基于CC2530的智能教室控制系統的構建

張鑫 華澤鐸 楊玥

摘 要：智慧教室作為一種新型的教育形式和現代化教學手段，給教育行業帶來了新的機遇。本文對智能教室進行了研究，提出了基于物聯網的智能教室控制系統的應用；利用各種傳感器采集傳輸信息，將數據信息通過無線方式傳送到上位機，系統根據采集的信息與數據庫里的參數進行比較；通過系統的整合，使整個系統的安裝和調試更加系統，減少重復投資，降低安裝和調試的費用，生產物美價廉的產品，使智能教室管理系統得到更好的普及和推廣。

關鍵詞：智能教室；CC2530；控制系統；物聯網

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2017）07-0183-02

Abstract：as a new form of education and modern teaching methods， smart classroom brings new opportunities to education industry. This paper studies the intelligent classroom and puts forward the application of intelligent classroom control system based on the Internet of things. Using various sensors to collect and transmit information， the data information is transmitted wirelessly to the upper computer， and the system is compared with the parameters of the database. Through the system integration， installation and debugging the whole system more system， reduce duplication of investment， reduce the cost of installation and commissioning， cheap and fine products， make the intelligent classroom management system better popularization and promotion.

Key Words：smart classroom； CC2530； Control system； The Internet of things

智慧教室使用各種傳感器件，通過模塊無線接入智能教室管理系統。學生通過智慧教室實驗平臺，能掌握物聯網技術基礎理論、物理信息系統標識與感知、計算機網絡理論與技術和數據分析與信息處理技術等知識，具備通信技術、網絡技術、傳感技術等信息領域寬廣專業知識；具備一定的工程應用系統的開發、實踐能力和科學研究能力。

1 智能教室的硬件系統設計

智能教室管理系統包括三個部分：主控芯（CC2530）、環境監控部分（各種傳感器）和環境調節部分（各種外設）。本系統通過溫濕度傳感器、紅外傳感器、氣體傳感器、光敏傳感器、RFID標簽和讀卡器、傳感器網關等，相當于物聯網的皮膚和五官，主要功能是識別物體、采集信息，與人體結構中皮膚和五官的作用類似。它解決的是人類世界和物理世界的數據獲取問題。它首先通過傳感器、RFID標簽等設備，采集外部物理世界的數據，然后通過ZigBee無線通信技術傳遞數據；系統的體系結構圖如圖1所示。

智能教室控制系統采用CC2530開發，它有三個不同的存儲器訪問總線（SFR、DATA和CODE/XDATA），以單周期訪問SFR、DATA 和主SRAM。它還包括一個調試接口和一個18輸入的擴展中斷單元。中斷控制器提供了18個中斷源，分為六個中斷組，每組與四個中斷優先級相關。當設備從空閑模式回到活動模式，也會發出一個中斷服務請求。驅動電路部分通過CC2530的端口輸出高低電平來控制各用電器的工作。硬件主要電路圖如圖2所示。

2 智能教室的軟件系統設計

該智能教室的軟件系統，主要分為以下九個子模塊：教學系統、顯示系統、燈光控制系統、人員考勤系統、智能電器中央控制系統、門窗監視系統、智能安防控制系統、健康度檢查系統、遠程管理系統。

2.1服務器端

智能教室管理系統的PC服務器端口，作為整套設備的核心設備，它具備服務器開放關閉的選擇，傳感器接收數據的顯示，和遠程Android數據的傳輸，并可以根據每個傳感器所檢測的數據對每項數據形成折線圖，顯示在電腦界面。實際界面效果如圖3所示：

PC-服務器端可以查看傳感器的數據，點擊打開串口，即可實現對溫濕度檢測、光強檢測、煙霧檢測、熱紅外檢測。同時也可對鏈接在節點上的用電器進行控制。當用戶按下界面按鈕時，PC端便會通過串口發送動作事件從而獲得CC2530節點相應的處理結果，此時與節點相連接的用電器被開啟，當用戶點擊“門鎖”“空氣凈化”等按鈕時會使用電器處于不同的工作狀態。

2.2 Android手機端

用戶通過安裝在Android手機平臺的“智能教室管理系統”手機軟件APP對傳感器節點所檢測到數據和用電器的狀態進行查看，點擊PC端的啟動服務器，服務器即顯示IP地址，我們在Android手機平臺輸入該服務器地址即可實現連接，實現的功能與PC端一樣，這里就不再贅述；同時可以根據用電器狀態進行調整。如控制燈的開關、控制各類用電器（投影儀，空調，窗簾，門鎖，燈，風扇，門）等。

點擊PC端的啟動服務器，服務器即顯示IP地址，我們在Android手機平臺輸入該服務器地址即可實現連接，實現的功能與PC端一樣，這里就不再贅述；

之后，打開串口選擇COM口以及啟動服務器，開啟網關節點，即自動刷新獲取傳感器所檢測到的數據，顯示在電腦終端。此時，可以查看到每個傳感器節點所檢測到的數據，并在下方的窗口繪制折線圖。同時可以點擊軟件界面的投影儀控制系統、空調控制系統、智能門控系統、智能窗簾系統、門鎖、空氣凈化等開關按鈕控制每個節點所鏈接的用電器。

同時我們可以通過Android手機軟件控制這套設備。首先將手機和電腦終端服務器置于同一個局域網內。通過在手機端輸入電腦終端的IP地址鏈接服務器。實際演示過程如圖4所示：

鏈接成功后，此時可以在手機端對整套設備進行控制，如查看傳感器節點檢測到的數據、控制投影儀、空調、窗簾、門鎖、燈、風扇、門等用電器的工作狀態。

3 結語

實證研究發現，本系統可維護性高、安裝操作簡單、適用范圍廣，系統間相互關聯協調工作，效率高于單個系統獨立工作，同時可以實現集成控制。系統核心采用成熟的單片機控制，電路結構簡單、功耗低、控制可靠、成本低。相對于現有的系統在可靠性價格等方面有著極大的優勢。

參考文獻

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