基于RFID技术的实验室动态上机管理系统
2015-11-16李伟春
李伟春
基于RFID技术的实验室动态上机管理系统
李伟春
李伟春
公安海警学院电子技术系
李伟春（1966-）教授（高级工程师），主要研究方向：系统集成、软件工程。
本文以分析无线射频识别模块为基础，通过对海警学院实验室管理实体、设备组成要素等相关内容分析，结合物联网射频技术，实现了实验室学员动态上机数据的采集、传输和显示，并把其应用于日常的实验室管理。
前言
实验室是高等院校开展实验教学的主要场所，其主要担负实验教学、实验科研及实验器材的日常管理。作为学院唯一一个从事电子技术教学和研究的实习基地，电子系实验中心每年的授课任务多达5000多学时，管理的设备达到500余种、12000多台套，使得实验中心的教员在实验教学、实验研究和器材管理三者之间的工作角色转换比较被动。为提高工作效率和管理水平，为解决实验室管理效益低下问题，电子系组织相关人员开展RFID技术研究，并且研制一套基于RFID技术的实验室动态上机管理系统，目前已经投入试运行，效果比较明显。
系统原理和硬件设计
数据传输原理
本系统采用的是异步通信，其一帧字符信息由4部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。每一个字符的前面都有一位起始位（低电平，逻辑值0），字符本身有5～7位数据位组成，接着字符后面是一位校验位（也可以没有校验位），最后是一位，或一位半，或二位停止位，停止位后面是不定长度的空闲位。停止位和空闲位都规定为高电平（逻辑值），这样就保证起始位开始处一定有一个下跳沿。
硬件模块设计
为提高系统的开发速度和标准化程度，我们在RFID部分采用了北京泰格瑞德科技有限公司出品的FR105无线射频识别模块。为了提高本系统的应用通用型，我们把学员的饭卡作为进入实验室唯一的RFID标签。该模块由数据处理部分、标签识别模块、电源模块和数据传输模块四个部分组成。
1.数据处理模块
该模块由Intel8051单片机作为数据处理的核心，加上稳压电路和单片机晶振电路组成。
2.标签识别模块
该模块包括识别RFID标签的天线部分，以及最主要的FM1722射频基站芯片，该芯片是由复旦微电子设计的射频读卡芯片，其完全支持ISO14443 type A和type B协议。
3.数据传输模块
该模块主要的核心为RS232接口部分，其实现并行传输到串行通信的转换。其一帧字符信息由4部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。每一个字符的前面都有一位起始位（低电平，逻辑值0），字符本身有5～7位数据位组成，接着字符后面是一位校验位（也可以没有校验位），最后是一位，或一位半，或二位停止位，停止位后面是不定长度的空闲位。停止位和空闲位都规定为高电平（逻辑值），这样就保证起始位开始处一定有一个下跳沿。
软件设计
功能设计
系统软件主要包括4大部分，共包括基础信息管理模块、业务信息管理模块、日常上机管理模块和综合统计查询模块。系统功能结构图见图5所示。
读取标签学员卡号核心代码设计
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）；
图1 串口通信数据格式
图2 数据处理模块结构图
图3 标签识别模块结构图
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）；
｝
｝
｝
图4 数据传输模块结构图
图5 系统功能结构图
结束语
本系统采用RFID射频技术完成了实验室学员动态上机管理信息系统设计，其主要包括基础信息管理模块、业务信息管理模块、日常上机管理模块和综合统计查询模块等功能。解决了实验室管理过程中的上机学员数量统计复杂、实验室器材借出、归还超期、设备维护保养难度大等问题。目前该系统在实验中心应用效果良好，我们将在以后的运行过程中把其功能继续完善。
10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.034
