一种学生社区管理的嵌入式系统的制作方法

本发明是一种学生社区管理的嵌入式系统，属于学生社区管理领域。

背景技术：

目前，在大多数高校学生宿舍中，晚上熄灯休息后，学生大声地说话、忘记锁门的事情时有发生，面对这些现象，宿舍管理人员一般都是通过对每个宿舍进行巡查，对夜不归宿的学生进行统计，同时对熄灯后仍继续说话的学生或忘记锁门宿舍进行口头警告，这种警告只能够在短时间内对违规宿舍有效，一旦宿舍管理员离开后，有些宿舍的学生又开始违反，且费时费力，不易管理。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种学生社区管理的嵌入式系统，以STM32单片机为控制核心，结合嵌入式开发技术，通过红外对管模块实时监测进出宿舍的人员，并结合安装在床板上的压力传感器模块，将采集到的信号传给STM32单片机，STM32单片机进行判断并查询其存储器模块后，输出信号控制语音模块发声，且将夜不归宿的学生名单通过网络通信的方式上传到宿舍管理员的PC机；同时，音频传感器对宿舍内的声音状况进行实时监测，一旦有人大声说话，立即发出提示音对其进行警告，且通过网络通信模块实时传输数据到PC机；红外对管模块3实时监测宿舍门锁的状态，并对未将宿舍门锁好的寝室进行语音提示，且将其状态信号通过网络通信的方式上传到PC机，方便宿舍管理员管理宿舍。

本发明技术方案是：一种学生社区管理的嵌入式系统，包括红外对管模块Ⅰ1、红外对管模块Ⅱ2、红外对管模块Ⅲ3、压力传感器模块4、音频传感器5、语音模块6、网络通信模块7、PC机8和STM32单片机9；所述STM32单片机9的I/O口连接着红外对管模块Ⅰ1、红外对管模块Ⅱ2、红外对管模块Ⅲ3、压力传感器模块4和语音模块6，红外对管模块Ⅰ1、红外对管模块Ⅱ2、红外对管模块Ⅲ3和压力传感器模块4检测到的信号直接送给STM32单片机9内部，经STM32单片机9判断查询后输出控制信号给语音模块6，语音模块6发出对应的提示音；所述音频传感器5检测到的信号通过A/D转换后送给STM32单片机9内部，经STM32单片机9内部判断查询后输出信号控制语音模块6发声，同时，STM32单片机9将检测到的信息通过网络通信模块7传输给管理员的PC机8。

所述红外对管模块Ⅰ1包括电阻R1、R2、R3、三极管VT1、红外发射管T1、红外接收管V1；所述STM32单片机9的PF9端通过电阻R1与三极管VT1的基极连接，三极管VT1的集电极与红外发射管T1的阴极连接,红外发射管T1的阳极通过电阻R2与+5V电源连接，+5V电源通过电阻R3与红外接收管V1的阴极连接，红外接收管V1的阴极连接着STM32单片机9的PE5端，红外接收管V1的阳极接地。

所述红外对管模块Ⅱ2包括电阻R4、R5、R6、三极管VT2、红外发射管T2、红外接收管V2；所述STM32单片机9的PF10端通过电阻R4与三极管VT2的基极连接，三极管VT2的集电极与红外发射管T2的阴极连接,红外发射管T2的阳极通过电阻R5与+5V电源连接，+5V电源通过电阻R6与红外接收管V2的阴极连接，红外接收管V2的阴极连接着STM32单片机9的PE6端，红外接收管V2的阳极接地。

所述红外对管模块Ⅲ3包括电阻R7、R8、R9、三极管VT3、红外发射管T3、红外接收管V3；所述STM32单片机9的PF11端通过电阻R7与三极管VT3的基极连接，三极管VT3的集电极与红外发射管T3的阴极连接,红外发射管T3的阳极通过电阻R8与+5V电源连接，+5V电源通过电阻R9与红外接收管V3的阴极连接，红外接收管V3的阴极连接着STM32单片机9的PE7端，红外接收管V3的阳极接地。

所述红外对管模块Ⅰ1、红外对管模块Ⅱ2安装在宿舍门的门框上，对进出宿舍的人员进行实时监测；红外对管模块Ⅲ3安装在宿舍门框锁口孔内，对宿舍门锁的状态进行实时监测。

所述压力传感器模块4连接在STM32单片机9的I/O口，压力传感器模块4安装在每个学生的床板上，压力传感器模块4传给STM32单片机9的信号后，STM32单片机9内通过与其存储器模块内的数据信号进行判断对比，从而判断出夜不归宿的学生。

所述音频传感器5包括SL517声控集成电路10、电阻R10、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、驻极体话筒BM；所述SL517声控集成电路10的1脚依次通过电容C2、C1接地，电容C1的两端并联着驻极体话筒BM，电容C1与电容C2的连接点连接着SL517声控集成电路10的14脚，SL517声控集成电路10的3脚通过电容C3与其5脚连接，其7脚通过电阻R10连接着STM32单片机9的PA5端，SL517声控集成电路10的8脚和11脚与+5V电源连接，SL517声控集成电路10的9脚、10脚分别通过电容C4、C5后与其13脚连接，其12脚通过电容C6接地。

所述语音模块6包括LM1117集成稳压器11、WM8978立体声多媒体编译器12、喇叭13、SD_CARD模块14；所述+5V电源与地间通过依次通过并联电容C9、C10滤波后，连接在LM1117集成稳压器11的3脚和1脚，LM1117集成稳压器11的2脚和1脚间通过依次并联电容C11、C12后做为后续电路的供电电源；所述WM8978立体声多媒体编译器12的SPKVDD端与地间依次通过并联电容C7、C8滤波后，通过电阻R11与+5V电源连接，LM1117集成稳压器11的2脚与WM8978立体声多媒体编译器12的AVDD端连接，WM8978立体声多媒体编译器12的AVDD端通过电阻R12与GND间依次并联C13、C14后与其DCVDD端和DBVDD端连接，WM8978立体声多媒体编译器12的MODE通过电阻R13与其GND端连接，WM8978立体声多媒体编译器12的LRCK端、BCLK端、ADCDAT端、DACDAT端、MCLK端、SCLK端、SDIN端依次连接着STM32单片机9的PB12端、PB13端、PC2端、PC3端、PC6端、PB8端、PB9端，WM8978立体声多媒体编译器12的ROUT2端和LOUT2端连接在喇叭13的两端；STM32单片机9的PC8端、PC9端、PC10端、PC11端、PC12端、PD2端依次与SD_CARD模块14的DATA0端、DATA1端、DATA2端、DATA3端、CLK端、CMD端连接，同时SD_CARD模块14的DATA0端、DATA1端、DATA2端、DATA3端、CLK端、CMD端依次通过电阻R18、R17、R16、R15、R14与LM1117集成稳压器11的2脚连接。

所述网络通信模块7包括LAN8720A芯片15、RJ45以太网接口16、电阻R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、电容C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、电感L、晶振Y1，从而实现网络通信功能；STM32单片机9的PA2端通过电阻R19与LAN8720A芯片15的12脚连接，STM32单片机9的PC1端、PG13端、PG14端、PG11端、PC4端、PC5端、PA7端、PA1端依次与LAN8720A芯片15的13脚、17脚、18脚、16脚、8脚、7脚、11脚、14脚连接；LAN8720A芯片15的15脚和24脚依次通过电阻R20、R21接地，STM32单片机9的VDD端通过并联电容C27后与电感L的一端连接，电感L的另一端通过并联电容C28后与RJ45以太网接口16的4脚、5脚及LAN8720A芯片15的19脚和1脚连接，同时分别通过电阻R22、R23、R24、R25与LAN8720A芯片15的21脚、20脚、23脚、22脚连接，LAN8720A芯片15的2脚、3脚、19脚、1脚、9脚分别通过电阻R26、R27、电容C15、C16、C17接地，电容C18、C19并联后与LAN8720A芯片15的6脚连接，LAN8720A芯片15的4脚通过并联电容C21滤波后依次通过晶振Y1、电阻R28与其5脚连接，晶振Y1和电阻R28的连接端通过电容C20接地；LAN8720A芯片15的21脚、20脚、23脚、22脚、2脚、3脚依次连接着RJ45以太网接口16的1脚、2脚、3脚、6脚、9脚、12脚，RJ45以太网接口16的1脚、2脚、3脚、6脚、4脚、11脚、10脚分别通过电容C22、C23、C24、C25、C26、电阻R29、R30接地，RJ45以太网接口16的13脚、14脚、8脚接地。

本发明的工作原理是：

接通电源，连接好网络，通过PC机将晚间休息的时间段下载到STM32单片机；当未到达设定时间段时，系统启动红外对管模块Ⅰ1和红外对管模块Ⅱ2实时监测进出宿舍的人员，红外对管模块Ⅲ3对宿舍门锁状态进行实时监测，并通过语音模块发出提示音，同时将该宿舍的门锁状态通过网络通信模块发送到管理员的PC机。STM32单片机的PF9端、PF10端、PF11端输出高电平信号，3个红外对管模块开始工作，当红外对管模块Ⅰ1在红外对管模块Ⅱ2前输出高电平信号给STM32单片机时，该宿舍的人数自增1；当红外对管模块Ⅱ2在红外对管模块Ⅰ1前输出高电平信号给STM32单片机时，该宿舍的人数自减1；当红外对管模块Ⅲ3输出高电平信号给STM32单片机的PE7端时，门锁锁好，STM32单片机控制语音模块不发声；当红外对管模块Ⅲ3输出低电平信号给STM32单片机的PE7端时，门锁未锁好，STM32单片机发出控制信号给语音模块，并将SD_CARD模块中“请关门”的语音信号发送到WM8978立体声多媒体编译器，从而控制喇叭发出“请关门”的提示音，同时STM32单片机的RMII端通过网络通信模块将该宿舍的门锁状况发送到管理员的PC机。

当到达设定时间段时，系统全部启动，当宿舍有人大声说话时，音频传感器输出高电平信号给STM32单片机的PA5脚，STM32单片机发出控制信号给语音模块，并将SD_CARD模块中“请安静”的语音信号发送到WM8978立体声多媒体编译器，从而控制喇叭发出“请保持安静”的提示音，同时STM32单片机的RMII端通过网络通信模块将该被警告的次数上传给PC机；当红外对管模块Ⅰ1和红外对管模块Ⅱ2检测到的人数少于该宿舍原定人数时，STM32单片机根据压力传感器模块输入的信号进入其存储器模块进行查询，并将未按时归宿的学生名单通过网络通信模块发送到PC机；当红外对管模块Ⅲ3输出高电平信号给STM32单片机的PE7端时，门锁锁好，STM32单片机控制语音模块不发声；当红外对管模块Ⅲ3输出低电平信号给STM32单片机的PE7端时，门锁未锁好，STM32单片机发出控制信号给语音模块，并将SD_CARD模块中“请关门”的语音信号发送到WM8978立体声多媒体编译器，从而控制喇叭发出“请关门”的提示音，同时STM32单片机的RMII端通过网络通信模块将该宿舍的门锁状况发送到管理员的PC机。

本发明的有益效果是：本发明提供一种学生社区管理的嵌入式系统，以STM32单片机为控制核心，能够实时对每个宿舍内的学生人数、门锁状况及休息状况进行监测，并对违规宿舍进行提示及情况上传，方便管理。

附图说明

图1是本发明电路原理框图；

图2是本发明红外对管模块及音频传感器的原理示意图；

图3是本发明语音模块原理示意图；

图4是本发明网络通信模块原理示意图；

图1～图4中各标号：1-红外对管模块Ⅰ，2-红外对管模块Ⅱ，3-红外对管模块Ⅲ，4-压力传感器，5-音频传感器，6-语音模块，7-网络通信模块，8-PC机，9-STM32单片机，10-SL517声控集成电路，11-LM1117集成稳压器，12-WM8978立体声多媒体编译器，13-喇叭，14-SD_CARD模块，15-LAN8720A芯片，16-RJ45以太网接口，C1～C28-电容，R1～R20-电阻，Y1-晶振，L-电感，T1～T3-红外发射管，V1～V3-红外接收管，VT1～VT3-三极管，BM-驻极体话筒。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1所示，一种学生社区管理的嵌入式系统，包括红外对管模块Ⅰ1、红外对管模块Ⅱ2、红外对管模块Ⅲ3、压力传感器模块4、音频传感器5、语音模块6、网络通信模块7、PC机8和STM32单片机9；所述红外对管模块Ⅰ1、红外对管模块Ⅱ2、红外对管模块Ⅲ3、压力传感器模块4和语音模块6与STM32单片机9的I/O接口连接，音频传感器5与STM32单片机9的A/D采样口连接，网络通信模块7连接在STM32单片机9的RMII接口上，网络通信模块7通过TCP/IP协议将检测到的信息传送给PC机8；所述红外对管模块Ⅰ1、红外对管模块Ⅱ2安装在宿舍门的门框上，对进出宿舍的人员进行实时监测；红外对管模块Ⅲ3安装在宿舍门框锁口孔内，对宿舍门锁的状态进行实时监测；所述压力传感器模块4连接在STM32单片机9的I/O口，压力传感器模块4安装在每个学生的床板上，压力传感器模块4传给STM32单片机9的信号后，STM32单片机9内通过与其存储器模块内的数据信号进行判断对比，从而判断出夜不归宿的学生。

红外对管模块Ⅰ1、红外对管模块Ⅱ2、红外对管模块Ⅲ3和压力传感器模块4检测到的信号直接送给STM32单片机9内部，经STM32单片机9判断查询后输出控制信号给语音模块6，语音模块6发出对应的提示音；所述音频传感器5检测到的信号通过A/D转换后送给STM32单片机9内部，经STM32单片机9内部判断查询后输出信号控制语音模块6发声，同时，STM32单片机9将检测到的信息通过网络通信模块7传输给管理员的PC机8。

实施例2：如图2所示，本实施例其余部分与前一实施例相同，其中所述红外对管模块Ⅰ1包括电阻R1、R2、R3、三极管VT1、红外发射管T1、红外接收管V1；所述STM32单片机9的PF9端通过电阻R1与三极管VT1的基极连接，三极管VT1的集电极与红外发射管T1的阴极连接,红外发射管T1的阳极通过电阻R2与+5V电源连接，+5V电源通过电阻R3与红外接收管V1的阴极连接，红外接收管V1的阴极连接着STM32单片机9的PE5端，红外接收管V1的阳极接地；

所述红外对管模块Ⅱ2包括电阻R4、R5、R6、三极管VT2、红外发射管T2、红外接收管V2；所述STM32单片机9的PF10端通过电阻R4与三极管VT2的基极连接，三极管VT2的集电极与红外发射管T2的阴极连接,红外发射管T2的阳极通过电阻R5与+5V电源连接，+5V电源通过电阻R6与红外接收管V2的阴极连接，红外接收管V2的阴极连接着STM32单片机9的PE6端，红外接收管V2的阳极接地；

所述红外对管模块Ⅲ3包括电阻R7、R8、R9、三极管VT3、红外发射管T3、红外接收管V3；所述STM32单片机9的PF11端通过电阻R7与三极管VT3的基极连接，三极管VT3的集电极与红外发射管T3的阴极连接,红外发射管T3的阳极通过电阻R8与+5V电源连接，+5V电源通过电阻R9与红外接收管V3的阴极连接，红外接收管V3的阴极连接着STM32单片机9的PE7端，红外接收管V3的阳极接地；

所述音频传感器5包括SL517声控集成电路10、电阻R10、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、驻极体话筒BM；所述SL517声控集成电路10的1脚依次通过电容C2、C1接地，电容C1的两端并联着驻极体话筒BM，电容C1与电容C2的连接点连接着SL517声控集成电路10的14脚，SL517声控集成电路10的3脚通过电容C3与其5脚连接，其7脚通过电阻R10连接着STM32单片机9的PA5端，SL517声控集成电路10的8脚和11脚与+5V电源连接，SL517声控集成电路10的9脚、10脚分别通过电容C4、C5后与其13脚连接，其12脚通过电容C6接地；

实施例3：如图3所示，本实施例其余部分与前一实施例相同，其中所述语音模块6包括LM1117集成稳压器11、WM8978立体声多媒体编译器12、喇叭13、SD_CARD模块14；所述+5V电源与地间通过依次通过并联电容C9、C10滤波后，连接在LM1117集成稳压器11的3脚和1脚，LM1117集成稳压器11的2脚和1脚间通过依次并联电容C11、C12后做为后续电路的供电电源；所述WM8978立体声多媒体编译器12的SPKVDD端与地间依次通过并联电容C7、C8滤波后，通过电阻R11与+5V电源连接，LM1117集成稳压器11的2脚与WM8978立体声多媒体编译器12的AVDD端连接，WM8978立体声多媒体编译器12的AVDD端通过电阻R12与GND间依次并联C13、C14后与其DCVDD端和DBVDD端连接，WM8978立体声多媒体编译器12的MODE通过电阻R13与其GND端连接，WM8978立体声多媒体编译器12的LRCK端、BCLK端、ADCDAT端、DACDAT端、MCLK端、SCLK端、SDIN端依次连接着STM32单片机9的PB12端、PB13端、PC2端、PC3端、PC6端、PB8端、PB9端，WM8978立体声多媒体编译器12的ROUT2端和LOUT2端连接在喇叭13的两端；STM32单片机9的PC8端、PC9端、PC10端、PC11端、PC12端、PD2端依次与SD_CARD模块14的DATA0端、DATA1端、DATA2端、DATA3端、CLK端、CMD端连接，同时SD_CARD模块14的DATA0端、DATA1端、DATA2端、DATA3端、CLK端、CMD端依次通过电阻R18、R17、R16、R15、R14与LM1117集成稳压器11的2脚连接；

实施例4：如图4所示，本实施例其余部分与前一实施例相同，其中所述网络通信模块7包括LAN8720A芯片15、RJ45以太网接口16、电阻R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、电容C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26、C27、C28、电感L、晶振Y1，从而实现网络通信功能；STM32单片机9的PA2端通过电阻R19与LAN8720A芯片15的12脚连接，STM32单片机9的PC1端、PG13端、PG14端、PG11端、PC4端、PC5端、PA7端、PA1端依次与LAN8720A芯片15的13脚、17脚、18脚、16脚、8脚、7脚、11脚、14脚连接；LAN8720A芯片15的15脚和24脚依次通过电阻R20、R21接地，STM32单片机9的VDD端通过并联电容C27后与电感L的一端连接，电感L的另一端通过并联电容C28后与RJ45以太网接口16的4脚、5脚及LAN8720A芯片15的19脚和1脚连接，同时分别通过电阻R22、R23、R24、R25与LAN8720A芯片15的21脚、20脚、23脚、22脚连接，LAN8720A芯片15的2脚、3脚、19脚、1脚、9脚分别通过电阻R26、R27、电容C15、C16、C17接地，电容C18、C19并联后与LAN8720A芯片15的6脚连接，LAN8720A芯片15的4脚通过并联电容C21滤波后依次通过晶振Y1、电阻R28与其5脚连接，晶振Y1和电阻R28的连接端通过电容C20接地；LAN8720A芯片15的21脚、20脚、23脚、22脚、2脚、3脚依次连接着RJ45以太网接口16的1脚、2脚、3脚、6脚、9脚、12脚，RJ45以太网接口16的1脚、2脚、3脚、6脚、4脚、11脚、10脚分别通过电容C22、C23、C24、C25、C26、电阻R29、R30接地，RJ45以太网接口16的13脚、14脚、8脚接地。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。