張萃珍

摘 要：本文設(shè)計了一種實用的基于射頻識別技術(shù)的實驗室管理系統(tǒng)，該實驗室管理系統(tǒng)由上位機和下位機兩部分組成。首先介紹了系統(tǒng)的整體設(shè)計和管理流程，然后給出了系統(tǒng)的測試結(jié)果，以期為相關(guān)學(xué)者的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：RFID技術(shù);實驗室管理系統(tǒng);上位機;下位機

中圖分類號：TP311.52文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）19-0019-03

Abstract ： In this paper， a practical laboratory management system based on RFID technology was designed. The laboratory management system is composed of host computer and slave computer. This paper first introduced the overall design and management process of the system， and then gave the test results of the system， in order to provide reference for related scholars.

Keywords ： RFID technology;laboratory management system;host computer;slave computer

近年來，教育改革的呼聲越來越高，校園信息化建設(shè)的訴求也越來越急迫。但目前，多數(shù)高校的實驗室管理仍采用人工管理的方式，耗費大量人力、物力，管理效益不高，靈活性差，安全性也有所不足，無法適應(yīng)時代發(fā)展的腳步。為適應(yīng)新時代的發(fā)展，各高校應(yīng)實行實驗課程改革，滿足學(xué)生對課余實驗室的渴望，有計劃地實行實驗室的對外開放。為了實現(xiàn)本目的，本文基于無線射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）設(shè)計了一種新的實驗室管理系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)的實驗室管理方式，節(jié)省了人力資源。

1 RFID技術(shù)簡介

RFID技術(shù)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，其通過無線電信號來識別目標(biāo)對象并獲取數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)。此外，在識別過程中，系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間無須建立機械或者光學(xué)接觸，可工作于各種惡劣環(huán)境。一套完整的RFID系統(tǒng)包括電子標(biāo)簽、閱讀器和應(yīng)用軟件三部分。RFID技術(shù)的工作原理是無線電的信號通過調(diào)成無線電頻率的電磁場，電子標(biāo)簽進入磁場后，如果接收到閱讀器發(fā)出的射頻信號，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，或者由電子標(biāo)簽主動發(fā)送某一頻率的信號，閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理[1]。

2 實驗室管理系統(tǒng)的整體設(shè)計

基于RFID技術(shù)的實驗室管理系統(tǒng)主要包括兩個部分：下位機和上位機。下位機的主要功能是顯示和采集數(shù)據(jù)，是產(chǎn)品的硬件部分;上位機的功能是管理用戶信息和分析數(shù)據(jù)，是產(chǎn)品的軟件部分[2]。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 下位機硬件部分

2.1.1 射頻卡，即非接觸IC卡。射頻卡內(nèi)的讀寫器天線利用電感耦合產(chǎn)生感應(yīng)電流，為射頻卡提供電源，并將卡內(nèi)數(shù)據(jù)信息發(fā)射給讀卡器，保證功率匹配，并提供足夠的帶寬，保證傳輸無失真數(shù)據(jù)。

2.1.2 讀卡器。這里采用RFID-RC522讀卡器。芯片的接收器通過強大和高效的解調(diào)譯碼電路處理接收到的信號，并由單片機對讀出的卡內(nèi)信息進行處理，在液晶屏上完成信息顯示。

2.1.3 單片機。單片機是在一塊集成電路上把CPU、存儲器、定時器/計數(shù)器及多種形式的I/O接口集成在一起而構(gòu)成的微型計算機[3]。本設(shè)計采用AT89C52單片機，由ATMEL公司生產(chǎn)，可應(yīng)用于各種控制場合。

2.1.4 LCD液晶顯示屏。LCD液晶顯示屏主要用來顯示學(xué)生的相關(guān)信息。

2.2 上位機軟件部分

上位機部分是實驗室管理系統(tǒng)的管理軟件，用于記錄下位機采集到的數(shù)據(jù)，如學(xué)生進出實驗室的時間。用戶也可以登錄管理系統(tǒng)查看自己進出的時間。用戶登錄密碼設(shè)定了6位字符，用戶登錄后可根據(jù)自己的情況修改密碼。上位機的設(shè)計基于現(xiàn)有電腦系統(tǒng)即可。上位機利用的編程語言為VB語言。VB，即Visual Basic，是一款由微軟開發(fā)的包含協(xié)助開發(fā)環(huán)境的事件驅(qū)動編程語言。同時，上位機系統(tǒng)使用Access數(shù)據(jù)庫。Access數(shù)據(jù)庫是由微軟發(fā)布的關(guān)聯(lián)式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，一是可以用來存儲數(shù)據(jù)，二是可用來進行數(shù)據(jù)分析，三是可以用來開發(fā)軟件[4]。

上位機的數(shù)據(jù)庫包括用戶個人信息（姓名、學(xué)號、班級、卡號等信息）以及刷卡時間信息。本文展示了兩名用戶的信息，如圖2所示。

3 系統(tǒng)工作流程設(shè)計

實驗室管理系統(tǒng)可以一直維持工作狀態(tài)，便于學(xué)生根據(jù)自己的時間安排到實驗室參加活動。實驗室管理系統(tǒng)工作流程具體如圖3所示。

實驗室管理系統(tǒng)工作時，讀卡感應(yīng)模塊紅燈亮起。當(dāng)用戶要進入實驗室時，根據(jù)顯示屏上的提示信息刷卡即可進入。用戶刷卡時無須接觸讀卡器，在一定范圍內(nèi)，讀卡器就能讀取卡內(nèi)信息。讀卡器接收到卡內(nèi)數(shù)據(jù)信息時，指示燈亮起，表示刷卡有效，同時信息會在液晶屏上顯示，用戶可對照檢查自己的信息是否存在錯誤。下位機采集完數(shù)據(jù)后，會將信息發(fā)送到上位機進行分析，上位機軟件會自動記錄信息，記錄內(nèi)容包括進出時間、姓名、專業(yè)、班級等。此外，上位機可生成數(shù)據(jù)報表供學(xué)校師生查看。當(dāng)卡內(nèi)信息無效時，指示燈不會亮起，同時顯示屏不會有信息顯示，這時用戶要檢查射頻卡是否有誤。

4 測試結(jié)果

實踐證明，基于RFID技術(shù)的實驗室管理系統(tǒng)系統(tǒng)運行良好，實現(xiàn)了信息化管理實驗室的目的，學(xué)生持射頻卡刷卡進出實驗室，實驗室系統(tǒng)會記錄相關(guān)信息;實現(xiàn)了人機交流，大大節(jié)約了人力成本，方便了學(xué)校的管理。

上位機界面簡潔，學(xué)生可以通過輸入學(xué)號、密碼等個人信息登錄管理界面，進行個人信息查詢和修改。上位機的登錄界面如圖4所示。

上位機的用戶查詢界面如圖5所示，用戶可以在界面上看到班級、姓名、學(xué)號，下方記錄的是刷卡時間，方便操作。

上位機從下位機接收到數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)有效時會顯示IC卡的卡號和學(xué)生姓名，隨后會在數(shù)據(jù)庫的list中產(chǎn)生一條記錄，管理教師可以直接從數(shù)據(jù)庫查看出入實驗室的學(xué)生信息，如圖6所示。

5 結(jié)語

本文設(shè)計了一款基于RFID技術(shù)的實驗室管理系統(tǒng)，利用射頻卡，刷卡方便，且芯片內(nèi)置，芯片不容易受到外界的破壞。射頻卡可用校園卡，節(jié)省成本。系統(tǒng)的核心是上位機部分，上位機界面簡潔實用，操作便捷，方便數(shù)據(jù)的記錄和查看。該系統(tǒng)不僅可以用于實驗室，還可以用于學(xué)生宿舍、圖書館、游泳池等場所，有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻：

[1]周細義，任亞運，肖祥，等.RFID技術(shù)在實驗室管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].湖南理工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2013（3）：40-44.

[2]陳杰，應(yīng)時彥，朱華.基于MFRC522的RFID讀卡器設(shè)計[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014（6）：616-620.

[3]李丹.基于RFID技術(shù)的實驗室管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].微型電腦應(yīng)用，2016（3）：40-41.

[4]唐琳.基于RFID的開放實驗室管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2019（12）：135-136.