述红外传感器采用BIS0001热释电红外传感器。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智慧教室控制系统，其特征在于：所述指纹识别模块采用OV7620指纹采集模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智慧教室控制系统，其特征在于：所述温湿度传感器采用DHT11温湿度传感器。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智慧教室控制系统，其特征在于：所述驱动模块采用三极管。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的智慧教室控制系统，其特征在于：所述无线通信模块采用nRF2401芯片。