基于RFID技術的實驗室動態(tài)上機管理系統(tǒng)

李偉春

基于RFID技術的實驗室動態(tài)上機管理系統(tǒng)

李偉春

李偉春

公安海警學院電子技術系

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，通過對海警學院實驗室管理實體、設備組成要素等相關內容分析，結合物聯(lián)網射頻技術，實現了實驗室學員動態(tài)上機數據的采集、傳輸和顯示，并把其應用于日常的實驗室管理。

前言

實驗室是高等院校開展實驗教學的主要場所，其主要擔負實驗教學、實驗科研及實驗器材的日常管理。作為學院唯一一個從事電子技術教學和研究的實習基地，電子系實驗中心每年的授課任務多達5000多學時，管理的設備達到500余種、12000多臺套，使得實驗中心的教員在實驗教學、實驗研究和器材管理三者之間的工作角色轉換比較被動。為提高工作效率和管理水平，為解決實驗室管理效益低下問題，電子系組織相關人員開展RFID技術研究，并且研制一套基于RFID技術的實驗室動態(tài)上機管理系統(tǒng)，目前已經投入試運行，效果比較明顯。

系統(tǒng)原理和硬件設計

數據傳輸原理

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、數據位、奇偶校驗位和停止位。每一個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位數據位組成，接著字符后面是一位校驗位（也可以沒有校驗位），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下跳沿。

硬件模塊設計

為提高系統(tǒng)的開發(fā)速度和標準化程度，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)的應用通用型，我們把學員的飯卡作為進入實驗室唯一的RFID標簽。該模塊由數據處理部分、標簽識別模塊、電源模塊和數據傳輸模塊四個部分組成。

1.數據處理模塊

該模塊由Intel8051單片機作為數據處理的核心，加上穩(wěn)壓電路和單片機晶振電路組成。

2.標簽識別模塊

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

3.數據傳輸模塊

該模塊主要的核心為RS232接口部分，其實現并行傳輸到串行通信的轉換。其一幀字符信息由4部分組成：起始位、數據位、奇偶校驗位和停止位。每一個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位數據位組成，接著字符后面是一位校驗位（也可以沒有校驗位），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下跳沿。

軟件設計

功能設計

系統(tǒng)軟件主要包括4大部分，共包括基礎信息管理模塊、業(yè)務信息管理模塊、日常上機管理模塊和綜合統(tǒng)計查詢模塊。系統(tǒng)功能結構圖見圖5所示。

讀取標簽學員卡號核心代碼設計

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 串口通信數據格式

圖2 數據處理模塊結構圖

圖3 標簽識別模塊結構圖

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 數據傳輸模塊結構圖

圖5 系統(tǒng)功能結構圖

結束語

本系統(tǒng)采用RFID射頻技術完成了實驗室學員動態(tài)上機管理信息系統(tǒng)設計，其主要包括基礎信息管理模塊、業(yè)務信息管理模塊、日常上機管理模塊和綜合統(tǒng)計查詢模塊等功能。解決了實驗室管理過程中的上機學員數量統(tǒng)計復雜、實驗室器材借出、歸還超期、設備維護保養(yǎng)難度大等問題。目前該系統(tǒng)在實驗中心應用效果良好，我們將在以后的運行過程中把其功能繼續(xù)完善。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.034