古智鋒 陳娟

摘 要：隨著學(xué)校規(guī)模擴(kuò)大，以往常用的紙質(zhì)管理、人工管理已經(jīng)難以滿足學(xué)校教學(xué)需求，所以迫切需要一種管理系統(tǒng)來(lái)解決當(dāng)前的問(wèn)題。市面上基于RFID的管理系統(tǒng)比較多，但是由于RFID感應(yīng)距離近，且易受干擾，用在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理中效果不明顯。文章提出使用超高頻RFID技術(shù)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備管理，由于超高頻RFID具有遠(yuǎn)距離及移動(dòng)感應(yīng)的特性，所以能夠捕獲移動(dòng)中的設(shè)備而無(wú)須觸碰特定的感應(yīng)設(shè)備進(jìn)行登記。

關(guān)鍵詞：超高頻RFID;自動(dòng)登記;借還系統(tǒng);uCOSII

一、設(shè)備編號(hào)檢測(cè)記錄機(jī)簡(jiǎn)介

RFID是公認(rèn)最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，目前廣泛應(yīng)用在樓宇管理、倉(cāng)庫(kù)管理、公路交通等各個(gè)領(lǐng)域。設(shè)備編號(hào)檢測(cè)記錄機(jī)主要用于對(duì)檢測(cè)區(qū)設(shè)備編號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和記錄，超高頻RFID使用的是網(wǎng)源超高頻遠(yuǎn)距離讀取一體機(jī)，該一體機(jī)距離遠(yuǎn)，提供串口可以二次開(kāi)發(fā)，可調(diào)節(jié)功率，從而調(diào)節(jié)讀卡距離遠(yuǎn)近，可主動(dòng)讀卡和被動(dòng)讀卡，完全做到不停留讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)，且能自動(dòng)過(guò)濾相同的標(biāo)簽，避免重復(fù)，單卡讀取時(shí)間小于 10MS，具有防碰撞讀取功能，可識(shí)別多個(gè)不同標(biāo)簽，支持串口輸出。

在實(shí)際應(yīng)用中如果有多個(gè)通道可能會(huì)有信號(hào)干擾的問(wèn)題，所以本文所設(shè)計(jì)的設(shè)備檢測(cè)機(jī)對(duì)占地和方位會(huì)提出要求，以最大限度避免干擾的發(fā)生。同時(shí)，由于UHF標(biāo)簽的工作介質(zhì)是電磁波，所以金屬會(huì)對(duì)UHF標(biāo)簽產(chǎn)生很大的影響，金屬不僅會(huì)吸收電磁波而且還會(huì)反射，從而改變電池廠的空間和強(qiáng)度的分布，如果金屬靠近標(biāo)簽貼紙的天線，電磁波會(huì)被反射回來(lái)，還會(huì)與原來(lái)的電磁場(chǎng)相互疊加，從而引起電磁場(chǎng)的減弱。

為避免這個(gè)問(wèn)題，使用了一個(gè)短路環(huán)偶級(jí)子天線模型，并且還加入了一個(gè)阻抗臂，可以通過(guò)調(diào)節(jié)阻抗臂長(zhǎng)度和寬度，達(dá)到調(diào)節(jié)輸入阻抗的目的，從而更好地優(yōu)化天線。

本文所使用的控制器為STM32F103，選用該控制器主要是因?yàn)槠渚邆涠鄠€(gè)串口，可以對(duì)接多個(gè)超高頻RFID讀寫(xiě)器，7個(gè)定時(shí)器使得該控制器在多任務(wù)處理方面變得更加靈活，80個(gè)多功能IO口豐富了它的外圍設(shè)備及擴(kuò)展能力。

二、軟件功能簡(jiǎn)介

本文所述的系統(tǒng)涉及數(shù)據(jù)的讀取、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、打包和發(fā)送。為了得到更好的實(shí)時(shí)性及穩(wěn)定性，采用了uCOSII作為其操作系統(tǒng)。該實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)功能完整，體積小，大部分為C語(yǔ)言代碼，非常適合本文自主設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)。

三、軟件運(yùn)行流程

設(shè)備編號(hào)檢測(cè)記錄機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候首先對(duì)控制器進(jìn)行環(huán)境設(shè)置，初始化時(shí)鐘及內(nèi)存，使控制器能夠獲得最高的時(shí)鐘頻率及正確的內(nèi)存地址，之后uCOS系統(tǒng)會(huì)初始化程序控制塊、事件控制塊等相關(guān)功能，再對(duì)超高頻RFID讀取器進(jìn)行初始化設(shè)定，將超高頻RFID設(shè)置為外部控制讀卡功能，對(duì)無(wú)線發(fā)送模塊24L01進(jìn)行初始化，設(shè)置發(fā)射地址為約定的地址，允許 AUTO ACK，設(shè)置接收通道及配置重發(fā)次數(shù)，之后創(chuàng)建任務(wù)，通過(guò)設(shè)定優(yōu)先級(jí)方式?jīng)Q定任務(wù)的調(diào)度順序，啟動(dòng)調(diào)度器，任務(wù)中通過(guò)OSTimeDly（）、信號(hào)量等方式令當(dāng)前任務(wù)釋放CPU的控制權(quán)，各個(gè)任務(wù)間的同步將由uCOS中的信號(hào)量、消息郵箱來(lái)完成。

本文描述了基于超高頻RFID技術(shù)的設(shè)備借還系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案，介紹了該系統(tǒng)的工作流程，以u(píng)COS作為其操作系統(tǒng)，將硬件工作流程作為任務(wù)進(jìn)行控制，這樣的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了后續(xù)在擴(kuò)展功能的同步工作，同時(shí)使得該軟件系統(tǒng)變得更加健壯和安全。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和使用，不但解決了日后教學(xué)設(shè)備的管理問(wèn)題，還向智慧教室的建設(shè)邁進(jìn)了一步，同時(shí)成了教學(xué)工作中實(shí)踐的一部分。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：廣州大學(xué)華軟軟件學(xué)院科學(xué)研究、教育教學(xué)研究項(xiàng)目“基于超高頻RFID實(shí)驗(yàn)室課堂設(shè)備借還系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)”（ky201813）。

作者簡(jiǎn)介：古智鋒（1989—），男，廣東梅州人，助理實(shí)驗(yàn)師，本科，研究方向：電子與通訊;

陳娟（1991—），女，廣東梅州人，中小學(xué)二級(jí)教師，本科，研究方向：小學(xué)科學(xué)。