胡晶宇+付志遠(yuǎn)+陳緒兵

（武漢工程大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院， 湖北 武漢 430205）

摘 要： 針對(duì)現(xiàn)有高校圖書館自習(xí)室管理系統(tǒng)的不足，設(shè)計(jì)了一種基于RFID的圖書館自習(xí)室座位管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括門禁控制子系統(tǒng)和在線預(yù)訂子系統(tǒng)兩部分，將RFID技術(shù)和門禁系統(tǒng)相結(jié)合，通過門禁系統(tǒng)采集動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳回在線預(yù)訂管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自習(xí)室座位的在線管理。詳細(xì)介紹了座位管理系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)的主要工作流程。通過測試發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)具有操作方便、可靠性高等優(yōu)勢(shì)，能夠有效提高高校圖書館自習(xí)室座位的利用率。

關(guān)鍵字： RFID； 座位管理； 門禁； 在線預(yù)訂

中圖分類號(hào)： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）20?0038?03

Research on RFID?based seat management system for study rooms in library

HU Jing?yu， FU Zhi?yuan， CHEN Xu?bing

（School of Mechanical and Electrical Engineering， Wuhan Institute of Technology， Wuhan 430073， China）

Abstract： In allusion to the deficiency of the existing study room management systems in university libraries， such as seat shortage and waste of resources， a RFID?based management system of study room seats was designed. The system includes a access control subsystem and an on?line booking subsystem. With the help of RFID technologies， the access control subsystem collects dynamic data and exchanges data with the online reservation management subsystem to realize the online seat management of the study rooms. The software design， hardware design and main working process of the seat management system are introduced in this paper. The system is easy to operate and has higher reliability， which can improve the utilization of study room seats efficiently.

Keyword： RFID； seat management； access control； online reservation

0 引 言

隨著各大高校的擴(kuò)招，高校圖書館自習(xí)室座位短缺的問題越來越顯著，由此引發(fā)了各種占座現(xiàn)象，嚴(yán)重影響自習(xí)室座位利用率。為解決高校圖書館占座現(xiàn)象的問題，各大高校嘗試過許多方式，如東北農(nóng)業(yè)大學(xué)使用分時(shí)復(fù)用技術(shù)的單片機(jī)讀卡器讀取每個(gè)座位上的校園卡[1]，但單片機(jī)為主的硬件開發(fā)座位管理系統(tǒng)成本過高，利用率較低，可擴(kuò)展性較弱；近期如溫州醫(yī)學(xué)院圖書館通過接觸式校園一卡通實(shí)現(xiàn)圖書館自習(xí)室座位管理[2]，通過刷卡識(shí)別學(xué)生身份并分配座位，仍然無法解決高校學(xué)生排隊(duì)搶座的難題，造成了不必要的資源浪費(fèi)。

RFID技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為人們的生活帶來了革命性的變化。該技術(shù)是一種基于非接觸式基礎(chǔ)上的自動(dòng)化識(shí)別技術(shù)[3]，射頻識(shí)別系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、傳輸RF信號(hào)的天線、產(chǎn)生RF信號(hào)的RF收發(fā)器和讀寫器[4]，一般情況下一臺(tái)閱讀器包括有高頻模塊（收發(fā)器）、控制單元、應(yīng)答器及通信接口（如RS 232，RS 485）組成的耦合元件[5]。其基本原理是利用電磁理論，通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息[6]。相比于各大高校使用的磁卡，RFID標(biāo)簽體積更小，識(shí)讀成功率高，抗損壞性強(qiáng)[7]。綜合電子標(biāo)簽的各種性能指標(biāo)和座位管理系統(tǒng)的需求，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于RFID的圖書館自習(xí)室座位管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)將門禁系統(tǒng)和網(wǎng)上在線訂座系統(tǒng)相結(jié)合，對(duì)自習(xí)室座位進(jìn)行有效管理。

1 座位管理系統(tǒng)需求分析

自習(xí)室座位管理系統(tǒng)主要是為了有效的提高自習(xí)室座位的利用率，為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，方便廣大學(xué)生及時(shí)了解自習(xí)室的座位使用情況，合理安排自習(xí)時(shí)間。同時(shí)也解決了各種不合理的占座問題。根據(jù)我校圖書館自習(xí)室的實(shí)際情況，總結(jié)了以下自習(xí)室座位管理系統(tǒng)的需求：

（1） 身份認(rèn)證。由于本校以開通基于RFID的校園一卡通業(yè)務(wù)，學(xué)校食堂，超市，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)及圖書館借書系統(tǒng)都需要使用校園卡，為了方便學(xué)生使用，使用校園卡來識(shí)別學(xué)生身份。

（2） 座位查看及預(yù)定。使用者可通過登陸座位管理系統(tǒng)查看座位的使用情況并預(yù)定后一天的空閑的座位。

（3） 退定或保留座位。若使用者在已預(yù)訂的座位之后不需要使用座位，可以在座位管理系統(tǒng)退訂座位。刷卡離開自習(xí)室時(shí)系統(tǒng)提示退出座位還是保留，用戶可自行選擇。

（4） 違規(guī)記錄。對(duì)于多次預(yù)定座位之后沒有使用的用戶，應(yīng)給予一定的限制措施；若在保留的一小時(shí)內(nèi)沒有回到自習(xí)，系統(tǒng)也有相應(yīng)記錄。

（5） 管理員功能。管理員可設(shè)置座位開放、關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)管理自習(xí)室的開放時(shí)間，管理員可以通過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析功能，方便查看自習(xí)室的使用情況，以提出改進(jìn)意見。

2 座位管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 在線預(yù)訂系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本在線訂座系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)框架進(jìn)行設(shè)計(jì)，即表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。在中間層處理業(yè)務(wù)規(guī)則、數(shù)據(jù)訪問即合法性校驗(yàn)等工作。由中間層向外提供接口，用戶頁面通過網(wǎng)頁請(qǐng)求方式與中間層進(jìn)行連接，通過中間層才能與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互。

系統(tǒng)中間層業(yè)務(wù)處理模塊劃分如圖1 所示，系統(tǒng)分為4大模塊，10小模塊，每個(gè)模塊雖然功能各不相同，但相互關(guān)聯(lián)。其中座位信息模塊記錄了座位的使用情況及預(yù)訂情況；用戶信息模塊會(huì)對(duì)用戶合法性進(jìn)行校驗(yàn)，識(shí)別用戶身份；違規(guī)記錄模塊記錄了用戶的誠信額度，違規(guī)占座次數(shù)達(dá)到一定限度后系統(tǒng)將禁止用戶在一段時(shí)間內(nèi)預(yù)定座位；門禁系統(tǒng)模塊主要記錄從門禁系統(tǒng)收集的用戶對(duì)座位使用情況，包括入座記錄、離座記錄和續(xù)座記錄；管理員管理系統(tǒng)模塊主要記錄了管理員的個(gè)人信息和對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)操作。

2.2 系統(tǒng)硬件組成及工作原理

系統(tǒng)硬件部分主要為門禁系統(tǒng)[8]，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。本設(shè)計(jì)的門禁系統(tǒng)主要由PC機(jī)、串口轉(zhuǎn)換器、和智能門禁控制模塊組成。智能門禁控制模塊是由微控制器、射頻讀卡器、門閘開關(guān)和報(bào)警器4個(gè)部分組成。在門禁系統(tǒng)中，主要利用了RFID（射頻識(shí)別）和串口通信等關(guān)鍵技術(shù)。

根據(jù)門禁控制器低功耗，使用壽命長的特點(diǎn)，選定Philip公司的P87LPC767作為門禁系統(tǒng)的微控制器[9]，主要負(fù)責(zé)對(duì)射頻卡的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理（解碼、組織控制命令等），然后將處理的數(shù)據(jù)信號(hào)傳回PC機(jī)。在設(shè)計(jì)過程中，使用Philip公司的MF RC500芯片作為讀/寫操作芯片。該芯片的工作頻率為13.56 MHz，支持ISO 14443A所有層的通信協(xié)議。結(jié)合MF RC500的特性，選擇小環(huán)天線作為讀卡器天線。

圖1 座位管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

圖2 門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

本系統(tǒng)中使用的RS 232與RS 485都是采用串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，MCU與射頻識(shí)別卡、讀卡器之間連成一個(gè)總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[10?11]，采用了RS 485半雙工通信方式。計(jì)算機(jī)與MCU之間通過串口轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行通信。

2.3 系統(tǒng)主要工作流程設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為門禁系統(tǒng)和座位管理系統(tǒng)兩個(gè)部分，門禁系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)用戶進(jìn)出自習(xí)室的管理及信息收集，座位管理系統(tǒng)不僅要收集門禁系統(tǒng)傳來的用戶信息，還要包括處理用戶對(duì)座位的預(yù)定、退訂等管理功能。

門禁系統(tǒng)工作流程圖如圖3所示。系統(tǒng)上電后首先進(jìn)行初始化，接著系統(tǒng)自動(dòng)檢查是否首次上電，若檢測是首次上電則自動(dòng)調(diào)用默認(rèn)參數(shù)，記錄相關(guān)信息。系統(tǒng)設(shè)定好后，程序開始進(jìn)入循環(huán)狀態(tài)，讀取校園卡信息并通過系統(tǒng)后臺(tái)的座位管理系統(tǒng)對(duì)射頻卡信息做出判斷，判別是有效卡后查看卡片狀態(tài)。若校園卡正常使用，則由PC機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)門禁命令給門禁控制模塊的MCU，由MCU發(fā)送高電平到繼電器，從而控制閘門的開啟；若校園卡因處在掛失或違規(guī)禁用時(shí)間段，則PC機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)報(bào)警命令給門禁控制模塊的MCU，由MCU發(fā)送高電平到繼電器啟動(dòng)報(bào)警。記錄完每次的相關(guān)信息后返回。

圖3 門禁系統(tǒng)工作流程圖

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本座位管理系統(tǒng)是在Microsoft Visual Studio.NET 2010開發(fā)平臺(tái)下開發(fā)的，系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫配置進(jìn)行統(tǒng)一管理。利用SQL Server 2008系統(tǒng)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的查詢、設(shè)置，同時(shí)要負(fù)責(zé)接收從讀卡器傳來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)處理操作。

主要采用實(shí)體關(guān)系圖（E?R圖），UML類圖通過一定的映射規(guī)則得到關(guān)系數(shù)據(jù)庫的模型，每個(gè)數(shù)據(jù)庫表都有一個(gè)對(duì)象類與之對(duì)應(yīng)，對(duì)象的每個(gè)屬性對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫表中的每一列，其主要屬性對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫表的主鍵，對(duì)象類的操作對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)過程和觸發(fā)器。圖書館自習(xí)室座位管理系統(tǒng)主要實(shí)體類包括賬號(hào)信息（Student Account）、用戶信息（Student）、學(xué)生使用座位信息（Student seat）、座位信息（Seat）、座位狀態(tài)（Seat status）、黑名單（Blacklist）、管理員信息（Manager）七張表，數(shù)據(jù)庫E?R圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)庫E?R圖

4 結(jié) 語

本文對(duì)基于RFID的圖書館自習(xí)室座位管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與測試。在設(shè)計(jì)過程中采用了串行通信技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)，將自動(dòng)化識(shí)別技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合，提高了圖書館的服務(wù)質(zhì)量和安全管理水平，特別是座位信息的在線查詢預(yù)訂功能，通過瀏覽器方式為讀者帶來了便利，方便讀者合理安排自習(xí)時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

[1] 王祥斌.基于讀卡器時(shí)分復(fù)用技術(shù)的自習(xí)室座位管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].情報(bào)探索，2011（12）：99?101.

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2 座位管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 在線預(yù)訂系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本在線訂座系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)框架進(jìn)行設(shè)計(jì)，即表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。在中間層處理業(yè)務(wù)規(guī)則、數(shù)據(jù)訪問即合法性校驗(yàn)等工作。由中間層向外提供接口，用戶頁面通過網(wǎng)頁請(qǐng)求方式與中間層進(jìn)行連接，通過中間層才能與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互。

系統(tǒng)中間層業(yè)務(wù)處理模塊劃分如圖1 所示，系統(tǒng)分為4大模塊，10小模塊，每個(gè)模塊雖然功能各不相同，但相互關(guān)聯(lián)。其中座位信息模塊記錄了座位的使用情況及預(yù)訂情況；用戶信息模塊會(huì)對(duì)用戶合法性進(jìn)行校驗(yàn)，識(shí)別用戶身份；違規(guī)記錄模塊記錄了用戶的誠信額度，違規(guī)占座次數(shù)達(dá)到一定限度后系統(tǒng)將禁止用戶在一段時(shí)間內(nèi)預(yù)定座位；門禁系統(tǒng)模塊主要記錄從門禁系統(tǒng)收集的用戶對(duì)座位使用情況，包括入座記錄、離座記錄和續(xù)座記錄；管理員管理系統(tǒng)模塊主要記錄了管理員的個(gè)人信息和對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)操作。

2.2 系統(tǒng)硬件組成及工作原理

系統(tǒng)硬件部分主要為門禁系統(tǒng)[8]，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。本設(shè)計(jì)的門禁系統(tǒng)主要由PC機(jī)、串口轉(zhuǎn)換器、和智能門禁控制模塊組成。智能門禁控制模塊是由微控制器、射頻讀卡器、門閘開關(guān)和報(bào)警器4個(gè)部分組成。在門禁系統(tǒng)中，主要利用了RFID（射頻識(shí)別）和串口通信等關(guān)鍵技術(shù)。

根據(jù)門禁控制器低功耗，使用壽命長的特點(diǎn)，選定Philip公司的P87LPC767作為門禁系統(tǒng)的微控制器[9]，主要負(fù)責(zé)對(duì)射頻卡的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理（解碼、組織控制命令等），然后將處理的數(shù)據(jù)信號(hào)傳回PC機(jī)。在設(shè)計(jì)過程中，使用Philip公司的MF RC500芯片作為讀/寫操作芯片。該芯片的工作頻率為13.56 MHz，支持ISO 14443A所有層的通信協(xié)議。結(jié)合MF RC500的特性，選擇小環(huán)天線作為讀卡器天線。

圖1 座位管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

圖2 門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

本系統(tǒng)中使用的RS 232與RS 485都是采用串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，MCU與射頻識(shí)別卡、讀卡器之間連成一個(gè)總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[10?11]，采用了RS 485半雙工通信方式。計(jì)算機(jī)與MCU之間通過串口轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行通信。

2.3 系統(tǒng)主要工作流程設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為門禁系統(tǒng)和座位管理系統(tǒng)兩個(gè)部分，門禁系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)用戶進(jìn)出自習(xí)室的管理及信息收集，座位管理系統(tǒng)不僅要收集門禁系統(tǒng)傳來的用戶信息，還要包括處理用戶對(duì)座位的預(yù)定、退訂等管理功能。

門禁系統(tǒng)工作流程圖如圖3所示。系統(tǒng)上電后首先進(jìn)行初始化，接著系統(tǒng)自動(dòng)檢查是否首次上電，若檢測是首次上電則自動(dòng)調(diào)用默認(rèn)參數(shù)，記錄相關(guān)信息。系統(tǒng)設(shè)定好后，程序開始進(jìn)入循環(huán)狀態(tài)，讀取校園卡信息并通過系統(tǒng)后臺(tái)的座位管理系統(tǒng)對(duì)射頻卡信息做出判斷，判別是有效卡后查看卡片狀態(tài)。若校園卡正常使用，則由PC機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)門禁命令給門禁控制模塊的MCU，由MCU發(fā)送高電平到繼電器，從而控制閘門的開啟；若校園卡因處在掛失或違規(guī)禁用時(shí)間段，則PC機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)報(bào)警命令給門禁控制模塊的MCU，由MCU發(fā)送高電平到繼電器啟動(dòng)報(bào)警。記錄完每次的相關(guān)信息后返回。

圖3 門禁系統(tǒng)工作流程圖

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本座位管理系統(tǒng)是在Microsoft Visual Studio.NET 2010開發(fā)平臺(tái)下開發(fā)的，系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫配置進(jìn)行統(tǒng)一管理。利用SQL Server 2008系統(tǒng)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的查詢、設(shè)置，同時(shí)要負(fù)責(zé)接收從讀卡器傳來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)處理操作。

主要采用實(shí)體關(guān)系圖（E?R圖），UML類圖通過一定的映射規(guī)則得到關(guān)系數(shù)據(jù)庫的模型，每個(gè)數(shù)據(jù)庫表都有一個(gè)對(duì)象類與之對(duì)應(yīng)，對(duì)象的每個(gè)屬性對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫表中的每一列，其主要屬性對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫表的主鍵，對(duì)象類的操作對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)過程和觸發(fā)器。圖書館自習(xí)室座位管理系統(tǒng)主要實(shí)體類包括賬號(hào)信息（Student Account）、用戶信息（Student）、學(xué)生使用座位信息（Student seat）、座位信息（Seat）、座位狀態(tài)（Seat status）、黑名單（Blacklist）、管理員信息（Manager）七張表，數(shù)據(jù)庫E?R圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)庫E?R圖

4 結(jié) 語

本文對(duì)基于RFID的圖書館自習(xí)室座位管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與測試。在設(shè)計(jì)過程中采用了串行通信技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)，將自動(dòng)化識(shí)別技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合，提高了圖書館的服務(wù)質(zhì)量和安全管理水平，特別是座位信息的在線查詢預(yù)訂功能，通過瀏覽器方式為讀者帶來了便利，方便讀者合理安排自習(xí)時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

[1] 王祥斌.基于讀卡器時(shí)分復(fù)用技術(shù)的自習(xí)室座位管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].情報(bào)探索，2011（12）：99?101.

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2 座位管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 在線預(yù)訂系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本在線訂座系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)框架進(jìn)行設(shè)計(jì)，即表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。在中間層處理業(yè)務(wù)規(guī)則、數(shù)據(jù)訪問即合法性校驗(yàn)等工作。由中間層向外提供接口，用戶頁面通過網(wǎng)頁請(qǐng)求方式與中間層進(jìn)行連接，通過中間層才能與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互。

系統(tǒng)中間層業(yè)務(wù)處理模塊劃分如圖1 所示，系統(tǒng)分為4大模塊，10小模塊，每個(gè)模塊雖然功能各不相同，但相互關(guān)聯(lián)。其中座位信息模塊記錄了座位的使用情況及預(yù)訂情況；用戶信息模塊會(huì)對(duì)用戶合法性進(jìn)行校驗(yàn)，識(shí)別用戶身份；違規(guī)記錄模塊記錄了用戶的誠信額度，違規(guī)占座次數(shù)達(dá)到一定限度后系統(tǒng)將禁止用戶在一段時(shí)間內(nèi)預(yù)定座位；門禁系統(tǒng)模塊主要記錄從門禁系統(tǒng)收集的用戶對(duì)座位使用情況，包括入座記錄、離座記錄和續(xù)座記錄；管理員管理系統(tǒng)模塊主要記錄了管理員的個(gè)人信息和對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)操作。

2.2 系統(tǒng)硬件組成及工作原理

系統(tǒng)硬件部分主要為門禁系統(tǒng)[8]，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。本設(shè)計(jì)的門禁系統(tǒng)主要由PC機(jī)、串口轉(zhuǎn)換器、和智能門禁控制模塊組成。智能門禁控制模塊是由微控制器、射頻讀卡器、門閘開關(guān)和報(bào)警器4個(gè)部分組成。在門禁系統(tǒng)中，主要利用了RFID（射頻識(shí)別）和串口通信等關(guān)鍵技術(shù)。

根據(jù)門禁控制器低功耗，使用壽命長的特點(diǎn)，選定Philip公司的P87LPC767作為門禁系統(tǒng)的微控制器[9]，主要負(fù)責(zé)對(duì)射頻卡的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理（解碼、組織控制命令等），然后將處理的數(shù)據(jù)信號(hào)傳回PC機(jī)。在設(shè)計(jì)過程中，使用Philip公司的MF RC500芯片作為讀/寫操作芯片。該芯片的工作頻率為13.56 MHz，支持ISO 14443A所有層的通信協(xié)議。結(jié)合MF RC500的特性，選擇小環(huán)天線作為讀卡器天線。

圖1 座位管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

圖2 門禁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

本系統(tǒng)中使用的RS 232與RS 485都是采用串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，MCU與射頻識(shí)別卡、讀卡器之間連成一個(gè)總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[10?11]，采用了RS 485半雙工通信方式。計(jì)算機(jī)與MCU之間通過串口轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行通信。

2.3 系統(tǒng)主要工作流程設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為門禁系統(tǒng)和座位管理系統(tǒng)兩個(gè)部分，門禁系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)用戶進(jìn)出自習(xí)室的管理及信息收集，座位管理系統(tǒng)不僅要收集門禁系統(tǒng)傳來的用戶信息，還要包括處理用戶對(duì)座位的預(yù)定、退訂等管理功能。

門禁系統(tǒng)工作流程圖如圖3所示。系統(tǒng)上電后首先進(jìn)行初始化，接著系統(tǒng)自動(dòng)檢查是否首次上電，若檢測是首次上電則自動(dòng)調(diào)用默認(rèn)參數(shù)，記錄相關(guān)信息。系統(tǒng)設(shè)定好后，程序開始進(jìn)入循環(huán)狀態(tài)，讀取校園卡信息并通過系統(tǒng)后臺(tái)的座位管理系統(tǒng)對(duì)射頻卡信息做出判斷，判別是有效卡后查看卡片狀態(tài)。若校園卡正常使用，則由PC機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)門禁命令給門禁控制模塊的MCU，由MCU發(fā)送高電平到繼電器，從而控制閘門的開啟；若校園卡因處在掛失或違規(guī)禁用時(shí)間段，則PC機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)報(bào)警命令給門禁控制模塊的MCU，由MCU發(fā)送高電平到繼電器啟動(dòng)報(bào)警。記錄完每次的相關(guān)信息后返回。

圖3 門禁系統(tǒng)工作流程圖

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本座位管理系統(tǒng)是在Microsoft Visual Studio.NET 2010開發(fā)平臺(tái)下開發(fā)的，系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫配置進(jìn)行統(tǒng)一管理。利用SQL Server 2008系統(tǒng)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的查詢、設(shè)置，同時(shí)要負(fù)責(zé)接收從讀卡器傳來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)處理操作。

主要采用實(shí)體關(guān)系圖（E?R圖），UML類圖通過一定的映射規(guī)則得到關(guān)系數(shù)據(jù)庫的模型，每個(gè)數(shù)據(jù)庫表都有一個(gè)對(duì)象類與之對(duì)應(yīng)，對(duì)象的每個(gè)屬性對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫表中的每一列，其主要屬性對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫表的主鍵，對(duì)象類的操作對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)過程和觸發(fā)器。圖書館自習(xí)室座位管理系統(tǒng)主要實(shí)體類包括賬號(hào)信息（Student Account）、用戶信息（Student）、學(xué)生使用座位信息（Student seat）、座位信息（Seat）、座位狀態(tài)（Seat status）、黑名單（Blacklist）、管理員信息（Manager）七張表，數(shù)據(jù)庫E?R圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)庫E?R圖

4 結(jié) 語

本文對(duì)基于RFID的圖書館自習(xí)室座位管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與測試。在設(shè)計(jì)過程中采用了串行通信技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)，將自動(dòng)化識(shí)別技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合，提高了圖書館的服務(wù)質(zhì)量和安全管理水平，特別是座位信息的在線查詢預(yù)訂功能，通過瀏覽器方式為讀者帶來了便利，方便讀者合理安排自習(xí)時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

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