張萃珍

摘 要：本文設(shè)計(jì)了一種實(shí)用的基于射頻識(shí)別技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，該實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)兩部分組成。首先介紹了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)和管理流程，然后給出了系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果，以期為相關(guān)學(xué)者的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：RFID技術(shù);實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng);上位機(jī);下位機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）19-0019-03

Abstract ： In this paper， a practical laboratory management system based on RFID technology was designed. The laboratory management system is composed of host computer and slave computer. This paper first introduced the overall design and management process of the system， and then gave the test results of the system， in order to provide reference for related scholars.

Keywords ： RFID technology;laboratory management system;host computer;slave computer

近年來(lái)，教育改革的呼聲越來(lái)越高，校園信息化建設(shè)的訴求也越來(lái)越急迫。但目前，多數(shù)高校的實(shí)驗(yàn)室管理仍采用人工管理的方式，耗費(fèi)大量人力、物力，管理效益不高，靈活性差，安全性也有所不足，無(wú)法適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的腳步。為適應(yīng)新時(shí)代的發(fā)展，各高校應(yīng)實(shí)行實(shí)驗(yàn)課程改革，滿(mǎn)足學(xué)生對(duì)課余實(shí)驗(yàn)室的渴望，有計(jì)劃地實(shí)行實(shí)驗(yàn)室的對(duì)外開(kāi)放。為了實(shí)現(xiàn)本目的，本文基于無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）設(shè)計(jì)了一種新的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理方式，節(jié)省了人力資源。

1 RFID技術(shù)簡(jiǎn)介

RFID技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其通過(guò)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)來(lái)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)。此外，在識(shí)別過(guò)程中，系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間無(wú)須建立機(jī)械或者光學(xué)接觸，可工作于各種惡劣環(huán)境。一套完整的RFID系統(tǒng)包括電子標(biāo)簽、閱讀器和應(yīng)用軟件三部分。RFID技術(shù)的工作原理是無(wú)線(xiàn)電的信號(hào)通過(guò)調(diào)成無(wú)線(xiàn)電頻率的電磁場(chǎng)，電子標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，如果接收到閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息，或者由電子標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)，閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理[1]。

2 實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

基于RFID技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)主要包括兩個(gè)部分：下位機(jī)和上位機(jī)。下位機(jī)的主要功能是顯示和采集數(shù)據(jù)，是產(chǎn)品的硬件部分;上位機(jī)的功能是管理用戶(hù)信息和分析數(shù)據(jù)，是產(chǎn)品的軟件部分[2]。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 下位機(jī)硬件部分

2.1.1 射頻卡，即非接觸IC卡。射頻卡內(nèi)的讀寫(xiě)器天線(xiàn)利用電感耦合產(chǎn)生感應(yīng)電流，為射頻卡提供電源，并將卡內(nèi)數(shù)據(jù)信息發(fā)射給讀卡器，保證功率匹配，并提供足夠的帶寬，保證傳輸無(wú)失真數(shù)據(jù)。

2.1.2 讀卡器。這里采用RFID-RC522讀卡器。芯片的接收器通過(guò)強(qiáng)大和高效的解調(diào)譯碼電路處理接收到的信號(hào)，并由單片機(jī)對(duì)讀出的卡內(nèi)信息進(jìn)行處理，在液晶屏上完成信息顯示。

2.1.3 單片機(jī)。單片機(jī)是在一塊集成電路上把CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及多種形式的I/O接口集成在一起而構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)[3]。本設(shè)計(jì)采用AT89C52單片機(jī)，由ATMEL公司生產(chǎn)，可應(yīng)用于各種控制場(chǎng)合。

2.1.4 LCD液晶顯示屏。LCD液晶顯示屏主要用來(lái)顯示學(xué)生的相關(guān)信息。

2.2 上位機(jī)軟件部分

上位機(jī)部分是實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的管理軟件，用于記錄下位機(jī)采集到的數(shù)據(jù)，如學(xué)生進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間。用戶(hù)也可以登錄管理系統(tǒng)查看自己進(jìn)出的時(shí)間。用戶(hù)登錄密碼設(shè)定了6位字符，用戶(hù)登錄后可根據(jù)自己的情況修改密碼。上位機(jī)的設(shè)計(jì)基于現(xiàn)有電腦系統(tǒng)即可。上位機(jī)利用的編程語(yǔ)言為VB語(yǔ)言。VB，即Visual Basic，是一款由微軟開(kāi)發(fā)的包含協(xié)助開(kāi)發(fā)環(huán)境的事件驅(qū)動(dòng)編程語(yǔ)言。同時(shí)，上位機(jī)系統(tǒng)使用Access數(shù)據(jù)庫(kù)。Access數(shù)據(jù)庫(kù)是由微軟發(fā)布的關(guān)聯(lián)式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，一是可以用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，二是可用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，三是可以用來(lái)開(kāi)發(fā)軟件[4]。

上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)包括用戶(hù)個(gè)人信息（姓名、學(xué)號(hào)、班級(jí)、卡號(hào)等信息）以及刷卡時(shí)間信息。本文展示了兩名用戶(hù)的信息，如圖2所示。

3 系統(tǒng)工作流程設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)可以一直維持工作狀態(tài)，便于學(xué)生根據(jù)自己的時(shí)間安排到實(shí)驗(yàn)室參加活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)工作流程具體如圖3所示。

實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)工作時(shí)，讀卡感應(yīng)模塊紅燈亮起。當(dāng)用戶(hù)要進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí)，根據(jù)顯示屏上的提示信息刷卡即可進(jìn)入。用戶(hù)刷卡時(shí)無(wú)須接觸讀卡器，在一定范圍內(nèi)，讀卡器就能讀取卡內(nèi)信息。讀卡器接收到卡內(nèi)數(shù)據(jù)信息時(shí)，指示燈亮起，表示刷卡有效，同時(shí)信息會(huì)在液晶屏上顯示，用戶(hù)可對(duì)照檢查自己的信息是否存在錯(cuò)誤。下位機(jī)采集完數(shù)據(jù)后，會(huì)將信息發(fā)送到上位機(jī)進(jìn)行分析，上位機(jī)軟件會(huì)自動(dòng)記錄信息，記錄內(nèi)容包括進(jìn)出時(shí)間、姓名、專(zhuān)業(yè)、班級(jí)等。此外，上位機(jī)可生成數(shù)據(jù)報(bào)表供學(xué)校師生查看。當(dāng)卡內(nèi)信息無(wú)效時(shí)，指示燈不會(huì)亮起，同時(shí)顯示屏不會(huì)有信息顯示，這時(shí)用戶(hù)要檢查射頻卡是否有誤。

4 測(cè)試結(jié)果

實(shí)踐證明，基于RFID技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行良好，實(shí)現(xiàn)了信息化管理實(shí)驗(yàn)室的目的，學(xué)生持射頻卡刷卡進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)會(huì)記錄相關(guān)信息;實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交流，大大節(jié)約了人力成本，方便了學(xué)校的管理。

上位機(jī)界面簡(jiǎn)潔，學(xué)生可以通過(guò)輸入學(xué)號(hào)、密碼等個(gè)人信息登錄管理界面，進(jìn)行個(gè)人信息查詢(xún)和修改。上位機(jī)的登錄界面如圖4所示。

上位機(jī)的用戶(hù)查詢(xún)界面如圖5所示，用戶(hù)可以在界面上看到班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)，下方記錄的是刷卡時(shí)間，方便操作。

上位機(jī)從下位機(jī)接收到數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)有效時(shí)會(huì)顯示IC卡的卡號(hào)和學(xué)生姓名，隨后會(huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)的list中產(chǎn)生一條記錄，管理教師可以直接從數(shù)據(jù)庫(kù)查看出入實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生信息，如圖6所示。

5 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一款基于RFID技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，利用射頻卡，刷卡方便，且芯片內(nèi)置，芯片不容易受到外界的破壞。射頻卡可用校園卡，節(jié)省成本。系統(tǒng)的核心是上位機(jī)部分，上位機(jī)界面簡(jiǎn)潔實(shí)用，操作便捷，方便數(shù)據(jù)的記錄和查看。該系統(tǒng)不僅可以用于實(shí)驗(yàn)室，還可以用于學(xué)生宿舍、圖書(shū)館、游泳池等場(chǎng)所，有廣闊的發(fā)展前景。

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