陶瑞然 李云飞 林震
摘 要
本文系统采用stm32作为单片机主控板，nRF24L01作为单片机间无线通信模块，搭建了一个实用的物联网系统，实时地将座位情况发送到网络端，用户可通过手机app或网页端查看座位信息，以此来方便查找、预约和管理座位。
关键词
物联网;单片机;座位管理
中图分类号： TN929.5 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.09.045
0 引言
随着我国基础设施的不断完善和人民生活水平的日益提高，图书馆、阅览室等公共场所的人流量变得越来越大，许多公共场所也变得一座难求，公共座位智能管理系统的开发变得越来越重要。
本文针对当前普遍存在的图书馆座位资源管理效率低下的问题，设计开发了一套信息管理系统，通过把座位状态信息、学生用户以及座位使用过程中的违规记录信息进行组织与联系，搭建低功耗且覆盖面广的物联网硬件系统以及手机端的智能软件系统，将这些数据信息以及彼此之间的联系进行有效的处理和科学的管理，管理人员只需要简单的操作就可以实现对图书馆等公共场所的桌椅的智能管理，进而实现公共座位的数字化管理，使得座位资源更合理、更公平、更充分地让用户共享。
1 模块技术分析
1.1 nRF24L01无线通信模块技术分析
主从机之间的无线通信是采用nRF24L01无线通信模块来实现。nRF24L01是工作在2.4GHz～2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括：频率发生器、增强型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶體振荡器、调制器和解调器。输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI 接口进行设置。几乎可以连接到各种单片机芯片，并完成无线数据传送工作。
1.2 ESP8266互联网WiFi模块技术分析
系统采用esp8266wifi模块实现通信主机接入网络端服务器，以此来实现网络数据传输。ESP8266 是一款可以作为微控制器使用的成本极低且具有完整TCP/IP协议栈的loT控制芯片，这个模块允许微控制器通过海斯命令集使用TCP/IP协议栈连接到WiFi网络。
1.3 红外人体检测模块技术分析
将红外传感器安装在座椅底下检测人体即可实现座位检测。该传感器模块对环境光线适应能力强，具有1对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面）时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，绿色指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号（一个低电平信号），检测有效距离范围为2～80cm（可通过电位器旋钮调节检测距离），其工作电压为3.3V-5V。
2 系统设计与实现
由stm32作为MCU控制器，红外感应模块检测检测座位是否被占，NRF24L01+无线发射接收模块在单片机之间通信，采用带ESP8266 WiFi模块的单片机收集所在区域的座位信息上传到网络端服务器，交给软件部分处理显示。电源可通过电池供电或连接座位的交流电供电。如果座位被预约，相应座位上的LED灯亮，以显示座位正被使用。如果座位被预约后，在预设等待时间（ 预设30min）内无人使用，超时后LED灯则会熄灭，网络端显示空位，该座可被其他学生预约使用。如果学生在座位预留时间内使用了座位，系统中的座位则将保持被使用状态。系统总体结构图、主机结构图、从机结构图分别如图1、图2和图3所示。
由于esp8266的价格较高，故采用价格较低的nrf24l01实现单片机间无线传输，在一片区域内，只布置一个带有esp8266和nrf24l01的主机，每个位置上都布置一个带有红外人体检测模块和nrf24l01的从机，主机会定时地扫描这个区域内的从机的状态，然后发送到服务器上，扫描周期很短，传输的数据量小，经过数据处理，可以在很短的时间内对所有位置的状态进行刷新，在服务器端，我们选取MYSQL作为后台数据库，将从网络端将收集到的数据存入数据库，然后对所得数据进行一定的处理后实时地在前端更新。
3 结论
本系统通过实际验证，对座位进行实时检测并传送至网络服务器端处理，用户能通过手机或电脑轻松地进行查询并预约座位，实现了一个稳定的智能座位管理系统。
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