李偉春

基于RFID技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室動態(tài)上機(jī)管理系統(tǒng)

李偉春

李偉春

公安海警學(xué)院電子技術(shù)系

李偉春（1966-）教授（高級工程師），主要研究方向：系統(tǒng)集成、軟件工程。

本文以分析無線射頻識別模塊為基礎(chǔ)，通過對海警學(xué)院實(shí)驗(yàn)室管理實(shí)體、設(shè)備組成要素等相關(guān)內(nèi)容分析，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)射頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室學(xué)員動態(tài)上機(jī)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和顯示，并把其應(yīng)用于日常的實(shí)驗(yàn)室管理。

前言

實(shí)驗(yàn)室是高等院校開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要場所，其主要擔(dān)負(fù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)科研及實(shí)驗(yàn)器材的日常管理。作為學(xué)院唯一一個(gè)從事電子技術(shù)教學(xué)和研究的實(shí)習(xí)基地，電子系實(shí)驗(yàn)中心每年的授課任務(wù)多達(dá)5000多學(xué)時(shí)，管理的設(shè)備達(dá)到500余種、12000多臺套，使得實(shí)驗(yàn)中心的教員在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)研究和器材管理三者之間的工作角色轉(zhuǎn)換比較被動。為提高工作效率和管理水平，為解決實(shí)驗(yàn)室管理效益低下問題，電子系組織相關(guān)人員開展RFID技術(shù)研究，并且研制一套基于RFID技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室動態(tài)上機(jī)管理系統(tǒng)，目前已經(jīng)投入試運(yùn)行，效果比較明顯。

系統(tǒng)原理和硬件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)傳輸原理

本系統(tǒng)采用的是異步通信，其一幀字符信息由4部分組成：起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位。每一個(gè)字符的前面都有一位起始位（低電平，邏輯值0），字符本身有5～7位數(shù)據(jù)位組成，接著字符后面是一位校驗(yàn)位（也可以沒有校驗(yàn)位），最后是一位，或一位半，或二位停止位，停止位后面是不定長度的空閑位。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平（邏輯值），這樣就保證起始位開始處一定有一個(gè)下跳沿。

硬件模塊設(shè)計(jì)

為提高系統(tǒng)的開發(fā)速度和標(biāo)準(zhǔn)化程度，我們在RFID部分采用了北京泰格瑞德科技有限公司出品的FR105無線射頻識別模塊。為了提高本系統(tǒng)的應(yīng)用通用型，我們把學(xué)員的飯卡作為進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室唯一的RFID標(biāo)簽。該模塊由數(shù)據(jù)處理部分、標(biāo)簽識別模塊、電源模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊四個(gè)部分組成。

1.數(shù)據(jù)處理模塊

該模塊由Intel8051單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理的核心，加上穩(wěn)壓電路和單片機(jī)晶振電路組成。

2.標(biāo)簽識別模塊

該模塊包括識別RFID標(biāo)簽的天線部分，以及最主要的FM1722射頻基站芯片，該芯片是由復(fù)旦微電子設(shè)計(jì)的射頻讀卡芯片，其完全支持ISO14443 type A和type B協(xié)議。

3.數(shù)據(jù)傳輸模塊

該模塊主要的核心為RS232接口部分，其實(shí)現(xiàn)并行傳輸?shù)酱型ㄐ诺霓D(zhuǎn)換。其一幀字符信息由4部分組成：起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位。每一個(gè)字符的前面都有一位起始位（低電平，邏輯值0），字符本身有5～7位數(shù)據(jù)位組成，接著字符后面是一位校驗(yàn)位（也可以沒有校驗(yàn)位），最后是一位，或一位半，或二位停止位，停止位后面是不定長度的空閑位。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平（邏輯值），這樣就保證起始位開始處一定有一個(gè)下跳沿。

軟件設(shè)計(jì)

功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件主要包括4大部分，共包括基礎(chǔ)信息管理模塊、業(yè)務(wù)信息管理模塊、日常上機(jī)管理模塊和綜合統(tǒng)計(jì)查詢模塊。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖見圖5所示。

讀取標(biāo)簽學(xué)員卡號核心代碼設(shè)計(jì)

unsigned char AntiColl（）

｛

unsigned char temp；

unsigned char i；

unsigned char row，col；

unsigned char pre_row；

row=0；

col=0；

pre_row=0；

while（1）

｛

if（temp==FALSE）

return（FALSE）；

temp=Read_1722reg（FIFO_Length）；

圖1 串口通信數(shù)據(jù)格式

圖2 數(shù)據(jù)處理模塊結(jié)構(gòu)圖

圖3 標(biāo)簽識別模塊結(jié)構(gòu)圖

if （temp==0）

return（FALSE）；

Read_FIFO（buffer）；

Save_UID（row，col，temp）；

temp=Read_1722reg（ErrorFlag）；

temp=temp & 0x01；

if（temp==0x00）

｛

temp=Read_1722reg（CollPos）；

row=temp/8；

col=temp％8；

buffer［0］=RF_CMD_ANTICOL；

Set_BitFraming（row+pre_row，col）；

pre_row=pre_row+row；

for（i=0；i＜pre_row+1；i++）

buffer［i+2］=UID［i］；

if（col！=0x00）

row=pre_row+1；

else

row=pre_row；

temp=Command_Send（row+2，buffer，

Transceive）；

｝

｝

｝

圖4 數(shù)據(jù)傳輸模塊結(jié)構(gòu)圖

圖5 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

結(jié)束語

本系統(tǒng)采用RFID射頻技術(shù)完成了實(shí)驗(yàn)室學(xué)員動態(tài)上機(jī)管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其主要包括基礎(chǔ)信息管理模塊、業(yè)務(wù)信息管理模塊、日常上機(jī)管理模塊和綜合統(tǒng)計(jì)查詢模塊等功能。解決了實(shí)驗(yàn)室管理過程中的上機(jī)學(xué)員數(shù)量統(tǒng)計(jì)復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)室器材借出、歸還超期、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)難度大等問題。目前該系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)中心應(yīng)用效果良好，我們將在以后的運(yùn)行過程中把其功能繼續(xù)完善。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.034