传感器在学生宿舍床位监控系统中的应用

陈孟臻

摘 要

目前国内多数学校对学生是否按时就寝在监控上存在弊端，在宿舍中安装压传感器可以解决这一问题。监控系统通过压力传感器称重量、温度传感器测量人体温度，将采集信息交单片机处理后得出床位是否有人的判断，并将结果通过GSM模块以短信形式发送到指定手机上，管理员可在指定时间节点掌握每个学生就寝情况的动态信息，实现远程监控管理，又保护学生隐私。

【关键词】传感器 单片机 GSM

1 研究背景

目前，多数学校对学生宿舍管理只停留在学生自管会定时查寝、宿舍管理员巡视和走道上安装视频监控器等方式。因涉及隐私问题，不能在宿舍里安装摄像头进行监控，因此不能对学生是否按时就寝进行有效管理，导致许多学生在宿舍通宵上网，打牌，甚至彻夜不归，从而影响学习成绩。因此，研究一款即可监控又可保护学生隐私的宿舍床位实时远程监控系统有一定的研究意义。

2 系统方案设计

系统采用称重-压力传感器测量床位上物体的重量，根据学生体重范围预设一个压力值，当测量到的压力大于预设值，表示床位上有人或者物体。采用温度传感器监控温度来进一步确定床上是人还是其它物品，检测如温度低于35°或高于45°为异常值。在指定时间节点由主控芯片AT89S52进行接收和处理传感器传递的信息，当同时检测到重量值和温度值均为异常值，就会做出床位“无人”的判断。系统并将“无人”对应的床号通过GSM以短信形式发送到指定号码（管理员）的手机上，管理员便可获知学生是否按时就寝信息，从而实现远程监控。

3 硬件电路模块

系统主要由AT89S52单片机模块、人体数据采集模块、A/D转换模块、定时/计数模块、GSM无线通信模块等组成的。

3.1 AT89S52单片机模块

使用AT89S52增强型单片机，主要负责传感器对信息的采集和传输；并将接收到的数据信息进行处理和判断，指挥GSM完成数据和信号的传送。AT89S52增强型具有反应速度快、灵敏度好、精度高、功耗低、性能高、大容量的片内存储器和大规模的寻址能力等优点，非常适合充当主控芯片角色。

3.2 A/D转换模块

采用HX711芯片实现A/D功能，内部含有稳压电源、片内时钟振动器，还拥有其它芯片所需的辅助外围电路。将称重-压力传感器检测到床上学生的体重信号（即模拟信号）经过A/D转换器转换成主控芯片可以识别的数字信号，然后单片机将转换后的数字信号通过LCD1602显示屏显示出来，实现人机操作界面。

3.3 GSM通信模块

采用无线GSM模块（Siemens公司的TC35T）；利用TC35传输短消息的功能实现无线远程实时监控，由于GSM网络通信系统采用电话网络进行通信，具有网络覆盖范围广和可靠性高的优点。短信息服务（SMS）是GSM系统中提供的一种GSM终端（手机）之间，通过服务中心进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储和转发功能。

3.4 定时器功能模块

本系统中，定时器使用AT89S52外接12M晶振用于计时，定时器通过外部按键对其进行设置，采用的是24个小时制，可以设置上午（am）和下午（pm）两个时间段的任一时刻的Hour和Min。当到达设定的两个时间段的时刻，单片机将压力传感器和温度传感器采集到的数据进行分析判断。

3.5 人体数据采集模块

人体数据采集模块采用称重-压力传感器和温度传感器同时检测床位上物体的体重和温度，采集到的温度直接由单片机进行处理，而称重信号则需要经过A/D转换模块进行处理。

（1）称重-压力传感器。也叫做应变式称重测力传感器，采用惠更斯电桥线路其核心部位是电阻应变式。当弹性体受到压力产生变形时，电阻应变片也会受到外界的压力而发生形变，其电阻值也跟着改变，从而使电桥失去原本的平衡而产生相应的差动信号，主控芯片就会对这个差动信号进行测量和处理。

（2）DS18B20温度传感器。最大特点就是单线接口（无需外接器件）和待机零消耗，只需要一个端口引脚就可以进行通讯。它还具有测温范围广，分辨率较高、运行速度快、读数简单易读，结构简单等特点。

4 系统调试结果

整个监控系统设计完之后将编写好的程序下载到AT89S52单片机芯片中。经过4次测试，满足设计需求，结果如表1所示。

在调试过程中，GSM模块在向固定手机发送短信时，可能会出现延时现象。所谓的延时现象：在实际的运行过程中，有大量的数据采集终端像监控中心发送短消息，当大量信息几乎同时到达监控中心时，势必造成一定的拥塞，会出现延时，甚至会造成数据传输过程中丢失。经过测试，GSM模块发送信息出现延时时间在3min以内，基本符合GSM模块的实际参数要求。但在GSM将判定结果发送给指定手机时出现了短信延时现象。至今，没找到解决的办法，此问题是今后亟待解决和改进的方向。

5 总 结

学生宿舍床位监控系统设计方案仅对单个床位进行模拟测试，测试结果满足预定要求，即可以检测在床位上是否有学生。系统的方案是合理、可行、具有一定的价值。但是对于整个学校宿舍系统，如何使系统推广到更贴切实际，更有实用价值，仍有大量问题需要解决。

参考文献

[1]刘桢.基于GSM网络的智能压力传感器系统研究[D] .西安理工大学，2008（03）.

[2]刘浩，方肇洪.RH-CYA型数字压力传感器在多级热网监控系统中的应用[D].山东建筑工程学院，1998（10）.

[3]欧阳军林，李中凯，李章兵.大学生宿舍视频监控报警系统的设计与开发[D].湖南科技大学计算机科学与工程学院，2011（01）.

作者单位

广西大学计算机与电子信息学院 广西壮族自治区南宁市 530004endprint

摘 要

目前国内多数学校对学生是否按时就寝在监控上存在弊端，在宿舍中安装压传感器可以解决这一问题。监控系统通过压力传感器称重量、温度传感器测量人体温度，将采集信息交单片机处理后得出床位是否有人的判断，并将结果通过GSM模块以短信形式发送到指定手机上，管理员可在指定时间节点掌握每个学生就寝情况的动态信息，实现远程监控管理，又保护学生隐私。

【关键词】传感器 单片机 GSM

1 研究背景

目前，多数学校对学生宿舍管理只停留在学生自管会定时查寝、宿舍管理员巡视和走道上安装视频监控器等方式。因涉及隐私问题，不能在宿舍里安装摄像头进行监控，因此不能对学生是否按时就寝进行有效管理，导致许多学生在宿舍通宵上网，打牌，甚至彻夜不归，从而影响学习成绩。因此，研究一款即可监控又可保护学生隐私的宿舍床位实时远程监控系统有一定的研究意义。

2 系统方案设计

系统采用称重-压力传感器测量床位上物体的重量，根据学生体重范围预设一个压力值，当测量到的压力大于预设值，表示床位上有人或者物体。采用温度传感器监控温度来进一步确定床上是人还是其它物品，检测如温度低于35°或高于45°为异常值。在指定时间节点由主控芯片AT89S52进行接收和处理传感器传递的信息，当同时检测到重量值和温度值均为异常值，就会做出床位“无人”的判断。系统并将“无人”对应的床号通过GSM以短信形式发送到指定号码（管理员）的手机上，管理员便可获知学生是否按时就寝信息，从而实现远程监控。

3 硬件电路模块

系统主要由AT89S52单片机模块、人体数据采集模块、A/D转换模块、定时/计数模块、GSM无线通信模块等组成的。

3.1 AT89S52单片机模块

使用AT89S52增强型单片机，主要负责传感器对信息的采集和传输；并将接收到的数据信息进行处理和判断，指挥GSM完成数据和信号的传送。AT89S52增强型具有反应速度快、灵敏度好、精度高、功耗低、性能高、大容量的片内存储器和大规模的寻址能力等优点，非常适合充当主控芯片角色。

3.2 A/D转换模块

采用HX711芯片实现A/D功能，内部含有稳压电源、片内时钟振动器，还拥有其它芯片所需的辅助外围电路。将称重-压力传感器检测到床上学生的体重信号（即模拟信号）经过A/D转换器转换成主控芯片可以识别的数字信号，然后单片机将转换后的数字信号通过LCD1602显示屏显示出来，实现人机操作界面。

3.3 GSM通信模块

采用无线GSM模块（Siemens公司的TC35T）；利用TC35传输短消息的功能实现无线远程实时监控，由于GSM网络通信系统采用电话网络进行通信，具有网络覆盖范围广和可靠性高的优点。短信息服务（SMS）是GSM系统中提供的一种GSM终端（手机）之间，通过服务中心进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储和转发功能。

3.4 定时器功能模块

本系统中，定时器使用AT89S52外接12M晶振用于计时，定时器通过外部按键对其进行设置，采用的是24个小时制，可以设置上午（am）和下午（pm）两个时间段的任一时刻的Hour和Min。当到达设定的两个时间段的时刻，单片机将压力传感器和温度传感器采集到的数据进行分析判断。

3.5 人体数据采集模块

人体数据采集模块采用称重-压力传感器和温度传感器同时检测床位上物体的体重和温度，采集到的温度直接由单片机进行处理，而称重信号则需要经过A/D转换模块进行处理。

（1）称重-压力传感器。也叫做应变式称重测力传感器，采用惠更斯电桥线路其核心部位是电阻应变式。当弹性体受到压力产生变形时，电阻应变片也会受到外界的压力而发生形变，其电阻值也跟着改变，从而使电桥失去原本的平衡而产生相应的差动信号，主控芯片就会对这个差动信号进行测量和处理。

（2）DS18B20温度传感器。最大特点就是单线接口（无需外接器件）和待机零消耗，只需要一个端口引脚就可以进行通讯。它还具有测温范围广，分辨率较高、运行速度快、读数简单易读，结构简单等特点。

4 系统调试结果

整个监控系统设计完之后将编写好的程序下载到AT89S52单片机芯片中。经过4次测试，满足设计需求，结果如表1所示。

在调试过程中，GSM模块在向固定手机发送短信时，可能会出现延时现象。所谓的延时现象：在实际的运行过程中，有大量的数据采集终端像监控中心发送短消息，当大量信息几乎同时到达监控中心时，势必造成一定的拥塞，会出现延时，甚至会造成数据传输过程中丢失。经过测试，GSM模块发送信息出现延时时间在3min以内，基本符合GSM模块的实际参数要求。但在GSM将判定结果发送给指定手机时出现了短信延时现象。至今，没找到解决的办法，此问题是今后亟待解决和改进的方向。

5 总 结

学生宿舍床位监控系统设计方案仅对单个床位进行模拟测试，测试结果满足预定要求，即可以检测在床位上是否有学生。系统的方案是合理、可行、具有一定的价值。但是对于整个学校宿舍系统，如何使系统推广到更贴切实际，更有实用价值，仍有大量问题需要解决。

参考文献

[1]刘桢.基于GSM网络的智能压力传感器系统研究[D] .西安理工大学，2008（03）.

[2]刘浩，方肇洪.RH-CYA型数字压力传感器在多级热网监控系统中的应用[D].山东建筑工程学院，1998（10）.

[3]欧阳军林，李中凯，李章兵.大学生宿舍视频监控报警系统的设计与开发[D].湖南科技大学计算机科学与工程学院，2011（01）.

作者单位

广西大学计算机与电子信息学院 广西壮族自治区南宁市 530004endprint

摘 要

目前国内多数学校对学生是否按时就寝在监控上存在弊端，在宿舍中安装压传感器可以解决这一问题。监控系统通过压力传感器称重量、温度传感器测量人体温度，将采集信息交单片机处理后得出床位是否有人的判断，并将结果通过GSM模块以短信形式发送到指定手机上，管理员可在指定时间节点掌握每个学生就寝情况的动态信息，实现远程监控管理，又保护学生隐私。

【关键词】传感器 单片机 GSM

1 研究背景

目前，多数学校对学生宿舍管理只停留在学生自管会定时查寝、宿舍管理员巡视和走道上安装视频监控器等方式。因涉及隐私问题，不能在宿舍里安装摄像头进行监控，因此不能对学生是否按时就寝进行有效管理，导致许多学生在宿舍通宵上网，打牌，甚至彻夜不归，从而影响学习成绩。因此，研究一款即可监控又可保护学生隐私的宿舍床位实时远程监控系统有一定的研究意义。

2 系统方案设计

系统采用称重-压力传感器测量床位上物体的重量，根据学生体重范围预设一个压力值，当测量到的压力大于预设值，表示床位上有人或者物体。采用温度传感器监控温度来进一步确定床上是人还是其它物品，检测如温度低于35°或高于45°为异常值。在指定时间节点由主控芯片AT89S52进行接收和处理传感器传递的信息，当同时检测到重量值和温度值均为异常值，就会做出床位“无人”的判断。系统并将“无人”对应的床号通过GSM以短信形式发送到指定号码（管理员）的手机上，管理员便可获知学生是否按时就寝信息，从而实现远程监控。

3 硬件电路模块

系统主要由AT89S52单片机模块、人体数据采集模块、A/D转换模块、定时/计数模块、GSM无线通信模块等组成的。

3.1 AT89S52单片机模块

使用AT89S52增强型单片机，主要负责传感器对信息的采集和传输；并将接收到的数据信息进行处理和判断，指挥GSM完成数据和信号的传送。AT89S52增强型具有反应速度快、灵敏度好、精度高、功耗低、性能高、大容量的片内存储器和大规模的寻址能力等优点，非常适合充当主控芯片角色。

3.2 A/D转换模块

采用HX711芯片实现A/D功能，内部含有稳压电源、片内时钟振动器，还拥有其它芯片所需的辅助外围电路。将称重-压力传感器检测到床上学生的体重信号（即模拟信号）经过A/D转换器转换成主控芯片可以识别的数字信号，然后单片机将转换后的数字信号通过LCD1602显示屏显示出来，实现人机操作界面。

3.3 GSM通信模块

采用无线GSM模块（Siemens公司的TC35T）；利用TC35传输短消息的功能实现无线远程实时监控，由于GSM网络通信系统采用电话网络进行通信，具有网络覆盖范围广和可靠性高的优点。短信息服务（SMS）是GSM系统中提供的一种GSM终端（手机）之间，通过服务中心进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储和转发功能。

3.4 定时器功能模块

本系统中，定时器使用AT89S52外接12M晶振用于计时，定时器通过外部按键对其进行设置，采用的是24个小时制，可以设置上午（am）和下午（pm）两个时间段的任一时刻的Hour和Min。当到达设定的两个时间段的时刻，单片机将压力传感器和温度传感器采集到的数据进行分析判断。

3.5 人体数据采集模块

人体数据采集模块采用称重-压力传感器和温度传感器同时检测床位上物体的体重和温度，采集到的温度直接由单片机进行处理，而称重信号则需要经过A/D转换模块进行处理。

（1）称重-压力传感器。也叫做应变式称重测力传感器，采用惠更斯电桥线路其核心部位是电阻应变式。当弹性体受到压力产生变形时，电阻应变片也会受到外界的压力而发生形变，其电阻值也跟着改变，从而使电桥失去原本的平衡而产生相应的差动信号，主控芯片就会对这个差动信号进行测量和处理。

（2）DS18B20温度传感器。最大特点就是单线接口（无需外接器件）和待机零消耗，只需要一个端口引脚就可以进行通讯。它还具有测温范围广，分辨率较高、运行速度快、读数简单易读，结构简单等特点。

4 系统调试结果

整个监控系统设计完之后将编写好的程序下载到AT89S52单片机芯片中。经过4次测试，满足设计需求，结果如表1所示。

在调试过程中，GSM模块在向固定手机发送短信时，可能会出现延时现象。所谓的延时现象：在实际的运行过程中，有大量的数据采集终端像监控中心发送短消息，当大量信息几乎同时到达监控中心时，势必造成一定的拥塞，会出现延时，甚至会造成数据传输过程中丢失。经过测试，GSM模块发送信息出现延时时间在3min以内，基本符合GSM模块的实际参数要求。但在GSM将判定结果发送给指定手机时出现了短信延时现象。至今，没找到解决的办法，此问题是今后亟待解决和改进的方向。

5 总 结

学生宿舍床位监控系统设计方案仅对单个床位进行模拟测试，测试结果满足预定要求，即可以检测在床位上是否有学生。系统的方案是合理、可行、具有一定的价值。但是对于整个学校宿舍系统，如何使系统推广到更贴切实际，更有实用价值，仍有大量问题需要解决。

参考文献

[1]刘桢.基于GSM网络的智能压力传感器系统研究[D] .西安理工大学，2008（03）.

[2]刘浩，方肇洪.RH-CYA型数字压力传感器在多级热网监控系统中的应用[D].山东建筑工程学院，1998（10）.

[3]欧阳军林，李中凯，李章兵.大学生宿舍视频监控报警系统的设计与开发[D].湖南科技大学计算机科学与工程学院，2011（01）.

作者单位

广西大学计算机与电子信息学院 广西壮族自治区南宁市 530004endprint