基于RFID技術(shù)的圖書(shū)館管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、-. z.基于RFID技術(shù)的圖書(shū)館管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)* *班級(jí)摘要：詳細(xì)說(shuō)明了基于R FID 技術(shù)設(shè)計(jì)的數(shù)字化高校智能圖書(shū)館管理系統(tǒng)的工作原理及其整體構(gòu)造。該系統(tǒng)的圖書(shū)與借閱證使用RFID標(biāo)簽，通過(guò)在每個(gè)書(shū)架一側(cè)安置終端自助借還機(jī)，學(xué)生可多節(jié)點(diǎn)自助借還書(shū)籍，從而防止了頂峰期的前臺(tái)擁堵；同時(shí)，要求讀者將已借書(shū)籍還至指定書(shū)架，規(guī)了學(xué)生的借還行為，節(jié)省了館員整理上架的工作量，更好地提高了圖書(shū)流通管理和典藏管理的工作效率。該系統(tǒng)將進(jìn)出口分膈為兩個(gè)通道，高校學(xué)生可攜帶圖書(shū)館書(shū)籍進(jìn)入館閱讀，帶出時(shí)需在出口處檢測(cè)機(jī)進(jìn)展檢驗(yàn)書(shū)籍，可方便學(xué)生準(zhǔn)備考試及閱讀，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)放化、規(guī)化、智能化的高校圖書(shū)館管理，具有平安、可靠、

2、方便、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵字：RFID；自助借還；開(kāi)放化；物聯(lián)網(wǎng)智能圖書(shū)館；平安可靠目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc422603538 1系統(tǒng)工作原理 PAGEREF _Toc422603538 h 3 HYPERLINK l _Toc422603539 1.1進(jìn)館工作原理 PAGEREF _Toc422603539 h 3 HYPERLINK l _Toc422603540 1.2出館工作原理 PAGEREF _Toc422603540 h 3 HYPERLINK l _Toc422603541 2硬件組成 PAGEREF _Toc422603541 h

3、3 HYPERLINK l _Toc422603542 2.1自助借還機(jī)硬件 PAGEREF _Toc422603542 h 3 HYPERLINK l _Toc422603543 2.2圖書(shū)館系統(tǒng)柜臺(tái)工作站及出口檢測(cè)站主機(jī)硬件 PAGEREF _Toc422603543 h 3 HYPERLINK l _Toc422603544 3程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc422603544 h 3 HYPERLINK l _Toc422603545 3.1讀卡器模塊中的控制程序 PAGEREF _Toc422603545 h 3 HYPERLINK l _Toc422603546 3.2數(shù)據(jù)

4、庫(kù)管理程序 PAGEREF _Toc422603546 h 3 HYPERLINK l _Toc422603547 4結(jié)語(yǔ) PAGEREF _Toc422603547 h 31系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)局部主要包括終端自助借還機(jī)模塊、圖書(shū)管理系統(tǒng)效勞器、柜臺(tái)工作站、出口檢測(cè)站。整個(gè)圖書(shū)館的RFID智能管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件包括智能流通標(biāo)簽初始化轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、柜臺(tái)工作站應(yīng)用功能集成系統(tǒng)、讀書(shū)自助借還書(shū)系統(tǒng)、出口檢測(cè)系統(tǒng)。圖1所示是其系統(tǒng)原理圖。高校圖書(shū)館智能管理系統(tǒng)以一個(gè)書(shū)架為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)以RFID讀寫(xiě)器為主的終端自助借還機(jī)進(jìn)展指定書(shū)架借還操作，并通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊同步至效勞器，實(shí)時(shí)掛脫鉤學(xué)生與書(shū)籍信息，完成自助借

5、還書(shū)過(guò)程。在出口設(shè)置的檢測(cè)時(shí)機(jī)對(duì)帶出的圖書(shū)館書(shū)籍進(jìn)展二次檢測(cè)，判斷是否已在書(shū)架終端自助借還機(jī)處登記借出。圖1 系統(tǒng)原理圖1.1進(jìn)館工作原理本系統(tǒng)旨在打造開(kāi)放式智能圖書(shū)館，在人口處不設(shè)門(mén)禁，可攜帶已借圖書(shū)館書(shū)籍進(jìn)入館閱讀，解除了普通圖書(shū)館對(duì)帶入書(shū)籍的限制，方便了學(xué)生準(zhǔn)備考試和復(fù)習(xí)閱讀。借書(shū)時(shí)，學(xué)生可在柜臺(tái)工作站輸入書(shū)籍名稱或編號(hào)，以查詢書(shū)籍狀態(tài)(是否可借)和所在書(shū)架號(hào)。該書(shū)架配備的自助借還機(jī)在待機(jī)狀態(tài)顯示操作步驟，借書(shū)先刷借閱證，讀取學(xué)生信息，再刷書(shū)籍標(biāo)簽，讀取書(shū)籍信息 (書(shū)籍名和所在書(shū)架號(hào))并打包成 32 位編碼通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)，從而將書(shū)籍與借書(shū)人信息掛鉤。還書(shū)則需要到指定書(shū)架只刷

6、書(shū)籍標(biāo)簽，與書(shū)架特定編號(hào)同樣打包成 32 位編碼通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)，將書(shū)籍與借書(shū)人信息掛鉤。此時(shí)可能有忙、操作失敗、操作成功等三種信息情況返回并通過(guò)液晶顯示：其中，忙表示數(shù)據(jù)庫(kù)正被占用，可5S刷新一次，5次忙則返回待機(jī)狀態(tài)；操作失敗表示超出借閱限額、操作順序錯(cuò)誤或未在指定書(shū)架操作；操作成功則表示借書(shū)成功或還書(shū)成功，并顯示該借閱證中已借書(shū)籍?dāng)?shù)量和還能借書(shū)數(shù)量。本系統(tǒng)的借還書(shū)流程如圖2所示。圖2 借還書(shū)流程圖1.2出館工作原理假設(shè)讀卡器掃描不到任何書(shū)籍的標(biāo)簽信息，即表示此人沒(méi)有借書(shū)，可以通行；假設(shè)攜帶圖書(shū)館書(shū)籍，可能為已借出書(shū)籍帶入館閱讀；假設(shè)為未借狀態(tài)，則需要到指定書(shū)架自助借還機(jī)處進(jìn)展

7、借閱登記方能通行。圖3所示是系統(tǒng)的出口設(shè)置檢測(cè)流程。圖4所示是該圖書(shū)館的人員出館數(shù)據(jù)庫(kù)更新流程。圖3 出館流程圖4 人員出館數(shù)據(jù)庫(kù)更新流程2硬件組成硬件組成主要包括自助借還機(jī)硬件和圖書(shū)館系統(tǒng)柜臺(tái)工作站及出口檢測(cè)站主機(jī)硬件。2.1自助借還機(jī)硬件本系統(tǒng)的自助借還機(jī)主要由主控MCU、液晶顯示、無(wú)線收發(fā)模塊和射頻讀寫(xiě)芯片、天線及匹配電路組成。主控MCU采用STM32，主要提供對(duì)射頻讀寫(xiě)芯片、液晶顯示以及無(wú)線模塊收發(fā)的控制操作。射頻讀寫(xiě)芯片采用RC522，利用先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念，完全集成了在l3.56MHz下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議，支持ISO14443A的多層應(yīng)用。它負(fù)責(zé)接收主控MCU的

8、控制信息并完成與RFID標(biāo)簽的通信操作。為了發(fā)送、接收穩(wěn)定的高頻信號(hào)，射頻讀寫(xiě)芯片要通過(guò)高頻濾波電路與天線局部連接。天線局部，包括線圈及匹配電路為讀寫(xiě)模塊實(shí)現(xiàn)射頻通信必不可少的一局部。讀寫(xiě)模塊要依靠天線產(chǎn)生的磁通量為RFID卡提供電源，在讀寫(xiě)模塊與RFID卡之間傳送信息。液晶使用12864，四行顯示分別為高校智能圖書(shū)館自助借還系統(tǒng)、*、書(shū)籍名、狀態(tài)。無(wú)線收發(fā)模塊采用LSDRF4310N01無(wú)線模塊，它是基于TI射頻集成芯片CCll01的射頻模塊，是一款商陛能射頻收發(fā)器，可廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合的短距離無(wú)線通信領(lǐng)域。自助借還機(jī)具有體積小、功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。圖5所示是自助借還機(jī)的

9、硬件框圖。圖5 自助借還機(jī)硬件框圖2.2圖書(shū)館系統(tǒng)柜臺(tái)工作站及出口檢測(cè)站主機(jī)硬件本系統(tǒng)以STM32為主板連接無(wú)線模塊、網(wǎng)絡(luò)接口、柜臺(tái)工作站的PC上位機(jī)、出口檢測(cè)讀卡器以及作數(shù)據(jù)庫(kù)的SD卡。圖6所示是系統(tǒng)主機(jī)硬件框圖。圖6 主機(jī)硬件局部3程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)主要包括讀卡器模塊中的控制程序和數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序。3.1讀卡器模塊中的控制程序通過(guò)對(duì)主控MCU的編程，控制射頻讀寫(xiě)芯片根據(jù)ISO/IEC4443協(xié)議與RFID卡進(jìn)展射頻通信，完成對(duì)RFID卡的各種操作以函數(shù)形式合理封裝，供二次開(kāi)發(fā)的用戶調(diào)用?？刂瞥绦蛑饕型ㄐ盼帐?、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收中斷效勞、譯碼糾錯(cuò)、RC522通信、讀數(shù)據(jù)以及控制液晶顯示，

10、所有控制程序采用單片機(jī)C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。3.2數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序主要完成數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)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(lái)的數(shù)據(jù)并進(jìn)展相應(yīng)處理操作，數(shù)據(jù)庫(kù)管理程序用C語(yǔ)言編寫(xiě)。數(shù)據(jù)庫(kù)的建立：在數(shù)據(jù)庫(kù)中建兩表，一記錄館藏書(shū)籍信息，另一記錄個(gè)人資料及其圖書(shū)借閱情況。館藏書(shū)籍信息表由書(shū)籍標(biāo)簽序列號(hào)、名稱、所在書(shū)架號(hào)、作者、出版日期及借閱狀態(tài)等字段組成；個(gè)人資料及其圖書(shū)借閱情況表由*、照片及所借書(shū)籍名稱、序列號(hào)、所在書(shū)架號(hào)、借閱時(shí)間、期限、允許再次借閱的書(shū)籍?dāng)?shù)目、出入館狀態(tài)等字段組成。兩表都可以在有權(quán)限的條件下進(jìn)展添加、修改、刪除等操作；查詢則不設(shè)權(quán)限，可按*、書(shū)籍名稱、序列號(hào)、索書(shū)號(hào)等進(jìn)展查詢。數(shù)據(jù)接收及處理：讀取數(shù)據(jù)由后臺(tái)線程完成，線程在程序運(yùn)行時(shí)即創(chuàng)立。讀卡器傳來(lái)的數(shù)據(jù)存放在程序緩沖區(qū)中，此緩沖區(qū)已在程序初始化時(shí)分配。旦檢測(cè)到程序緩沖區(qū)中有數(shù)據(jù)就對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展讀取，并經(jīng)處理后寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)中。4結(jié)語(yǔ)本系統(tǒng)一次性投入本錢(qián)比擬低，而且能夠很好地和現(xiàn)有的圖書(shū)館系統(tǒng)融合。以射頻識(shí)別技術(shù)為主實(shí)現(xiàn)高效借還，節(jié)約人力。在各書(shū)架都能實(shí)現(xiàn)自助借還書(shū)，防止長(zhǎng)時(shí)