基于開(kāi)源硬件下的圖書(shū)館桌椅附屬設(shè)計(jì)

楊雅馨 郭媛珂 趙昊 陳磊

基于開(kāi)源硬件下的圖書(shū)館桌椅附屬設(shè)計(jì)

楊雅馨 郭媛珂 趙昊 陳磊

（江蘇省南京市南京工程學(xué)院藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 211100）

高校圖書(shū)館占座系統(tǒng)不完善，對(duì)于桌椅沒(méi)有一個(gè)較為詳細(xì)的管理系統(tǒng)，導(dǎo)致出現(xiàn)很多座位分配不均以及惡意占座的情況，雖然目前市場(chǎng)上有很多網(wǎng)上預(yù)約占座以及號(hào)碼牌但是由于這種機(jī)制沒(méi)有得到較為廣泛的普及，而且桌椅本身并沒(méi)有一個(gè)很有效的約束、所以也會(huì)導(dǎo)致很多人之間的矛盾，而且這種無(wú)法處理很多突發(fā)情況，這樣就缺乏一種較為有效的管理圖書(shū)館占座的系統(tǒng)，而我們的設(shè)計(jì)就是提供一種在桌椅之間的連接裝置，學(xué)生可以通過(guò)刷卡解鎖使用桌椅，有效的避免了“惡意占座”的情況。

開(kāi)源硬件；圖書(shū)館占座；連接裝置

1 圖書(shū)館現(xiàn)狀分析

近年來(lái)，由于高校的發(fā)展和擴(kuò)展，然后教育資源逐漸展現(xiàn)出不足的一面，圖書(shū)館的公共座位資源已經(jīng)不能滿足讀者需求，在高校圖書(shū)館桌椅管理系統(tǒng)中，存在著一些不足和缺點(diǎn)，圖書(shū)館桌椅設(shè)施作為一種公共設(shè)施，缺乏完善的管理機(jī)制。

2 開(kāi)源硬件優(yōu)點(diǎn)分析

當(dāng)前開(kāi)源的流行是我們有目共睹的，并且已經(jīng)風(fēng)行了近二十年，我們可以看到開(kāi)源硬件帶給我們的好處良多，開(kāi)源硬件的模塊化設(shè)計(jì)給不懂代碼的人一個(gè)機(jī)會(huì)，人們可以把握住這個(gè)機(jī)會(huì)進(jìn)行DIY設(shè)計(jì)。

而Arduino的優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)，首先，開(kāi)放源代碼的電路圖設(shè)計(jì)，并且可以根據(jù)需求自己修改，其次使用低價(jià)格的未處理控制器，可以采用USB接口供電，不需外接電源，并且可以支持多種互動(dòng)程序，而且在應(yīng)用方面，突破了以往智能使用鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、CCD等輸入的裝置的互動(dòng)內(nèi)容，可以更簡(jiǎn)單的達(dá)成單人或多人游戲互動(dòng)。

3 市場(chǎng)現(xiàn)有解決方案

在許多高校還沒(méi)有一個(gè)有效的解決方案就是采取人工監(jiān)控的方法，通過(guò)設(shè)置圖書(shū)館管理員進(jìn)行巡視，把放在桌子上占座位超過(guò)一定時(shí)間的書(shū)籍撤下來(lái)，將座位空出來(lái)，但是這種方法效率低下，無(wú)法從根本上解決問(wèn)題。還有一種方法是網(wǎng)上預(yù)約，每個(gè)桌子上都有號(hào)碼，學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)上預(yù)約空座位，由于網(wǎng)上信息完備，你可以看到詳細(xì)的座位的分布和座位使用比例。這種解決方案首先解決了學(xué)生需要排隊(duì)進(jìn)行搶座的困擾，但是存在可以幫助學(xué)生惡意占座的問(wèn)題。缺乏對(duì)于座位本身的束縛，主要依賴于大家的自覺(jué)性。

4 方案構(gòu)想

我們的產(chǎn)品就是為了有效解決圖書(shū)館占座的問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，這是一種在桌椅之間的新型連接裝置，由兩部分組成，一部分裝在桌子底下，另一部分裝在椅背側(cè)面，上面設(shè)有紅外線感應(yīng)裝置和磁感應(yīng)裝置，采用卡扣連接。紅外線感應(yīng)裝置是為了感應(yīng)學(xué)生是否在座位上，磁感應(yīng)裝置是為了刷卡解開(kāi)連接的鎖。學(xué)生使用這個(gè)裝置在使用的前期刷卡解鎖，不使用的時(shí)候刷卡離開(kāi)，裝置上鎖避免了“惡意占座”的情況，就算是有學(xué)生不想遵守網(wǎng)上預(yù)約占座的規(guī)則也無(wú)法打開(kāi)連接裝置使用桌椅，這樣可以強(qiáng)制學(xué)生去遵守相應(yīng)的桌椅使用規(guī)則，在離開(kāi)之前，還需將桌椅進(jìn)行上鎖，如果不上鎖超過(guò)一定時(shí)間，那么終端機(jī)上將記錄下這次不規(guī)范的行為，超過(guò)3次，將禁止進(jìn)入圖書(shū)館一周。當(dāng)然，如果是暫時(shí)離開(kāi)，只要不超過(guò)30min，就無(wú)需上鎖，只需要刷一下卡，就會(huì)在終端上記錄下來(lái)，但是如果超過(guò)了30min，那么將會(huì)按照不規(guī)范行為被記錄一次。這種新型解鎖裝置的設(shè)計(jì)是基于開(kāi)源硬件下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開(kāi)源硬件給我們提供了一個(gè)良好的解決方法，通過(guò)模塊化的自行搭配達(dá)到自己設(shè)計(jì)產(chǎn)品并且制造產(chǎn)品解決問(wèn)題的目的。

5 產(chǎn)品原理

開(kāi)源硬件我們采用市場(chǎng)上使用人群較多也容易上手的Arduino。本系統(tǒng)原理是基于非接觸式卡的序列號(hào)是唯一的（學(xué)校的飯卡就是），制造廠家在產(chǎn)品出廠前已將此序列號(hào)固化，不可再更改。這樣不同的卡都是唯一的存在，可以利用RFID讀卡器讀取卡的序列號(hào)，來(lái)判斷卡的擁有者。基本原理可以參考圖1。

所需配件：Iteaduino Nano、SG90舵機(jī)、杜邦線若干、磁開(kāi)關(guān)傳感器、RDM6300、學(xué)生卡。

圖1 原理圖

RDM6300是一款能讀125K RFID卡的模塊，我們可以利用此身份識(shí)別功能結(jié)合舵機(jī)完成座位鎖的設(shè)計(jì)。電源方面還需要一根micro數(shù)據(jù)線和一個(gè)移動(dòng)電源。

步驟：

（1）讀取卡號(hào)：Rdm6300是直接串口讀取卡信息的，包括卡號(hào)。所以取號(hào)很簡(jiǎn)單，打開(kāi)arduino IDE燒寫(xiě)一段空程序即可使用串口監(jiān)視器查看卡號(hào)：復(fù)制卡號(hào)，記下來(lái)。多張卡，就記下多個(gè)號(hào)。

（2）燒寫(xiě)固件：

邏輯設(shè)計(jì)：RDM6300識(shí)別到正確的卡號(hào)后，舵機(jī)旋轉(zhuǎn)180°開(kāi)鎖，如果鎖沒(méi)被推開(kāi)，磁傳感器還能感應(yīng)到磁力，3s后舵機(jī)歸位上鎖；如果讀卡成功，推門(mén)進(jìn)入，磁傳感器感應(yīng)不到磁力，舵機(jī)保持180°開(kāi)啟狀態(tài)，關(guān)上門(mén)，磁傳感器感應(yīng)到磁力，延時(shí)1s舵機(jī)歸位上鎖。

（3）硬件連接：

按圖鏈接主控板aduino NANO和RDM6300模塊及舵機(jī)，如圖1所示，用硬件串口讀取RDM6300所識(shí)別的卡號(hào)，用數(shù)字輸出腳7腳輸出PWM波控制舵機(jī)，A0取磁傳感器的值Nano剛好有3對(duì)電源腳。uno的接線示意圖，可以不用到磁開(kāi)關(guān)。

6 總結(jié)

全國(guó)有各大高校均有圖書(shū)館，而且由于圖書(shū)館的座位是稀缺資源，所以在座位的使用過(guò)程中會(huì)引起一些矛盾和沖突，面對(duì)這么大量的圖書(shū)館座位市場(chǎng)，需要出現(xiàn)一個(gè)有效的圖書(shū)館座位管理系統(tǒng)，本產(chǎn)品就是基于這樣的基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，外觀比較以往的刷卡系統(tǒng)有了改進(jìn)，更加簡(jiǎn)潔明快，而且在系統(tǒng)上有了一個(gè)較大的突破就是使用了開(kāi)源硬件，完全可以進(jìn)行自我編程比起市場(chǎng)上老舊的系統(tǒng)更加的有效率，可以與時(shí)俱進(jìn)的增加新的功能以及及時(shí)的更新程序和數(shù)據(jù)。

通過(guò)該產(chǎn)品的應(yīng)用，能夠有效的降低圖書(shū)館占座情況的發(fā)生，相比目前的圖書(shū)館作為管理系統(tǒng)，本產(chǎn)品著重從結(jié)構(gòu)、外觀、系統(tǒng)等方面提出了改進(jìn)，為提高圖書(shū)館不良占座行為和現(xiàn)象帶來(lái)了切實(shí)的效果。本產(chǎn)品在程序方面仍有若干不足，可以通過(guò)重新編寫(xiě)程序方式進(jìn)行改進(jìn)。

[1]袁小毅.萌生希望的開(kāi)源硬件.互聯(lián)網(wǎng)周刊，2012，12.

指導(dǎo)教師：陳磊，副教授。

TP311.5

A

1004-7344（2016）31-0280-02

南京工程學(xué)院2016年大學(xué)生科技創(chuàng)新，基于開(kāi)源硬件下的圖書(shū)館桌椅附屬設(shè)計(jì)（TB20161002）。

2016-10-6