传感器网络的自习室人数统计系统
摘 要 自习教室的使用情况不能够及时反映给学生，使得有些自习教室一直人满为患而有些教室则无人问津，让学习资源得不到合理的利用，浪费了学校向大家提供的学习条件。在寻找自习教室上浪费了大家宝贵的时间，所以本课题希望利用传感器网络这一新兴技术设计出一个传感器网络系统实时监测自习教室的使用情况，为广大学生寻找空闲的自习教室提供便利，节约更多的时间，方便广大同学们的学习生活。本课题所设计的传感器网络系统中包含三种节点分别是人数传感器；汇聚节点；控制节点。人数传感器节点检测出自习室内的人数变化并将数据处理后向每一楼层的汇聚点发送本房间的人数数据，汇聚节点收到每个自习室中人数传感器发送的人数数据，打包整合成一个数据包，发送至控制节点，控制节点收到汇聚节点发送的数据包，拆解数据包并计算出一座教学楼内的总人数和各个自习室的使用情况。本设计运用传感器网络这一新兴技术，使本设计具有良好的可扩展性和方便的可维护性，本设计能够快速方便的检测出每个自习室中人数，以及变化规律，具有应用范围；适应性强；成本低；推广简单等优点。
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 课题的背景和意义 1
1.2 传感器网络技术 1
1.2.1 简介 1
1.2.2 传感器网络未来发展趋势 2
1.3 论文结构安排 3
第2章 网络总体设计 5
2.1 传感器网络结构方案分析 5
2.2 楼道内有线传感器网络拓扑结构设计 6
2.3 楼道内有线传感器网络工作流程设计 6
2.4 自习室内无线传感器网络拓扑结构和工作流程设计 7
2.5 本章总结 8
第3章 传感器节点设计 9
3.1 硬件方案分析 9
3.1.1 单片机选型 9
3.1.2 电源芯片选型 11
3.1.3 有线通信芯片选型 12
3.1.4 显示模块选型 14
3.1.5 选型总结 15
3.2 人数传感器设计 17
3.2.1 近距离无线通信模块选型 18
3.2.2 人数
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采集模块设计 19
3.2.3 原理图设计 19
3.2.4 PCB图设计 21
3.2.5 实物图 22
3.3 汇聚节点设计 22
3.3.1 原理图设计 23
3.3.2 PCB图设计 24
3.3.3 实物图 25
3.4 控制节点设计 25
3.4.1 原理图设计 26
3.4.2 PCB图设计 27
3.4.3 实物图 27
3.5 本章总结 27
第4章 通信协议及程序设计 29
4.1 通信协议设计 29
4.2 人数传感器程序设计 30
4.3 汇聚节点程序设计 31
4.4 控制节点程序设计 32
4.5 本章总结 33
第5章 系统调试 34
5.1 编译环境介绍[9] 34
5.2 调试工具和方法 35
5.3 本章总结 37
第6章 工程应用方案设计 38
6.1 人数传感器安装方法 38
6.2 汇聚节点安装方法 39
6.3 控制节点安装方法 40
6.4 实际应用中可能出现的问题及解决方法 41
6.5 本章总结 43
结论 44
参考文献 45
参考资料 46
英文原文： 46
中文翻译： 57
致谢 73
附录 75
1. 系统运行照片 75
2. Main函数代码 77
绪论
课题的背景和意义
每一个在学校的学生会有在自习室占座的经历，每一次为了寻找一个位置，穿梭于教学楼内的各个楼层，浪费了大量的时间、精力，自习教室的使用情况不能够及时反映给学生，使得有些自习教室一直人满为患而有些教室则无人问津，浪费了学校向大家提供的学习资源。尤其是到了期末和课内考试前，自习教室可谓“一座难求”，让人望而却步，广大学生不了解各个教室的使用情况，不能够及时寻找到人数较少的教室，降低了学习效率，浪费了学习资源。
因此，本课题希望能够利用传感器网络，设计出一个传感器网络系统来实时检测和统计教学路内各个自习室的使用情况，并且能够及时反映给广大学生，为同学们提供一个更为人性化的学习环境，同时该系统也可以方便老师监控和管理自习教室，为同学们管理调配学习资源。
传感器网络技术
简介
由在空间中任意布置的微型计算机节点所组成的智能网络系统称为传感器网络。传感器网络即可以在线下独立运行，也可以通过DTU模块、GSM模块连接至公共互联网，将传感器网络数据上网，使用户可以通过服务器或者客户端远程访问传感器网络，最终实现物联网系统[1]。
多种门类的学科和技术例如传感技术、数据库技术、单片机技术、嵌入式技术、现代交换技术、微机技术、数字信号处理、数字逻辑系统、计算机网络技术以及移动通信技术等均被运用与传感器网络之中。通过各种微型化、标准化的传感器节点实时探测和收集使得传感器网络能够了解各类环境或目标的信息数据。传感器所采集到的目标信息通过片上程序进行分析和处理，并以无线通信方式将所收集到的数据信息发送到汇聚节点，并通过DTU模块或者GSM模块传送至用户终端或者互联网远程服务器[2]。
一般情况下每个传感器网络节点由以下4个重要模块组成：
信息感知模块；
数据处理模块；
有线/无线通信模块；
电源管理模块。
此外，传感器网络还可以扩展其他功能模块如GPS模块，运动检测模块等，通过这些模块传感器将增加使传感器网络的功能不断丰富和增强。
将无线传感器网络节点任意投放至目标所在的区域内。传感器节点根据相关算法通过运算自行组成小型智能通信网络。各个节点通过分工协作探测、收集、分析传感器网络所在工作区域内目标的信息数据。传感器网络可以实现在3个any的信息采集，探测和处理，即anytime，anywhere，anything。传感器网络一般由以下几个主要节点构成：
传感器节点；
路由节点；
汇聚节点；
互联网接入设备；
远程服务器等。
整个传感器网络系统通过片上系统、远程服务器进行管理和控制。传感器网络凭借其成本低廉；功能强大；适应性强；方便快捷等优点。使其在生产和生活中得到了广泛的应用，拥有巨大的发展潜力和商业价值。传感器网络无所不在的特性必将使其在未来几年内成为我们生活中不可或缺的一部分，为我们的生活和工作带来极大的便利，将人类带入物联网时代。
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 课题的背景和意义 1
1.2 传感器网络技术 1
1.2.1 简介 1
1.2.2 传感器网络未来发展趋势 2
1.3 论文结构安排 3
第2章 网络总体设计 5
2.1 传感器网络结构方案分析 5
2.2 楼道内有线传感器网络拓扑结构设计 6
2.3 楼道内有线传感器网络工作流程设计 6
2.4 自习室内无线传感器网络拓扑结构和工作流程设计 7
2.5 本章总结 8
第3章 传感器节点设计 9
3.1 硬件方案分析 9
3.1.1 单片机选型 9
3.1.2 电源芯片选型 11
3.1.3 有线通信芯片选型 12
3.1.4 显示模块选型 14
3.1.5 选型总结 15
3.2 人数传感器设计 17
3.2.1 近距离无线通信模块选型 18
3.2.2 人数
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采集模块设计 19
3.2.3 原理图设计 19
3.2.4 PCB图设计 21
3.2.5 实物图 22
3.3 汇聚节点设计 22
3.3.1 原理图设计 23
3.3.2 PCB图设计 24
3.3.3 实物图 25
3.4 控制节点设计 25
3.4.1 原理图设计 26
3.4.2 PCB图设计 27
3.4.3 实物图 27
3.5 本章总结 27
第4章 通信协议及程序设计 29
4.1 通信协议设计 29
4.2 人数传感器程序设计 30
4.3 汇聚节点程序设计 31
4.4 控制节点程序设计 32
4.5 本章总结 33
第5章 系统调试 34
5.1 编译环境介绍[9] 34
5.2 调试工具和方法 35
5.3 本章总结 37
第6章 工程应用方案设计 38
6.1 人数传感器安装方法 38
6.2 汇聚节点安装方法 39
6.3 控制节点安装方法 40
6.4 实际应用中可能出现的问题及解决方法 41
6.5 本章总结 43
结论 44
参考文献 45
参考资料 46
英文原文： 46
中文翻译： 57
致谢 73
附录 75
1. 系统运行照片 75
2. Main函数代码 77
绪论
课题的背景和意义
每一个在学校的学生会有在自习室占座的经历，每一次为了寻找一个位置，穿梭于教学楼内的各个楼层，浪费了大量的时间、精力，自习教室的使用情况不能够及时反映给学生，使得有些自习教室一直人满为患而有些教室则无人问津，浪费了学校向大家提供的学习资源。尤其是到了期末和课内考试前，自习教室可谓“一座难求”，让人望而却步，广大学生不了解各个教室的使用情况，不能够及时寻找到人数较少的教室，降低了学习效率，浪费了学习资源。
因此，本课题希望能够利用传感器网络，设计出一个传感器网络系统来实时检测和统计教学路内各个自习室的使用情况，并且能够及时反映给广大学生，为同学们提供一个更为人性化的学习环境，同时该系统也可以方便老师监控和管理自习教室，为同学们管理调配学习资源。
传感器网络技术
简介
由在空间中任意布置的微型计算机节点所组成的智能网络系统称为传感器网络。传感器网络即可以在线下独立运行，也可以通过DTU模块、GSM模块连接至公共互联网，将传感器网络数据上网，使用户可以通过服务器或者客户端远程访问传感器网络，最终实现物联网系统[1]。
多种门类的学科和技术例如传感技术、数据库技术、单片机技术、嵌入式技术、现代交换技术、微机技术、数字信号处理、数字逻辑系统、计算机网络技术以及移动通信技术等均被运用与传感器网络之中。通过各种微型化、标准化的传感器节点实时探测和收集使得传感器网络能够了解各类环境或目标的信息数据。传感器所采集到的目标信息通过片上程序进行分析和处理，并以无线通信方式将所收集到的数据信息发送到汇聚节点，并通过DTU模块或者GSM模块传送至用户终端或者互联网远程服务器[2]。
一般情况下每个传感器网络节点由以下4个重要模块组成：
信息感知模块；
数据处理模块；
有线/无线通信模块；
电源管理模块。
此外，传感器网络还可以扩展其他功能模块如GPS模块，运动检测模块等，通过这些模块传感器将增加使传感器网络的功能不断丰富和增强。
将无线传感器网络节点任意投放至目标所在的区域内。传感器节点根据相关算法通过运算自行组成小型智能通信网络。各个节点通过分工协作探测、收集、分析传感器网络所在工作区域内目标的信息数据。传感器网络可以实现在3个any的信息采集，探测和处理，即anytime，anywhere，anything。传感器网络一般由以下几个主要节点构成：
传感器节点；
路由节点；
汇聚节点；
互联网接入设备；
远程服务器等。
整个传感器网络系统通过片上系统、远程服务器进行管理和控制。传感器网络凭借其成本低廉；功能强大；适应性强；方便快捷等优点。使其在生产和生活中得到了广泛的应用，拥有巨大的发展潜力和商业价值。传感器网络无所不在的特性必将使其在未来几年内成为我们生活中不可或缺的一部分，为我们的生活和工作带来极大的便利，将人类带入物联网时代。
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