基于RFID的自习室管理系统的设计

2018-12-14史丽娟卢庆生钱声强

常州信息职业技术学院学报 2018年6期

史丽娟卢庆生钱声强李晴

(常州信息职业技术学院电子与电气工程学院江苏常州 213164)

0 引言

校园里，自习室是学生学习的地方，为了自习室资源得到合理利用，方便管理，减少自习室占座情况的出现，本文以RFID(无线射频识别)技术为基础，在校园卡的基础上开发新功能，利用校园卡的唯一性，设计了自习室管理系统，帮助学生能够快捷合理地使用自习室[1-3]。

1 RFID技术介绍

RFID是21世纪逐渐兴起的非接触式的识别技术，主要使用空间电磁耦合的方式，达到非接触的数据传递，从而达到物品识别的目的[4]。

当某个物品贴有用微小的无线收发装置作为特殊标签时，当这个物品在进入读写器的磁场范围后，物品上贴有的标签就可以从读写器接收到特殊的射频信号，标签可以借助电磁感应效应获得一定的能量，能量可以发送标签上所携带的，关于这个物品的具体信息，或者标签可以发送数据信息，无论哪种方式，读写器都可以收集数据信息，从而可以将数据信息传递给计算机或者网络[5]。

2 自习室管理系统设计

自习室管理硬件系统可分为RFID感应模块和单片机控制模块两部分。RFID感应模块的作用在于可以和校园卡建立起无线通信链路，对校园卡进行指令操作，而单片机控制模块的作用主要是对RFID感应模块发送控制指令，控制RFID感应模块进行读写等操作，同时将校园卡内数据信息经过串口上传到上位机，其原理图如图1所示[6]。

图1 系统原理图

3 系统硬件设计

3.1 读写器设计

读写器主要由两个部分组成：控制模块、射频模块[7]。在自习室管理系统中，对于控制模块的运行速度没有过多要求，本文采用STC89系列单片机STC89C52芯片作为控制芯片，STC89C52芯片是一款8位微控制器，内部集成8K字节的Flash存储器。STC89C52的主要特点为采用系统可编程的Flash存储器技术，其软硬件兼容MCS-51，可擦写，多次下载编程，使得开发设计变得比较容易。

基于MFRC522芯片的RFID感应模块主要由MF RC522芯片、外围连接电路及天线组成。RFID感应模块的原理图如图2所示。

3.2 读写器软件设计

下位机程序设计的目的主要是为了使单片机控制模块能够控制RFID感应模块读取校园卡中的用户信息，并且能够将这些用户信息传递给上位机使用。

图2 RFID感应模块的原理图

下位机程序主要是使用Keil编程环境，采用C语言的编程语言编写整个下位机的程序，并通过串口调试助手测试整个程序的运行情况。

下位机主要任务是：初始化、寻卡、验证卡信息、读取卡号信息，发送卡号信息。

下位机程序设计主要是为了可以成功地从校园卡中读取唯一的卡序列号，即卡号。每张校园卡卡号是唯一的，正是自习室管理系统中所需要的一种身份凭证，在管理系统中，正是凭借着这种唯一性，可以让每个学生只能在规定的时间和地点预订自己专属的自习座位，这样就可以让自习室管理过程中减少“占座”现象，减少自习室座位资源的浪费。

使用C语言编程下位机程序，主程序代码如下：

main()

{

uchar status;

unsigned long int display_data=0;

WDT_Disable;

UART_Init(); //初始化串口

EA =1; //单片机中断允许

PcdReset(); //初始化射频芯片

PcdAntennaOff();

PcdAntennaOn();

Delay_ms(100);

time0_init();

while(1)

{

status = PcdRequest(PICC_REQALL, g_ucTempbuf1); if (status == MI_OK)

status = PcdAnticoll(g_ucTempbuf1);

if (status == MI_OK)

status = PcdSelect(g_ucTempbuf1);

if (status == MI_OK)

status = PcdAuthState(PICC_AUTHENT1A, 1,

DefaultKey, g_ucTempbuf1); if (status==MI_OK)

{

Sent_Byte(g_ucTempbuf1[0]);

Sent_Byte(g_ucTempbuf1[1]);

Sent_Byte(g_ucTempbuf1[2]);

Sent_Byte(g_ucTempbuf1[3]);

}

4 上位机程序设计

4.1 上位机程序设计思路

上位机程序设计主要使用了LabVIEW编程软件，此编程软件图形化编程方法的易用性以及用户操作界面的快速设计，大大简化了上位机的编写难度，能够很快地设计良好的人机交互界面。LabVIEW软件分为前面板和程序框图两部分，前面板用来设计操作界面，程序框图用于具体程序设计[8]。

自习室管理系统的上位机，在程序设计上分成四个部分：主界面、个人管理、座位预订以及管理员系统。上位机程序流程图如图3所示。

在程序设计中，用户无论是进入“个人管理”，还是进入“座位预订”，系统都必须依赖校园卡中的卡号才能进行操作，所以需要在LabVIEW中设计一个卡号读取的子程序，读卡程序如图4所示。

通过串口配置和串口读取两个函数进行程序设计可以读取校园卡中的卡号，并且将这个程序保存为子VI，方便在“个人管理”和“座位预订”的程序设计中随时调用。

4.2 主界面程序设计

主界面的前面板设计如图5所示。“主界面”主要是提供用户自主选择的界面，用户可以自由选择进入“个人管理”，还是进入“座位预订”。同时对于退出系统的设计，需要登录后才能退出的操作，防止非管理人员误操作，将系统关闭，引起不必要的麻烦，同时提供了只有管理员才能进入的管理员系统入口按钮。主界面的程序设计大致可以分为三个部分：登入子界面程序、新表自动创建程序和退出程序。