论文总字数：17284字

摘 要

该篇论文主要以MSP430系列芯片作为模拟自习室监控系统的主板核心，在编程时通过单片机进行编写任务以达到控制自习室监控系统为目的。MSP430单片机的编程具有结构化，简单化，功能丰富化等特点。该次毕业设计模拟了自习室监控系统在学校师生日常学习教学的一些基本功能，能通过红外传感器记录进出教室的人数，能通过温湿度传感器检测室内实时温湿度，通过数码屏幕实时显示人数和温湿度。整体设计分为硬件设计和软件设计两部分来进行，硬件设计主要为在覆铜板上利用所需要的元器件搭建硬件电路并保证功能的可行性，软件设计是基于IAR软件来编写编译可实现所需要功能的程序并进行调试，最终将程序下载到硬件电路完成设计。

关键词：单片机；自习室监控系统；红外传感器；温湿度传感器；LCD显示屏

Abstract

This paper mainly uses MSP430 series chip as the core of the motherboard of the monitoring system of the simulation study room. In programming, the task is programmed by the single chip microcomputer to achieve the purpose of controlling the monitoring system of the study room. The programming of MSP430 microcontroller has the characteristics of structuralization, simplification and rich function. This graduation design simulates some basic functions of the monitoring system in the self-study room in the daily learning and teaching of teachers and students. It can record the number of people entering and leaving the classroom through the infrared sensor, detect the indoor real-time temperature and humidity through the temperature and humidity sensor, and display the number of people and temperature and humidity through the digital screen in real time. Overall design is divided into hardware design and software design of two parts, the hardware design mainly for use on copper clad components needed to build the hardware circuit and the feasibility of guarantee function, the software design is based on the IAR software to write the compiler can achieve functions needed to program and debug, eventually download the program to complete the design of hardware circuit.

Key words: microcontroller；Self-study room monitoring system；infrared sensor；Temperature and humidity sensor；LCD display

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 课题研究的背景 1

1.2 课题研究的目的与意义 1

1.3课题研究的主要任务 1

第二章 方案的总体设计 3

2.1 温度传感器模块的介绍 3

2.2 红外传感器模块的介绍 4

2.3 单片机的介绍 6

2.3.1MSP430的简介 6

2.3.2资源功能概述 7

2.4 LCD模块的介绍 8

第三章 人数统计和温湿度检测的硬件设计 9

3.1主板模块的设计 9

3.2温度传感器模块的设计 10

3.3红外传感模块的设计 10

3.4显示电路的设计 11

第四章 人数统计和温湿度检测的软件设计 12

4.1程序开发工具的介绍 12

4.2软件流程图及软件设计 13

4.2.1主程序图 13

4.2.2程序设计 14

第五章 人数统计和温湿度检测的调试 20

5.1实验所得实物图片 20

5.2调试过程及调试过程中所遇到的问题 20

5.2.1系统硬件调试 20

5.2.2调试过程中遇到的问题及解决办法 21

第六章 结论 23

致谢 24

参考文献 25

第一章 引言

1.1 课题研究的背景

在大三上学期的时候，我们学习了微机原理基础这门课。当时我就一直想如何学以致用，思考单片机在我们的日常工作学习生活中有什么样的作用，恰巧我们学校的自习室监管尚不完善，发现这个问题的我就想到了用单片机来制作实现这个功能。其实在生活中，有许多人员密集的场所，例如车站、广场、银行、公共车，同样学校也是其中之一，那么如果可以将实时人数进行统计，将会很大程度上方便管理。比如,在一些很大的课堂上,考勤对于教师来说无疑是一件非常麻烦的工作,但如果能设计一款能够随时显示教室人数的统计仪,实时表现出你所在的课堂人数的信息,那么老师就会觉得考勤变得更加方便了;在火车站等工作人员量比较多的场所,如果能够进行实时的统计室内工作人数,那么就会有助于减少不必要的排队和拥挤。在公共汽车上,如果能够设计一个公共汽车的实时人数统计仪,就能够把公共汽车的实际乘客人数保持固定,使我们的乘车环境能够得到更好的优化。因此，我考虑到如果能设计一个基于单片机的自习室监控系统，就可以解决我们同学在校自主学习的问题。

1.2 课题研究的目的与意义

据我们的观察,现在绝大部分高校的自习室内并未安装任何关于同学人数的统计仪表,每次统计自习同学人数就会让我们浪费许多的精力和时间,而且还无法做到保证它的准确性和有效性。目前自习室紧张，尤其是考前一段时间，经常看到学生跑几层楼为找一个教室，为提高学生的学习效率，方便学生寻找自习教室，本装置设计目的就是为了提供给老师和教务系统一个可靠的进出人数统计汇总报表,通过这个数字的统计就可以获得自习室中学生人数的变化情况,有利于我们学校对教室的合理资源分配并且提高老师的工作效率。讨论后我们发现,如果采用红外对射传感器装置来对门或者通道进行监视和监测,有利于降低摄像头的损耗,从造价和安全性方面来说将远远高于普遍的要求,而对于维护和安全性的角度来考虑,在红外对射传感器中出现故障后,只需要拆卸单个传感器,并及时更新相应的半导体和成品元件,即可直接达到维护作用,所带来的影响范围比较小，维护效率高。

1.3课题研究的主要任务

主要任务分为利用红外传感器记录人数，利用温湿度传感器测量温度，再将所测得的数据显示在LCD屏幕三个大方面。关键问题有以下几点，首先要考虑如何显示总座位数的实现人数的确切记录，其次要注意温度和湿度的实时反映。在设计思路方面难点有：当有学生出入自习室时，如何单纯通过光电快门或者红外传感器判断该学生是进入自习室还是离开自习室，如果有同学同时进出教室又应该如何计数。在软件实现方面的难点有：显示各个数据时，应该使用什么模块。如果处于极端条件时，单片机应该如何工作和自行复位。在硬件实现方面的难点有：实际操作中，如何选择上拉电阻，但端口被占用或者端口数不够时应如何解决。

第二章 方案的总体设计

系统采用MSP430单片机作为核心控制单元用于模拟自习室人数温湿度检测,当按键按下时，将电信号输入系统，系统检测当前时间自习室内温湿度，同时红外自动检测进出教室人数，并最终同时在LCD屏上显示。如图2.1为搭建的总体系统图。

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