基于RFID的智能圖書分揀系統的設計

夏潤璞 馬明君 汪立偉

摘要 在圖書館的管理中，紙質圖書的管理和歸還圖書的上架是圖書館的一項較為繁重的工作。在當前我國的圖書館管理通常是使用條碼、計算機與互聯網技術為基礎的第二代系統，查詢圖書位置、借書系統、還書系統已經非常成熟。但是圖書歸還后，還需要管理員將歸還的圖書重新上架到指定書架。這項工作耗費了大量人力。所以我們設計了一種機器人，可以識別紙質圖書上的RFID芯片，通過紅外尋跡自動尋找當前圖書應該所歸還的書架，完成上架的工作。

【關鍵詞】圖書館 機器人 RFID技術

在我國的圖書館中，大都是使用《中國圖書分類法》對圖書進行編號分類，圖書館給書編號是為了方便工作人員的管理查找和讀者的檢索。圖書館的每本書的書脊上都會有一個RFID標簽，標簽內存儲的就是一本書的編號，這個編號稱為索書號。讀者可以根據索書號去書架上尋找自己想要的圖書。同理，當工作人員將圖書上架時，也是根據這個索書號，本設計旨在利用RFID技術，減少圖書館內圖書上架的工作量。

在原有圖書館的格局上，書架和圖書上面均貼有一個RFID標簽，同時在搬運機器人上還有一個讀卡器，用來讀取書架和圖書上面的標簽，書架周圍鋪設一圈黑膠布，當做車體運行的軌道。當圖書放入書倉內，讀卡器會讀取圖書的相關信息，同時在液晶屏上面顯示圖書的信息，方便讀者進行確認。當書倉內的書放滿之后，車身會啟動，沿軌道前進，讀卡器不斷讀取書架的信息，當書架的信息和書倉內的圖書信息相匹配時，會打開“倉門”，將圖書放下，放在書架旁邊。

1 硬件系統設計

（1）主控芯片采用了STM32F103RCT6。STM32F103RCT6單片機是一種具有低功耗、運算速度較快等優點的32位處理器，ROM容量為256KB，RAM容量為48K。IO口資源較多，可以很好的分配單片機的板上資源，完成驅動電機、讀卡器的讀寫操作、液晶屏顯示、以及紅外尋跡等多種功能，液晶顯示屏則是選擇2.8寸的TFTLCD顯示屏。

（2） RFID芯片采用了NXP公司的RC522，RC522體積較小，有效距離可以達到50mm。采用少量的外部電路，并且芯片內部具有高集成度的調制解調電路，完全集成了在13.56MHz下所有類型的被動非接觸式通信方式和協議，且支持IS0 14443 212kbit/s和424kbit/s的更高傳輸速率的通信。

2 軟件系統設計

2.1 RFID模塊程序的設計

RFID模塊作為本設計的核心部分。RC522支持SPI、I2C、和UART接口，RC522程序可以簡單的概括為“尋卡、防沖突、選卡、操作卡”四個板塊。

（1）在RC522初始化之后，首先要進行的工作便是尋卡，尋卡方式的參數Ox52代表尋感應區內所有符合14443A標準的卡，Ox26則是尋未進入休眠狀態的卡。參數寫入后，RC522則進入了尋卡模式。完成尋卡后清除所有的沖撞信息，將防沖突命令字Ox93寫入卡中，讀取卡片的號碼。

（2） RC522向M1卡片中寫入命令參數Ox70，而后將防沖撞中讀取到的卡號寫入到卡內，即可完成了對卡片的選定，接下來便可以進行卡密驗證。驗證卡密時需要經過三次驗證，可以看出RC522的安全性較高。

（3）卡密驗證成功后，便可以進行讀寫操作了。但是需要注意，每次讀寫數據不可以超過144字節。

2.2 車體運行

當書倉裝滿后，車體會啟動，沿著黑線前進，通過紅外尋跡圍繞書架進行“巡邏”，不斷讀取書架上的標簽信息，當發現運動到某個書架旁邊時，書架上的標簽信息和書倉內某本書的標簽信息相匹配，則打開擋板，放下圖書，然后再繼續前進，繼續前面的過程，直至書倉內的書全部放完。

3 結語

本文是以物聯網為基礎，結合當前圖書館的實際情況，提出的一種方案。RFID技術在當前圖書館中的應用范圍相當廣泛，所以我們可以根據市場的需求，利用RFID技術的特點，開發出更多的項目。本設計解決了當前圖書館內圖書歸架的傳統工作模式，而且不用改變當前圖書館內格局，從而提高工作效率，為最終實現基于物聯網的圖書館智能管理系統做出貢獻。

參考文獻

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