【摘要】本文設(shè)計(jì)的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，以STC89C54單片機(jī)為主控芯片，ZLG240128F觸摸液晶屏為人機(jī)交互接口，通過(guò)上位機(jī)軟件對(duì)學(xué)生數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室人員出入門禁管理和實(shí)驗(yàn)室預(yù)約開(kāi)放的功能。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室門禁上位機(jī)

一、引言

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理方式側(cè)重于實(shí)驗(yàn)室器材、設(shè)備等資產(chǎn)管理，采用人工值守，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排不夠靈活，管理模式封閉，造成教學(xué)資源浪費(fèi)。針對(duì)這一問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)“實(shí)驗(yàn)室門禁系統(tǒng)”來(lái)協(xié)助實(shí)驗(yàn)室管理，具有實(shí)驗(yàn)室人員出入門禁管理和實(shí)驗(yàn)室預(yù)約開(kāi)放兩大功能，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守管理以及業(yè)余時(shí)間實(shí)驗(yàn)活動(dòng)預(yù)約。

二、系統(tǒng)方案與結(jié)構(gòu)

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室門禁系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，分為下位單片機(jī)部分、RS232接口電路部分、上位PC機(jī)部分。

下位機(jī)是一個(gè)以STC89C54單片機(jī)為核心控制芯片，采用基于RA8806控制器驅(qū)動(dòng)、帶觸摸功能的LCD作為人機(jī)交互的接口，結(jié)合人體熱釋傳感器構(gòu)建的服務(wù)區(qū)監(jiān)測(cè)模塊，控制驅(qū)動(dòng)電路用來(lái)控制門鎖。

上位PC機(jī)作為數(shù)據(jù)中心和管理中心，放置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)，對(duì)接收來(lái)自下位機(jī)的用戶信息進(jìn)行核對(duì)，若用戶ID和密碼等信息正確就通知下位機(jī)放行，并對(duì)進(jìn)出入時(shí)間等信息進(jìn)行記錄。

三、單片機(jī)部分設(shè)計(jì)

3.1硬件部分設(shè)計(jì)

從系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案中可知，本系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)的中心架構(gòu)為：MCU最小系統(tǒng)、觸摸屏LCD人機(jī)交互接口電路、RS-232接口電路和服務(wù)區(qū)檢測(cè)電路。其核心部分為單片機(jī)和LCD人機(jī)交互接口部分，如圖2所示。人機(jī)交互接口電路，主要完成門禁系統(tǒng)與普通來(lái)訪者的交互對(duì)話，提供給用戶良好的使用界面，獲取用戶輸入的賬戶信息，并將管理端反饋的驗(yàn)證信息反饋給用戶。設(shè)計(jì)時(shí)，采用深圳市卓立恩科技有限公司的ZLG240128F液晶，結(jié)合單片機(jī)控制電路實(shí)現(xiàn)。RA8806內(nèi)建一組10位ADC和相應(yīng)的控制電路，連接四線式電阻式的觸控屏幕，針對(duì)觸碰位置，系統(tǒng)將分壓所得電壓值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將返回一組X、Y的坐標(biāo)值。

四、上位機(jī)程序設(shè)計(jì)

4.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本文采用Access數(shù)據(jù)庫(kù)作為實(shí)驗(yàn)室門禁系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室門禁系統(tǒng)所管理的信息量不是很大，可以滿足要求，并且與編寫管理主程序采用的Visual Basic 6.0兼容性較好，使用簡(jiǎn)單，管理方便。

數(shù)據(jù)庫(kù)模塊中包括用戶基本信息數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶預(yù)約信息數(shù)據(jù)庫(kù)、以及出入記錄數(shù)據(jù)庫(kù)三個(gè)子模塊。根據(jù)出入記錄模塊的功能要求，我們可以得到想要獲得信息的每一條紀(jì)錄，包含學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名、班級(jí)、登陸日期、登錄時(shí)間等基本信息。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的預(yù)約功能，我們單獨(dú)建立一張預(yù)約記錄表。根據(jù)功能需要，表中應(yīng)包含學(xué)號(hào)、姓名、專業(yè)、預(yù)約日期、是否獲得批準(zhǔn)等預(yù)約信息。

4.2上位機(jī)軟件界面設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的上位機(jī)應(yīng)用程序采用Microsoft公司的開(kāi)發(fā)軟件Visual Basic6.0進(jìn)行編寫，主要包括以下三個(gè)部分：登陸界面、程序主界面、預(yù)約界面。（1）登陸界面可以以管理員身份或普通用戶身份登陸，區(qū)別是管理權(quán)限不一樣，管理員具有最高權(quán)限。（2）程序主界面如圖5所示，它是上位機(jī)軟件的核心模塊，該窗體包括五個(gè)功能模塊，即管理員賬戶管理、學(xué)生基本信息管理、學(xué)生出入記錄管理、預(yù)約信息管理和串口通信設(shè)置。（3）預(yù)約界面如圖6所示，該窗體主要完成預(yù)約信息的顯示和管理。

4.3上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信

上下位機(jī)之間的通信采用請(qǐng)求-應(yīng)答的方式，即首先由單片機(jī)發(fā)送帶有標(biāo)識(shí)符的字符串給上位機(jī)，如圖7所示。上位機(jī)根據(jù)標(biāo)識(shí)符判斷發(fā)送數(shù)據(jù)的有效性，對(duì)于無(wú)效的數(shù)據(jù)直接丟棄不作處理，有效數(shù)據(jù)則根據(jù)標(biāo)識(shí)符采取不同的應(yīng)答措施，這樣可以節(jié)省大量用于建立連接的握手過(guò)程，在滿足系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化通信程序。

上下位機(jī)之間通過(guò)串口通信協(xié)同工作，設(shè)計(jì)完成后，整個(gè)系統(tǒng)工作流程如圖8所示。

五、結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，可以協(xié)助實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放管理，具有實(shí)驗(yàn)室人員出入門禁管理和實(shí)驗(yàn)室預(yù)約開(kāi)放的功能，基本上能滿足實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放管理的要求。

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