一种用于实验室的智能自助服务终端的设计

唐永强 罗桂娥 尹大庆

摘 要：设计了一款基于ARM9的实验室智能自助服务终端，系统中采用sumsung公司ARM9处理器S3C2410作为主控制器，实现对系统中各个模块的控制。系统硬件和软件均采用了结构化、模块化的设计方法，使得系统结构更加清晰。系统实施可以彻底改变传统的实验指导老师对实验报告进行打分的方式，大大提高了实验报告打分效率。

关键词：ARM9 自助终端 模块化 实验报告

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（a）-00-02

随着招生规模的扩大及课程改革的需要，高校实验室规模越来越大，传统的管理模式已经日显落后。随着高校选课制的进行，学生的实验时间分散，这对实验室资源的合理配备与管理也提出了更高的要求。传统的实验室管理方式过于单一、落后，实验中心老师除了要安排学生做实验外，还要指导实验，并且实验后还需要评阅实验报告成绩以及完成实验报告成绩的录入。传统实验成绩录入方式是老师将学生学号输入电脑，电脑显示该学生所做过的所有实验项目，然后老师再在所有实验项目中找出待评分实验报告所对应的实验项目，最后将成绩录入，实验报告成绩录入过程枯燥、繁琐。这种实验室管理方式给老师造成了很重的负担。基于以上的考虑，该文研究并设计了一种基于ARM9的实验室智能自助服务

终端。

1 系统结构和工作原理

实验室智能自助服务终端系统主要由ARM9主控制器模块、IC卡信息采集模块、条形码打印模块、触摸操作显示模块、通讯模块、供电模块、条形码阅读器模块组成，如图1所示。其工作原理为学生进行某次实验之前将本人的校园卡放置在IC卡读卡器上，读卡器将读取学生基本信息，并将信息显示在触摸屏上，学生可以通过对显示屏上各功能选项进行触摸操作，实现相应的功能。对应于某次实验，学生在该终端上必须要进行的功能操作是进行一维条形码打印，打印出的条形码上记录着该生本次实验的全部相关信息，包括实验时间、实验项目等内容，由于条形码是由不干胶热敏打印机打印，打印出的条形码背面涂有不干胶，方便学生将条形码粘贴到实验报告纸上。通过条形码阅读器扫描学生实验报告纸上的一维条形码，电脑便会弹出对应于该生本次实验的打分窗口，方便老师对该生成绩的录入，通过通讯模块将实验报告成绩传到自助服务终端，方便成绩查询。本设计采用了目前应用最广泛并且功能强大的嵌入式处理器实现了友好的人机界面、高速的数据采集及以太网通信，硬件设计采用了结构化、模块化的设计思想，硬件平台结构清晰，易于裁剪。

2 系统各模块的设计

2.1 主控制器模块的设计

系统采用了sumsung公司的arm9处理器S3C2410作为核心控制模块，它采用的是203MHz的ARM920T嵌入式微处理器内核，由ARM9TDMI、存储管理单元MMU和高速缓存三个部分组成，使用了5级流水线工作模式。

2.2 条形码打印模块设计

条形码打印模块选择型号为EZ-1105的科诚（GODEX）不干胶热敏打印机，EZ-1105打印机内建中文，可储存点矩阵ASCII字型、图形、标签格式与亚洲字型，具有自动切纸功能，打印出的条形码方便粘贴。它可选配以太网和RS232串口，含有高速USB2.0接口，内建2MB空闲FLASH内存，可储存大量标签、字体及图片。系统中，EZ-1105打印机通过高速USB2.0实现与S3C2410开发板的通信。

2.3 显示触摸模块设计

系统选用SUMSUNG公司生产的屏幕比例为16∶10，分辨率为1024×600的8.9寸液晶显示屏。选择液晶显示器LCD，是因为其具有显示信息丰富、功耗低、体积小、重量轻等其他显示器无法比拟的优势，目前在智能仪表仪器和低功耗电子产品中已经得到了广泛的应用。

在液晶显示屏上放置电容式触摸屏，以完成触摸操作功能。系统中采用ADS7846作为触摸屏控制器，实现触摸屏与S3C2410的通信。LCD液晶显示屏通过LCD接口与S3C2410的通信。

2.4 供电模块设计

为了使系统性能稳定运行，合理的选择供电电源是非常重要的。通过变压器从220 V电网上获得2次端电压，之后通过桥式整流电路将交流整流成直流，再由稳压管和电容、电感组成的滤波电路得到12 V的直流电源[2]。

3 系统软件设计

这里主要阐述如何对控制器进行驱动程序设计。控制器需要多个设备驱动程序，作为内核的一部分，驱动程序主要完成以下功能：对设备的初始化和释放；把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据；读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据；检测和处理设备出现的错误[3]。系统驱动程序设计同样采用了模块化的设计思想，系统中的驱动程序主要包括IC卡模块驱动程序、触摸屏模块驱动程序、打印机模块驱动程序、通信模块驱动程序。系统软件流程图如图3所示。

4 结语

该文把基于ARM9的嵌入式系统引入到实验报告分数输入中来，实践验证，与传统方式相比，该系统大大提高了成绩输入的效率，减轻了老师负担，并且提供了友好的人机交互界面，是实验室智能化建设这一大工程里面的一个重要环节，相信在不久的将来在高校实验室建设中会得到普及和推广。

参考文献

[1] 薛凌燕，杨吉宏，李凌云，等.基于ARM9的嵌入式系统研究及设计[J].计算机技术及应用，2009（3）：65.

[2] 谢晶，彭熙伟，耿庆波，等.基于ARM9的智能客房控制器设计[J].低压电器，2008（14）：6.

[3] 闫哲，杜涛，左海利.智能家居控制系统的设计及实现[J].自动化技术与应用，2010，29（2）：94.