单门教室人数统计系统(三等奖).doc

北京化工大学

第六届“萌芽杯”参赛作品

作品名称单门教室人数统计系统

作品类别B

学院名称信息科学与技术学院

负责人姓名纪寓仁

导师姓名曹晰

2010年07月16日

单门教室人数统计系统

纪寓仁信息科学与技术学院信工0802班

黎祥信息科学与技术学院信工0803班

张金剑信息科学与技术学院信工0802班

本作品的设计灵感来源于我校图书馆的人数统计系统，因其只可记录图书馆当日出入总人数，并不能即时的记录当前图书馆所有人数，给老师的管理和同学的学习带来一定不便。为提高师生的工作和学习效率，我们组成员运用我们现有知识设计出单门教室人数统计系统，该系统最大的优点是精确，快速，即时的反应出教室的使用情况。

单门教室人数统计系统的工作原理是利用的光感红外接受装置来测定人的出入，利用74LS190芯片可同时进行加减运算来作为我们的运算核心，使用74LS161芯片作为计数器，最后运用七段译码器和终端显示屏幕来显示当前教师的使用情况。

实验结果较满意，在进行的三次模拟试验中，第一次出现了计数错误，经简单调整后再没有出现计数错误。我们作品最大的创新之处就在于可以实现即时统计的目标，给老师和同学都带来了极大的方便，我们从此再也不用盲目的寻找教室了。

关键词：光感红外接收，74LS190，计数显示

目录

设计的由来

设计的灵感来源

设计的假设，分析与确定

设计方案论证与设计计算

第2.1节设计模型的最初思路

第2.2节设计的模型的组建与仿真

第2.3节设计的计算与优化

第2.4节设计方案的确定

实验调试，结果分析

第3.1节实验检验

第3.2节实验结果与误差分析

设计的由来

设计的灵感来源

我们的设计灵感来源是就是我们学校北区的图书馆四层和五层的人数统计系统。有心的同学可能会注意到在我们图书馆的计数系统之中，在那个终端的显示器上显示的只是当日的人流量。不管你是出来还是进去，那个显示的人数都会相应的加一，所以这就给想在图书馆自习的同学带来了困惑，到底这图书馆现在有多人。在这样的困惑之中我们学习的时间会不知不觉的流逝，因为找教室而浪费宝贵的学习时间实在是太划不过来了。所以我们便产生了一个灵感，我们希望改进图书馆的人数统计系统，使其不再显示当日的出入总人数，而是显示即时准确的图书馆座位的使用情况，这就给老师和同学的工作带来了极大地方便，不仅提高了我们的学习效率，也给图书馆老师的管理带来了简便之道，同时这也是对打击占座这一行为的有效措施。

设计的假设，分析与确定

有了灵感来源，我们便开始了对设计方案的构想。我们当时有三种大胆的假设。第一种最简单直接的想法就是实行刷卡制，然后根据刷卡的信息来反映作为的使用情况。此方法理论上当然行得通，而且不会产生误差，但仔细往下深入考虑，刷卡的方式成本太高，实现过程过于复杂。再者，如果到晚上10点，图书馆将闭关，大量同学回寝休息，这时候刷卡出入显然没有效率，造成了大量的时间浪费，因此我们放弃了第一种刷卡的假设方案。

我们提出了第二种假设是利用温控的方法实现对出入人数的统计。因为人的体温变化是很小的，只要我们在控制终端设定一个温度的范围，满足此温度范围的物体都可实现对终端显示的控制。但这同时我们也看到了这个系统存在的巨大问题，假设室外温度达到了我们所设定温度范围，我们的系统将瞬间失效，毛无用武之地，即便是没有达到温度范围，但其统计的误差也是很大的，温度这种误差因素我们很难去控制与解决，而且温控的成本也是比较高的，所以我们也毫不犹豫的放弃了该假设方案。

过了一段时间我们提出了第三种假设方案，就是利用光感进行人数的统计。因为光感的误差很小，而且实现也相对较容易，成本也很低，所以我们决定采用光感的方式来实现我们的假设。

设计方案论证与设计计算

第2.1节设计模型的最初思路

首先是信息的采集，我们想到的是红外线接收头，这个装置由两部分组成，一部分是红外线发射装置，另一部分是红外线接收装置，采集数据的原理是，当红外线接收装置能够接收到红外线时，它的输出端输出的是高电平，而当红外线被遮光，也就是红外线接收头不能接收到红外线时，输出端输出的是低电平。经过分析假设后，我们决定用两个红外线接收装置，分别放在门靠内（之后称之为内红外）和靠外（之后称之为外红外）的两个地方，靠近门内的作为加减法判断端，输出端接入核心芯片CT74LS190的U/d端即加减方式控制端；而靠近门外的作为计数的触发信号，当红外被遮时进行相应的计数。CT74LS190芯片是一枚数字电路芯片，我们选择他的原因是，它