基于RFID的云存儲高校體測系統

2018-07-27 01:30:36馬博文喬宏飛李剛

電子制作 2018年13期

馬博文，喬宏飛，李剛

（湖北文理學院物理與電子工程學院，湖北襄陽，441053）

0 引言

如今，在物聯網的概念的傳播，并且在互聯網基礎上的擴展和延伸，使得“人-物-物-人”的交互更加頻繁，更加便利。在校園中，各大高校都把加強學生體測管理放在首位，并把鍛煉體測作為學生綜合素質考核的一個重要指標。本文提出一種“基于RFID的高校體測系統”，該套系統基于信息安全的互聯網云存儲技術，通過云服務器上的MySQL數據庫，記錄并儲存學生的信息和體測管理，并使用STM32單片機進行與服務器的相互通信，同時將體測信息進行交互。此系統與傳統的體測打卡系統相比，該系統可以在云端實時監測、更新，并且實時上傳到網絡，便于學生查詢自己的成績，此系統的上位機與終端交互的更加靈活，并且提高了體測錄入和查詢、學生信息識別等的自動化程度。

1 高校體測系統架構

基于RFID的高校體測系統的研究內容分為軟件處理（上位機）、硬件控制（下位機）兩個部分。軟件處理的含有與服務器的信息交互、與硬件的信息傳輸、學生信息的識別和管理等。該軟件需要進過net平臺通過QT應用程序語言開發進行編程，并且傳輸到數據庫進行動態儲存。硬件需STM32作為主控芯片，把通過RFID技術把智能卡的信息傳輸到服務器，并且在屏幕上顯示。以下是對該套架構的詳細介紹。

■1.1 系統軟件功能詳細介紹

如圖1所示，上位機在服務器上注冊好學生的基本信息后，進行與磁卡的映射。每當磁卡從終端射頻掃描后將信息記錄上傳到服務器，對服務器進行自動同步并把信息更新網絡服務器的頁面，之后把更新后的體測的信息同步到上位機軟件上。此時，學生在體測之后，可以立即通過賬號進入網頁進行體測記錄查詢，并且管理員可以將全體學生體測記錄直接導出到Excel文件中，省去了人工輸入的不便。

■1.2 系統硬件功能詳細介紹

下位機就是服務終端，下位機模塊包括高性能的單片機控制系統、RFID射頻控制模塊、射頻控制模塊、安全的藍牙模塊，在上位機編輯學生的卡號信息，通過射頻控制模塊與磁卡接近采集學生數據，并記錄體測信息，經過單片機系統的高效信息處理后，通過藍牙模塊將體測記錄上傳到云端服務器。

圖1 上位機軟件功能拓撲圖

2 系統軟件及硬件設計

■2.1 上位機軟件功能詳細實現

(1)上位機主界面顯示的設計與實現

本文中上位機軟件是由核心多平臺的C++為Qt語言為程序框架編寫創建的。本文通過“ui->textBrowser->setOpenExternalLinks(true);”函數進行服務器的連接，管理員打開上位機界面，彈出對話框，在輸入之前設定的用戶名和密碼后，進入上位機的界面，選擇相應的串口號，選擇“連接”后，便能將終端錄入的體測記錄上傳到上位機，從而進行記錄、儲存。連接服務器彈窗如圖2。當終端將體測記錄上傳到服務器后，通過函數“bool LinkServerDial og::createConnection()；”建立云數據庫連接，并且實時更新顯示學生體測信息。

圖2 連接服務器彈窗

上位機體測記錄的有效性通過函數“void Details Dialog::query()；”進行檢測，通過函數“void Details Dialog::exportFile()；”來導出報表，并生成Excel文件。

主界面部分代碼如下：

ui->setupUi(this); // 顯示界面

void MainWindow::studentManage()；

//打開學生管理對話框

void MainWindow::studentManageClosed()；

//關閉學生管理對話框

(2)上位機部分功能的設計與實現

該上位機具有查詢體測記錄、記錄打卡次數、導出體測報表等功能，部分功能的主要程序如下：

void MainWindow::detailsQuery() // 打卡查詢對話框

{DetailsDialog dialog(this);

dialog.exec();}

void MainWindow::recordStart() // 開始記錄

{QSqlQuery query;

query.exec(“begin”);}

void MainWindow::saveFile() // 保存文件

{ QStringfileName = QFileDialog::getSaveFileName(this, tr(“Excel file”),

qApp->applicationDirPath (), tr(“Excel Files(＊.xlsx)”));

if (fileName.isEmpty())

{return;}

ExcelEngine excel(fileName);

excel.Open();

excel.SaveDataFrTableView(ui->tableView);

//導出報表

excel.Close();}

圖3 位機終端系統結構圖

■2.2 系統硬件設計及詳細實現

通過硬件設計將在服務器編輯學生信息，同步添加并保存學生卡的信息，通過RFID控制模塊進行采集、記錄后，將學生體測記錄通過服務器上傳到上位機。該系統硬件部分為操場起點和終點的無人監管平臺設計，低功耗以及穩定性和安全性是我們要考慮的實現部分，如圖3是下位機終端系統結構圖，主要包含以下幾個部分。

由圖可知，本文單片機控制系統選用STM32F103CBT6單片機，此單片機基于ARM Cortex-M3內核微控制器性能出色，在同類產品中性能突出。該芯片能提供強大的計算和控制能力，同時消耗很低的能量，并為整套系統需要低功耗的升降壓管理方案。體測卡使用射頻控制模塊RC522RFID讀卡模塊讀取，MFRC522是非接觸式通信中高集成度讀寫卡芯片，也是低電壓、體積小、性價比高芯片。對于觸屏控制系統是選用HMI組態串口屏，并將做好的界面通過串口與終端設備進行交互，再由單片機系統控制，從而在組態屏顯示出來。再通過設計的按鍵控制選項，選項包括打開界面、項目信息、團隊信息，如圖4所示。