摘 要： 以单片机 AT89C51 为核心，采用光电感应器和单片机系统的技术测量控制装置，同时利用红外装置采集信息，并将信号进行放大形成对应的高电平信号通过LED 显示反馈人数，从而达到管理的目的。文中对基于单片机的教室人数自动统计系统和软件系统进行了设计和规划，其中硬件设计主要包含主控、计数显示、红外检测和电源等模块，阐述了教室人数自动统计系统在管理中的实现过程。文中设计的系统能较好地实现教室人数自动统计功能，因此具有一定的使用价值和应用前景。
1 引言
随着社会的进步，人们对上课效率的要求越来越高。课堂点名、查人考勤等方面占据的时间较多，因此教室人数自动统计系统的设计是具有实际意义的。本文以AT89C51 单片机为核心，采用光电感应器和单片机系统的技术测量控制装置，同时利用红外装置采集信息，并将信号进行放大形成对应的高电平信号通过LED 显示反馈人数，能帮助老师一目了然当前教室的到达人数，以及教室人数的增减，很有效地达到点名效果 。文中提出的系统不仅具有自动统计人数的功能，还有效地提高了教学效率。文中设计的系统具有操作简单、使用方便、更准确、更快速的特点。
2 系统总体设计
系统总检测模块主要包括传感器和信号调理电 路，主要功能是采集人员进出的信息，转换成单片
机能够读取的信号。单片机分析处理中断信号并进行计算，同时将教室人数情况通过显示模块显示出来。电源为整个系统提供电力。系统的总体设计框图如图1 所示。
3 系统硬件模块设计
系统的硬件模块主要由单片机模块、红外光源模块、红外接收模块、显示模块、储存模块、电源模块六个模块组成。本设计使用嵌入式单片机(AT89C51 )为主控结构，以光电传感器、 LED 数字显示电路为辅设计一款教室人数自动统计检测器。主要系统流程：当人进入教室时通过门口内外光敏
传感器装置传递人进出教室信息，判别是进还是出， 通过单片机运行处理数据，结合 LED 显示电路，将 人数增减情况在显示屏上用阿拉伯数字显示出来。 系统的硬件电路框图如图 2所示。
3.1 传感器系统的设计
这个部分主要由 NE555 组成的红外发射电路和LM567构成的红外接收电路构成。工作原理为当红外发射二级管发出红外光，检测是否受人或者物体遮挡，然后由红外线接收二极管将调制信号通过锁相环鉴频后输出CP计数脉冲以便单片机进行计数控制。
4 系统软件设计
4.1 基于单片机的教室人数自动统计系统设计思路
系统软件的功能组成部分主要是：信号检测部分、自动统计部分和显示储存部分 。信号检测部分会不间断的检测来自红外接收电路的两个电平信号并产生加减判断，自动统计部分会通过信号检测部分产生的加减判断来选择性的改变记录数值，显示储存部分会储存和显示改变的记录数值。系统的软件设计主程序图如图3 所示。
4.2 基于单片机的教室人数自动统计系统主要功能模块设计
基于单片机的教室人数自动统计系统主要功能模块有：红外检测模块、单片机主控模块、计数显示模块、电源供电模块。
（ 1 ）红外检测模块
主要思想是利用红外发光装置来发射红外线，红外接收装置接收相应的红外线，并将信号进行放大形成对应的高电平信号 。
（ 2 ）单片机主控模块
AT89C51 是一种高能性，低电压 CMOS8 位单片机，其芯片内含有4KB 的可以反复擦写的只读程序存储器和128 字节的随机存储器。该器件采用 ATMEL高密度非易失存储技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
（ 3 ）计数显示模块
计数显示部分由单片机 AT89C51 控制完成。基本原理为当红外检测部分检测到有产品经过时，红外接收电路LM567 芯片的 8 脚输出口将产生一个低电平信号，这个信号将供给单片机进行计数控制；显示部分是通4 位 LED 数码显示管显示 。
（ 4 ）电源供电模块
电源供电部分采用变压器降压、桥式整流、电容器滤波、三端稳压器7805 稳压后供电。电源用220V市电经变 X1 压器降压成 9V 交流电，经四个整流二极管组成的桥式整流变成直流电压，经C1 滤波后送入7805 芯片稳压成 5V 直流电源供红外线发射、接收电路、AT89C51 等供电。
5 系统仿真与功能实现
5.1 系统仿真
5.1.1 仿真说明
本设计从系统功能角度对系统进行了测试：在同一天四节课，同一个教室，四个不同的班级，按照学校统一的作息时间，一切以学校的铃声为准，分别统计实到的人数。
5.1.2 仿真功能实现过程
当人进入教室时通过 NE555 红外发射装置、LM567红外接收装置共同作用记录人流信息，判别是进还是出，通过单片机AT89C51 运行处理数据，结合LED 数码管显示电路，将人数增减情况在显示屏上用阿拉伯数字显示出来。
5.1.3 仿真流程
假设事先已将基于单片机的教室人数自动统计系统安装完毕，并等待学生签到P1阶段：学生进入教室签到，学生通过教室门的时候，光电传感器接受信号并通过LED 显示记录人数，系统自动统计人数。P2阶段：在一段时间内有学生的进入也有出入,系统自动自增自减，并及时反馈到显示模板纠正最新人数，并根据系统记录的人数对签到学生的出勤情况进行判断。P3阶段：将最终统计的人数结果显示在 LED 显示器上，供教师查看，可以方便快捷的管理统计教室里未到的人数，同时也可以对学生们是否对这门的感兴趣有一个大致的了解。
5.2 功能实现
（ 1 ）系统初始化
系统运行并进行初始化，开始自动统计人数。
（ 2 ）参数设置
管理员或任课教师进行考勤参数与实到人数对比设置，进行系统保存、复位。
（ 3 ）考勤实现
开通教室人数自动统计系统功能后，如果有学生进出，则将其记录下来。系统自动记录四个班级学生考勤签到人数情况如表1 所示。
6 总结
本系统在单片机的教室人数自动统计系统在对自动计数、控制数码管显示和光电传感检测技术进行深入研究的基础上，通过设计一个以AT89C51 单片机为主要核心的教室人数自动统计系统实现了红外信息采集、自动统计人数、进出计数显示等功能。教室人数自动统计系统直观地显示了学生实到人数、个人考勤情况以及课程对学生的吸引程度等信息，功能性较强，能显著提高出勤效率和教学效果。本系统具有反应灵敏、计数准确、电路简单、成本低、实用性强等特点，因而系统设计意义重大。