基于RFID和GSM的智能化旅行箱的設計

張明 呂玥 黃曉 孫城城

【摘要】 該產品系統采用模塊化設計，以單片機為控制主體，整合GSM模塊和RFID技術，實現旅行箱與手機終端的通信。本文從系統工作原理，硬件與軟件設計等方面詳細闡述了該智能旅行箱的原理和實現方法。

【關鍵詞】旅行箱單片機GSM RFID

隨著社會經濟和科學技術的發展，以智能化控制技術為基礎的智能家居系統已經成為近年來各國在智能領域研究的重點，但是在智能化如此普及的今天，旅行箱的智能化設計卻很少，傳統的旅行箱已不能滿足我們更高層次的需求，因此一款智能的旅行箱應運而生。本旅行箱是基于RFID和GSM無線通信模塊，并由手機端軟件控制，可實現人機交互。該系統具有以下兩種功能：一、及時提醒用戶遺漏的物品，例如行李整理完畢后，該系統進行清單核實發現有物品遺漏后，它會通過手機短信對用戶進行提醒;二、可進行遠端查詢，如在用戶不能或不方便打開行李箱的情況下，可通過手機終端對該系統發送一條查詢指令，箱內物品的清單便會立刻顯示在手機上。該系統具有低功耗、實用性好、適用范圍性廣等特點。此外，該系統可移植性強，可應用于智能家居產品中，具有極大的擴展性和發展前景。

一、系統功能原理

該系統由射頻讀卡器、GSM通信模塊、單片機和電源組成。射頻讀卡器的作用是讀取電子標簽的序列碼，GSM通信模塊的作用是收發信息，單片機則控制其它各模塊協調工作，處理信息。其工作流程是：先在手機終端的應用軟件中設定所帶物品信息，每件物品都對應一個電子標簽的序列號，待衣物都放入箱內后，射頻讀卡器讀取放入箱內的電子標簽序列號并傳送給單片機，然后通過GSM模塊，以短信形式發送到手機終端，應用程序自動調取短信內的電子標簽信息，并與預設物品對應的序列號進行核對，如能完全匹配則無衣物遺漏，否則有物品遺漏，并提示。當用手機發出查詢指令時，箱內的GSM通信模塊接收到指令后會將指令傳給單片機，然后單片機再調用相關程序和射頻讀卡器，然后將讀卡器讀出的電子標簽序列碼再通過GSM模塊發送給手機，然后手機端應用軟件會將電子標簽序列碼對應的物品以清單的形式顯示出來。

二、硬件電路設計

硬件部分主要包括射頻讀卡器、單片機和GSM通信模塊GTM900B，其中射頻讀卡器將讀出的電子標簽的序列碼通過相關接口傳至單片機，再經由GSM模塊發送至手機終端。

射頻讀卡器經過USB轉TTL串口引出4個引腳，分別為RXD/TXD/VCC/GND，其中RXD/TXD引腳分別與單片機的對應引腳相連，以串行通信方式進行數據的傳輸。

單片機的p3.0/p3.1腳分別與GTM900的18/19腳（RXDO/TXDO）相連進行數據的傳輸，高電平有效。GTM900B的數據接口采用串行異步收發，其接口提供標準的UART接口，UART接口的信號除了RXDO/TXDO為高電平有效外，其余均為低電平有效，而且UART接口提供512byte的發送和接收FIFO，支持可編程的數據寬度，數據停止位，奇/偶校驗或無校驗，UART接口的最大支持速率為115.2kbps，GTM900的1-5腳與電源VCC相連，支持3.3-4.8 V，6-10腳與GND相連，24-29腳與SIM卡相連，此外GTM900可使用AT指令集，并且短消息模式支持TEXT和PDU模式，通過UART接口與外部CPU通信，實現無線傳輸，并且支持800/900/1800MHZ三頻自動選擇。具有體積小，質量輕，耗電少等優點。

三、控制電路的軟件設計

3.1硬件控制程序工作流程

系統開機，等待短信指令，當接收到來自手機的查詢或提醒指令時，單片機會給射頻讀卡器發送讀取指令，讀取電子標簽的序列碼，然后再調取短信發送程序，將返回的序列碼通過GSM發送到手機終端

3.2射頻數據讀取指令

讀寫器與STC89C52串行通訊，通訊過程由單片機發送命令及參數給讀寫器，讀寫器將命令執行結果狀態和電子標簽UII數據返回給單片機。

3.2.1詢問狀態

發送十六進制aa020055若成功連接返回aa03000055

若連接失敗無返回可能是端口設置不一樣或者波特率不一樣，模塊默認的波特率為57600

3.2.2停止操作

發送十六進制：aa021255確認停止返回aa03120055失敗無返回

3.2.3單標簽循環識別：

發送十六進制：aa021055返回數據1模塊確認收到指令：aa03100155

3.2.4多標簽循環識別

發送十六進制：aa03110355返回確認指令aa03110155

3.3 GSM短信發送子程序

在該部分程序中，由主函數調用發送子函數send（），單片機通過串口依次發送相關的AT指令及要發送的信息內容到GSM通信模塊，然后由GSM模塊發送到指定的手機終端，從而實現信息的傳輸，部分指令如下

Serial_Init（）;pwon=O;Delay_ms （1000）; pwon=l; Send_command（”AT”）;Send_command（”AT+CMGF=1”）;Send_command（”AT+CMGS=手機號碼”）;Send_command（”123”）;Send_Hex（Oxla）;

四、手機應用軟件設計

4.1開發及運行環境

JDK7.0.250.17， Eclipse， Android Development Toolkit，Android 2.4及以上

4.2數據庫設計

在本地建立Goods.db的數據庫，用于存儲物品信息，包括物品名稱，物品編號及對應的序列碼，提示信息等。

4.3軟件功能及工作原理

原理：先在手機軟件上預先選定箱內需帶物品，然后放人物品，物品放入過程結束后，在軟件上點擊“檢查”，軟件自動給旅行箱的GSM模塊發送檢查指令，進入物品核查過程，并對旅行箱的GSM模塊返回短信進行提取與解析，讀出其中的電子標簽序列碼，與事先選定的物品所對應的序列碼進行核對，檢查有無遺漏。若有預選物品沒有放入箱內，則會在手機上給出提醒。若需查詢箱內物品，則點擊“查詢”，便自動給旅行箱發送查詢指令，并將GSM返回的序列碼所對應的物品以清單形式顯示出來。

軟件主要功能：物品預設、短信指令發送、短信內容提取與解析、數據對比。

五、結束語

該論文介紹了智能旅行箱設計的總體方案以及功能原理，并介紹了控制電路的硬件實現和軟件實現，硬件實現包括射頻模塊的控制電路選擇和GSM模塊的控制電路選擇，軟件實現包括數據庫的設計等。跨越性地實現了旅行箱與手機終端進行通信的可能性，具有適用性廣的特點，如出差、旅行等，并且適用對象范圍廣，如學生、老人、年輕人等。此外，程序采用模塊化和標準化設計開發，有利于程序的升級及移植，具有較高的實現價值及應用前景。

參 考 文 獻[1]崔俊杰，譚或.基于ARM的車輛轉向控制系統的研究[C]中國農業大學工學院，北京（100083）[2]李朝青.單片機原理及接口技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2005年[3]譚浩強.C語言程序設計（第二版）[M].北京：清華大學出版社，1999年[4]楊磊.RFID讀寫器設計[EB/OL].北京：中國科技論文在線[2008-08-18][5]上海貝爾公司.AT命令手冊（V2.0）.上海：上海貝爾公司，2001