基于RFID的云存儲(chǔ)高校體測(cè)系統(tǒng)

2018-07-27 01:30:36馬博文喬宏飛李剛

電子制作 2018年13期

馬博文，喬宏飛，李剛

（湖北文理學(xué)院物理與電子工程學(xué)院，湖北襄陽(yáng)，441053）

0 引言

如今，在物聯(lián)網(wǎng)的概念的傳播，并且在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的擴(kuò)展和延伸，使得“人-物-物-人”的交互更加頻繁，更加便利。在校園中，各大高校都把加強(qiáng)學(xué)生體測(cè)管理放在首位，并把鍛煉體測(cè)作為學(xué)生綜合素質(zhì)考核的一個(gè)重要指標(biāo)。本文提出一種“基于RFID的高校體測(cè)系統(tǒng)”，該套系統(tǒng)基于信息安全的互聯(lián)網(wǎng)云存儲(chǔ)技術(shù)，通過(guò)云服務(wù)器上的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄并儲(chǔ)存學(xué)生的信息和體測(cè)管理，并使用STM32單片機(jī)進(jìn)行與服務(wù)器的相互通信，同時(shí)將體測(cè)信息進(jìn)行交互。此系統(tǒng)與傳統(tǒng)的體測(cè)打卡系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)可以在云端實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、更新，并且實(shí)時(shí)上傳到網(wǎng)絡(luò)，便于學(xué)生查詢自己的成績(jī)，此系統(tǒng)的上位機(jī)與終端交互的更加靈活，并且提高了體測(cè)錄入和查詢、學(xué)生信息識(shí)別等的自動(dòng)化程度。

1 高校體測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)

基于RFID的高校體測(cè)系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容分為軟件處理（上位機(jī)）、硬件控制（下位機(jī)）兩個(gè)部分。軟件處理的含有與服務(wù)器的信息交互、與硬件的信息傳輸、學(xué)生信息的識(shí)別和管理等。該軟件需要進(jìn)過(guò)net平臺(tái)通過(guò)QT應(yīng)用程序語(yǔ)言開發(fā)進(jìn)行編程，并且傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存。硬件需STM32作為主控芯片，把通過(guò)RFID技術(shù)把智能卡的信息傳輸?shù)椒?wù)器，并且在屏幕上顯示。以下是對(duì)該套架構(gòu)的詳細(xì)介紹。

■1.1 系統(tǒng)軟件功能詳細(xì)介紹

如圖1所示，上位機(jī)在服務(wù)器上注冊(cè)好學(xué)生的基本信息后，進(jìn)行與磁卡的映射。每當(dāng)磁卡從終端射頻掃描后將信息記錄上傳到服務(wù)器，對(duì)服務(wù)器進(jìn)行自動(dòng)同步并把信息更新網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的頁(yè)面，之后把更新后的體測(cè)的信息同步到上位機(jī)軟件上。此時(shí)，學(xué)生在體測(cè)之后，可以立即通過(guò)賬號(hào)進(jìn)入網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行體測(cè)記錄查詢，并且管理員可以將全體學(xué)生體測(cè)記錄直接導(dǎo)出到Excel文件中，省去了人工輸入的不便。

■1.2 系統(tǒng)硬件功能詳細(xì)介紹

下位機(jī)就是服務(wù)終端，下位機(jī)模塊包括高性能的單片機(jī)控制系統(tǒng)、RFID射頻控制模塊、射頻控制模塊、安全的藍(lán)牙模塊，在上位機(jī)編輯學(xué)生的卡號(hào)信息，通過(guò)射頻控制模塊與磁卡接近采集學(xué)生數(shù)據(jù)，并記錄體測(cè)信息，經(jīng)過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)的高效信息處理后，通過(guò)藍(lán)牙模塊將體測(cè)記錄上傳到云端服務(wù)器。

圖1 上位機(jī)軟件功能拓?fù)鋱D

2 系統(tǒng)軟件及硬件設(shè)計(jì)

■2.1 上位機(jī)軟件功能詳細(xì)實(shí)現(xiàn)

(1)上位機(jī)主界面顯示的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本文中上位機(jī)軟件是由核心多平臺(tái)的C++為Qt語(yǔ)言為程序框架編寫創(chuàng)建的。本文通過(guò)“ui->textBrowser->setOpenExternalLinks(true);”函數(shù)進(jìn)行服務(wù)器的連接，管理員打開上位機(jī)界面，彈出對(duì)話框，在輸入之前設(shè)定的用戶名和密碼后，進(jìn)入上位機(jī)的界面，選擇相應(yīng)的串口號(hào)，選擇“連接”后，便能將終端錄入的體測(cè)記錄上傳到上位機(jī)，從而進(jìn)行記錄、儲(chǔ)存。連接服務(wù)器彈窗如圖2。當(dāng)終端將體測(cè)記錄上傳到服務(wù)器后，通過(guò)函數(shù)“bool LinkServerDial og::createConnection()；”建立云數(shù)據(jù)庫(kù)連接，并且實(shí)時(shí)更新顯示學(xué)生體測(cè)信息。

圖2 連接服務(wù)器彈窗

上位機(jī)體測(cè)記錄的有效性通過(guò)函數(shù)“void Details Dialog::query()；”進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)函數(shù)“void Details Dialog::exportFile()；”來(lái)導(dǎo)出報(bào)表，并生成Excel文件。

主界面部分代碼如下：

ui->setupUi(this); // 顯示界面

void MainWindow::studentManage()；

//打開學(xué)生管理對(duì)話框

void MainWindow::studentManageClosed()；

//關(guān)閉學(xué)生管理對(duì)話框

(2)上位機(jī)部分功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

該上位機(jī)具有查詢體測(cè)記錄、記錄打卡次數(shù)、導(dǎo)出體測(cè)報(bào)表等功能，部分功能的主要程序如下：

void MainWindow::detailsQuery() // 打卡查詢對(duì)話框

{DetailsDialog dialog(this);

dialog.exec();}

void MainWindow::recordStart() // 開始記錄

{QSqlQuery query;

query.exec(“begin”);}

void MainWindow::saveFile() // 保存文件

{ QStringfileName = QFileDialog::getSaveFileName(this, tr(“Excel file”),

qApp->applicationDirPath (), tr(“Excel Files(＊.xlsx)”));

if (fileName.isEmpty())

{return;}

ExcelEngine excel(fileName);

excel.Open();

excel.SaveDataFrTableView(ui->tableView);

//導(dǎo)出報(bào)表

excel.Close();}

圖3 位機(jī)終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

■2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及詳細(xì)實(shí)現(xiàn)

通過(guò)硬件設(shè)計(jì)將在服務(wù)器編輯學(xué)生信息，同步添加并保存學(xué)生卡的信息，通過(guò)RFID控制模塊進(jìn)行采集、記錄后，將學(xué)生體測(cè)記錄通過(guò)服務(wù)器上傳到上位機(jī)。該系統(tǒng)硬件部分為操場(chǎng)起點(diǎn)和終點(diǎn)的無(wú)人監(jiān)管平臺(tái)設(shè)計(jì)，低功耗以及穩(wěn)定性和安全性是我們要考慮的實(shí)現(xiàn)部分，如圖3是下位機(jī)終端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，主要包含以下幾個(gè)部分。

由圖可知，本文單片機(jī)控制系統(tǒng)選用STM32F103CBT6單片機(jī)，此單片機(jī)基于ARM Cortex-M3內(nèi)核微控制器性能出色，在同類產(chǎn)品中性能突出。該芯片能提供強(qiáng)大的計(jì)算和控制能力，同時(shí)消耗很低的能量，并為整套系統(tǒng)需要低功耗的升降壓管理方案。體測(cè)卡使用射頻控制模塊RC522RFID讀卡模塊讀取，MFRC522是非接觸式通信中高集成度讀寫卡芯片，也是低電壓、體積小、性價(jià)比高芯片。對(duì)于觸屏控制系統(tǒng)是選用HMI組態(tài)串口屏，并將做好的界面通過(guò)串口與終端設(shè)備進(jìn)行交互，再由單片機(jī)系統(tǒng)控制，從而在組態(tài)屏顯示出來(lái)。再通過(guò)設(shè)計(jì)的按鍵控制選項(xiàng)，選項(xiàng)包括打開界面、項(xiàng)目信息、團(tuán)隊(duì)信息，如圖4所示。

■2.3 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)

互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)是基于Apache，云服務(wù)器用于提供管理員管理學(xué)生體測(cè)信息，也可以學(xué)生通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)登陸查詢自己的打卡信息。通過(guò)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)與軟件端的遠(yuǎn)程訪問，并且可將服務(wù)器的信息表現(xiàn)在網(wǎng)站上。服務(wù)器功能介紹如圖5所示。

圖4 下位機(jī)主界面

圖5 服務(wù)器功能介紹

(1)網(wǎng)頁(yè)賬號(hào)登錄頁(yè)面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

學(xué)生使用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器查詢信息進(jìn)入系統(tǒng)登錄界面，通過(guò)輸入賬號(hào)和密碼進(jìn)行登錄，網(wǎng)頁(yè)源碼通過(guò)判斷賬號(hào)和密碼是否匹配，若匹配則進(jìn)入查詢界面，若不匹配則提示“密碼錯(cuò)誤”。登錄界面代碼如下：

學(xué)生打卡管理系統(tǒng)

(2)其他部分功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

為了使系統(tǒng)使用更加靈活，用戶賬號(hào)輸入正確后，通過(guò)“$con = mysql_connect;”連接到云數(shù)據(jù)庫(kù)讀取表中體測(cè)記錄的有效條數(shù)。登錄界面設(shè)置的其他功能還有團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目介紹、時(shí)間顯示等。