基于無源電子標簽的物品信息管理系統(tǒng)

1、 2017 屆本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 基于無源電子標簽的物品信息管理系統(tǒng) 學 院 電氣與自動化工程學院 專 業(yè) 自動化（32） 班 級 ZB62151 學 號 ZB6215150 姓 名 孫 鈺 校內導師 李智超 職 稱 副教授 2017年 05 月 08日基于無源電子標簽的物品信息管理系統(tǒng)摘 要傳統(tǒng)物品信息管理主要采取的是人工記錄和手動黏貼便簽的方式，在傳統(tǒng)的物品信息管理模式下，一旦出現(xiàn)了記錄錯誤或標簽文字信息丟失的情況，就會造成物品信息的混亂和丟失。因此，本課題設計了基于RFID的智能物品信息管理系統(tǒng)，旨在提高物品信息管理的效率性和安全性。本文主要分析了基于RFID智能物品信息管理系

2、統(tǒng)的組成要件，如讀卡器、下位機軟件開發(fā)、LCD液晶顯示等；運用labVIEW上位機分析了RFID卡的注冊和注銷；文中給出了設計系統(tǒng)的電路原理圖、軟件設計程序圖、流程圖等。著重分析了Arduino單片機和RFID-RC522高頻讀卡器頻模塊的連接電路；單片機最小系統(tǒng)等。對RFID系統(tǒng)分析設計出一個簡易模擬實物系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)對于已經注冊過的射頻卡，通過讀卡器讀取卡片攜帶的信息，并通過顯示屏將讀取到的信息讀取出來。關鍵詞：物品信息管理系統(tǒng) 無源電子標簽 labVIEW Arduinomanagement information system based on passive electronic t

3、agAbstractTraditional items information management is mainly taken by manual recording and manual sticky note way, in the traditional item information management mode, once there is a record error or label text information is lost, it will cause the goods information confusion and loss. Therefore, t

4、his paper designs an intelligent information management system based on RFID, which aims to improve the efficiency and security of item information management. This paper mainly analyzes the components of information management system based on RFID intelligent items, such as card reader, lower compu

5、ter software development, LCD liquid crystal display, etc .; using labVIEW PC analysis of RFID card registration and cancellation; the paper gives the design of the system Circuit schematics, software design program diagram, flow chart and so on. Focusing on the Arduino microcontroller and RFID-RC52

6、2 high-frequency card reader frequency module connection circuit; single-chip minimum system.The analysis and design of a simple simulation system of RFID system, can be achieved for RF has been registered card through the card reader card carrying information, and through the display will read the

7、information read out.Key words: baggage sorting system passive electronic tag labVIEW ArduinoI目 錄1.引 言11.1 物品信息管理系統(tǒng)的背景11.2本課題需要完成的任務21.3本課題設計的主要內容22. 系統(tǒng)方案設計32.1 物品信息管理系統(tǒng)概述32.1.2 物品信息管理系統(tǒng)功能32.1.3 物品信息管理系統(tǒng)的優(yōu)越性32.2 本論文擬解決的關鍵問題與解決方法43.系統(tǒng)硬件設計53.1 Arduino主控電路53.2 讀卡器模塊63.2.1 讀卡器63.2.2 射頻卡73.3 顯示模塊73.4 蜂鳴器

8、電路83.5 串口通信電路94.軟件設計與實現(xiàn)104.1 下位機軟件設計與實現(xiàn)104.1.1 軟件設計整體結構104.1.2 讀寫卡過程及程序設計124.2 上位機軟件設計與實現(xiàn)174.2.1 labVIEW串口通信VI184.2.2 上位機設計184.2.3 注冊、注銷原理205. 系統(tǒng)的調試215.1硬件調試215.2.1 單片機的調試215.2.2 串口通信模塊的調試215.2系統(tǒng)綜合調試21結 論23參考文獻24致 謝25附 錄26III常熟理工學院畢業(yè)設計（論文）1.引 言1.1 物品信息管理系統(tǒng)的背景在我們日常生活中，倉庫、物流運輸、圖書館等地方，物品信息管理是其主要核心組成部分。

9、傳統(tǒng)的物品信息管理都是人工分類，分類工作人員通過肉眼查看物品信息條進行判斷識別物品信息，這種傳統(tǒng)的工作方式不僅工作量十分巨大，而且在人工處理的過程中出錯概率也很高，費時，要是在工作過程中出現(xiàn)信息錯誤將很難確認出錯環(huán)節(jié)。雖然在之后的物品信息管理中，采用了條形碼掃描技術，借助于掃描槍的使用，對物品上的條形碼進行分類和識別，轉變了人眼識別的方式，保障在識別物品信息時的準確性，但是條形碼掃描技術始終離不開人力成本的支出。上世紀八十年代，RFID即射頻識別技術興起，這是一種能夠自動識別且辨識的非接觸式技術，RFID即射頻識別能夠在短時間內快速的識別和捕捉到被測物品的信息。RFID作為一種非接觸式識別技術

10、即相似于傳統(tǒng)的條碼技術，又跟普通的條碼技術有很大的區(qū)別。RFID技術的實現(xiàn)方式是將一個攜帶有物品信息的電子標簽附著在物品上，當帶有電子標簽的物品進入讀寫器的工作區(qū)域時，標簽便采用無線信號，將物品的信息傳送給讀寫器。這種技術方便操控，簡單實用。在工作時采用無線通信，不需要任何接觸，無需人工識別工作就能自動完成，相對于人工識別讀取信息方便了很多。并且它能夠在各種惡劣的環(huán)境下正常工作。RFID主要有以下幾個優(yōu)點：1 可以實現(xiàn)無接觸識別，接收距離遠。2 識別不僅僅快而且還準確，只要標簽進入到讀寫區(qū)域就可以被識別讀取信息。3 移動物品也可以準確識別，無需停止移動。4 穿透性強，可透過紙，布，塑料等非金屬

11、材料進行識別。5 可全天候工作，沒有特殊環(huán)境要求，可以在任何惡劣的環(huán)境下工作。 因此為提高物品信息管理的技術水平，減輕工作人員的勞動強度，節(jié)省勞動成本并解決傳統(tǒng)物品進庫入庫必須由人工記錄檢查的問題，可以采用RFID電子標簽技術對倉庫、圖書館等需要大量存取物品信息的場所的存儲物品信息方式進行改進，實現(xiàn)物品信息自動識別。這樣可以有效的提高倉庫對物品信息管理準確度，并大大的減少了人工成本。在本課題系統(tǒng)研究中中為節(jié)約實驗成本，設計的方案使用的是高頻無源電子標簽，其主要特點是閱讀短，成本低。1.2本課題需要完成的任務根據(jù)無源射頻識別技術設計出一個小型模擬的物品管理系統(tǒng)，總體結構如圖1.1所示。其中系統(tǒng)設

12、計整體包括上、下位機兩個主要模塊，單片機、讀卡器等模塊構成下位機的要件，注冊、串口通信等模塊構成上位機的要件。需要對空白卡片進行注冊并存儲，經過注冊過的卡可以通過讀卡器進行讀取操作，并將物品存儲的信息通過顯示屏顯示出來。對于不需要的卡片信息，也可以注銷處理。注銷后的卡片可以重復使用。圖1.1 系統(tǒng)結構圖1.3本課題設計的主要內容本課題主要基于RFID設計了一套物品信息管理系統(tǒng)，系統(tǒng)設計的目的是為了解決傳統(tǒng)物品信息管理的人工效率低、錄入出錯率高等問題，本管理系統(tǒng)設計的優(yōu)勢在于成本低、智能化、能耗低，避免了人力資源的過度支出和浪費。基于RFID的物品信息管理系統(tǒng)可以自動化地處理物品信息，可以運用在

13、圖書館、倉庫物品的管理中，以此來提高管理的效率和物品信息識別的準確度。同時，基于RFID的物品信息管理系統(tǒng)能夠優(yōu)化人力資源的管理模式，節(jié)約人力資源，降低企業(yè)物品信息管理的成本，也推動了大數(shù)據(jù)時代下的物聯(lián)網建設。本論文的主要工作內容包括以下幾個部分：1 分析硬件的各個組成模塊，以及實現(xiàn)讀卡器模塊與上位機的通信。2 用LabVIEW軟件來設計整個界面，模擬對物品的注冊和注銷。3 完成整個系統(tǒng)的軟件硬件設計，進行調試運行。2. 系統(tǒng)方案設計2.1 物品信息管理系統(tǒng)概述物品信息管理系統(tǒng)的設計需要涉及到信息的儲存、識別、記錄等，本次課題中基于RFID的物品信息管理系統(tǒng)主要利用了EEPROM存儲物品信息的

14、功能，在系統(tǒng)運作前需要提前在記錄卡中輸入相對應的物品信息內容，在進行系統(tǒng)管理和識別時，相應的記錄卡就能被快速地識別出，并在系統(tǒng)的LCD顯示屏中顯示記錄卡中物品的主要信息內容。本系統(tǒng)的硬件部分通過讀卡器讀取卡片，將讀出的卡片信息顯示在顯示器屏幕。通過串口來完成與上位機的通信，其中卡片的注冊注銷是通過上位機LabVIEW來實現(xiàn)的。2.1.1 物品信息管理系統(tǒng)組成控制器、讀卡器、顯示屏等元件構成了物品信息管理系統(tǒng)，在整個系統(tǒng)中，控制器是系統(tǒng)的核心，讀卡器主要負責讀取、驗證、識別卡內的信息，控制器在接收到讀卡器的驗證反饋信息后，將信息內容顯示至顯示屏上。2.1.2 物品信息管理系統(tǒng)功能物品信息管理系統(tǒng)

15、主要實現(xiàn)的是能夠自動識別射頻卡，已經注冊過的物品（卡片）只要在讀卡器的工作范圍內就能自動識別出來并獲取物品所攜帶的信息并在顯示屏上顯示類型。未注冊卡是不能被讀卡器識別的，當未注冊的卡出現(xiàn)在感應區(qū)內時，蜂鳴器就會發(fā)出報警。2.1.3 物品信息管理系統(tǒng)的優(yōu)越性（1）損壞率低。因為采用的是無緣電子標簽，在物品信息進行識別的過程中，電子標簽在進行驗證和識別的過程中，是不與讀卡器進行接觸的，這樣就會降低標簽受損的程度。（2）操作便捷。在實際操作時，電子標簽只需要附著在物品上，不需要有特定的位置方向。使用方便簡單。（3）誤差低。每個電子標簽都有自己獨有的信息，直接通過讀卡器讀取無需人工記錄，減少了人工誤差

16、。（4）利用率高。一張注冊卡可以同時記錄的信息較多，例如企業(yè)物品管理中，同一張注冊卡中可以記錄下同一物品，不同項目的信息。2.2 本論文擬解決的關鍵問題與解決方法本課題基于RFID的物品信息管理系統(tǒng)主要分為上位機和下位機兩大主要模塊，在管理系統(tǒng)的下位機中，包括了單片機、讀卡器、顯示器等模塊，上位機主要實現(xiàn)注冊、串口等功能，讀卡器采用MF RC522芯片，該片體較小、體積較小能夠使得系統(tǒng)在生產和組建、更換的過程中較為方便，并且芯片生產成本低，市場銷售價在50-100元左右，MF RC522芯片作為管理系統(tǒng)中的非接觸式通信要件，能夠模擬虛擬物品來實現(xiàn)智能化的物品信息識別和掃描；顯示模塊采用的是諾基

17、亞5110代替常用的LCD1602，諾基亞5110與LCD1602相比之下，性價比更高，使用和操作簡單，顯示接口的數(shù)量較小，容易分辨和組裝；蜂鳴模塊主要是為了能夠在注冊卡出現(xiàn)錯誤時，提醒使用者出現(xiàn)了識別錯誤，便于工作者在操作管理系統(tǒng)中及時發(fā)現(xiàn)問題。在本次課題系統(tǒng)中增加了上位機模塊，這模塊的意義在于能夠模擬物品信息管理和識別的真實情況，使得使用者能夠遠程操作和工作；系統(tǒng)利用LabVIEW軟件實現(xiàn)了前面板和程序框架圖的設計，包括了對物品信息卡的注冊和注銷，利用數(shù)字0至9來模擬不同物品信息的分類管理。 關鍵問題1 如何處理解決射頻的注冊和注銷工作2 如何獲取射頻卡中的注冊信息3 如何控制顯示模塊以及

18、指示燈 解決方法1 利用labVIEW軟件控制射頻卡的注冊2 利用Arduino技術完成對射頻卡信息的獲取3 利用單片機實現(xiàn)對LCD323.系統(tǒng)硬件設計如圖3.1所示，系統(tǒng)硬件設計中包括了七大要件，其中刷卡模塊、非接觸式IC卡、PC上位機、電源供電、LCD顯示屏、蜂鳴器為獨立要件，Arduino單片機為系統(tǒng)硬件的主要核心。讀卡器模塊RC522可以直接獲取非接觸式射頻卡中的信息，獲取信息的距離約為10公分左右。單片機的主控板所采用的是Arduino技術，這使得單片機具有更多的利用空間和內容資源。arduino單片機刷卡模塊非接觸式IC卡蜂鳴器 電源供電 LCD顯示屏PC端上位機圖3.1硬件設計框

19、架圖3.1 Arduino主控電路本課題設計的管理系統(tǒng)中采用的是基于AVR單片機的Arduino開源軟件開發(fā)平臺，整個系統(tǒng)設計也是以Arduino開源軟件開發(fā)平臺作為主控板。微型處理器是Arduino開源軟件開發(fā)平臺的主要元件，具有低功耗，高性能的特點。它引腳如圖2.2所示。其中，8位雙向I/O口有D0-D7，C0-C7，B0-B7，8位雙向I/O口內有可編程的上拉電阻。圖3.2 Arduino引腳圖與最小系統(tǒng)圖3.2 讀卡器模塊3.2.1 讀卡器讀卡器的核心就是射頻模塊（RF522），它的作用就是起到一個橋梁的作用，將射頻卡與單片機進行通信。本次管理系統(tǒng)中所采用的是RC522原裝芯片，RC5

20、22操作便捷、生產成本低、便于系統(tǒng)設備的開發(fā)和生產。讀卡器模塊采用3.3V電壓，使用SPI通信方式跟單片機進行通信，數(shù)據(jù)傳輸速率：最大10Mbit/s。讀卡器的硬件電路主要有三部分分別為:天線電路、射頻電路和微控制電路。所以讀卡器的所有功能都將通過RC522來實現(xiàn)，本設計中直接采用的模塊方便實驗操作。如圖3.3所示的是RC522的電路引腳連接情況。該模塊集中了SPI通信部分和射頻感應天線部分。讓SDA接D10，MOSI接D11，MISO接D12，SCK接D13，完成引腳與單片機的連接。圖3.3 RFID讀卡器模塊電路引腳定義如下：表3.1 讀卡器引腳定義引腳名稱引腳定義MISO數(shù)據(jù)輸入MOSI

21、數(shù)據(jù)輸出SCK時鐘SDA數(shù)據(jù)線 3.2.2 射頻卡本設計采用Mifare1IC S50系列微芯片為核心的Mifare射頻卡。卡片組成結構很簡單，主要組成部分是天線與ASIC。其中天線部分其實就是由幾組線圈構成的，在工作的時候，讀卡器發(fā)出具有固定頻率的電磁波，射頻卡內部的LC諧振電路使得其發(fā)射的頻率與讀卡器的頻率保持一致。從而將卡片里攜帶的數(shù)據(jù)發(fā)送給讀寫器，也可以接收讀卡器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。本設計中采用的工作頻率為13.56MHZ。3.3 顯示模塊本次課題系統(tǒng)設計中使用的是128*64的諾基亞5110顯示屏，該款顯示屏成本低、顯示的字體較?。娠@示中文與英文）、產品的市場流動量較大，適合單片機控制系統(tǒng)

22、的使用和更替。當讀卡器獲取到卡片的信息時，讀卡器將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機，單片機經過數(shù)據(jù)處理，將數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示屏，讓數(shù)據(jù)在顯示屏上顯示出來，顯示屏的引腳接口電路圖如下圖3.4。 圖3.4 LCD模塊電路引腳定義如下：表3.2 顯示屏模塊引腳定義引腳名稱引腳功能RST重置CE使能CLK時鐘引腳Din數(shù)據(jù)輸入DC數(shù)據(jù)與命令切換3.4 蜂鳴器電路系統(tǒng)硬件所采用的是無源蜂鳴器，蜂鳴器接受來自于三極管放大的PWM波，引腳接口的連接方式如圖3.5所示，將D9與單片機相連結。圖3.5 蜂鳴器模塊3.5 串口通信電路串口通信模塊是下位機的重要模塊之一，串口通信在系統(tǒng)硬件設計中所采用的是CH340芯片，串口通信的目的

23、在于與上位機進行信息通信和下載系統(tǒng)程序，串口通信模塊的引腳連接方式如圖3.6所示，將TXD與單片機的D0連接，為串口數(shù)據(jù)輸出端，將RXD與單片機D1連接，為串口數(shù)據(jù)的輸入端。圖3.6 串口通信模塊電路引腳定義如下：表3.3 串口通信模塊引腳定義引腳名稱引腳定義TXD串行數(shù)據(jù)輸出RXD串行數(shù)據(jù)輸入XI晶體震蕩的輸入端，外接晶體及振蕩電容XO晶體振蕩的反相輸出端，外接晶體及振蕩電容4.軟件設計與實現(xiàn)本次課題系統(tǒng)軟件設計部分，分為上位機、下位機，下位機主要包括系統(tǒng)的軟件設計程序，上位機部分利用LabVIEW軟件來實現(xiàn)前面板、串口通信、卡注冊及注銷等。4.1 下位機軟件設計與實現(xiàn) 4.1.1 軟件設計

24、整體結構整個系統(tǒng)在接電后首先執(zhí)行初始化操作，當讀卡器檢測到信息卡時會進行驗證操作，即判斷卡是否合法，如果驗證出卡屬于非法卡類型，蜂鳴器就會發(fā)出報警；如果驗證出卡為合法卡，在讀卡器獲取完畢卡內的信息資料后，就會顯示出卡的信息和類型。在進行下一次讀卡驗證操作時，會經過一段時間的延遲，系統(tǒng)再次初始化后進行讀卡操作。流程圖如下：NY圖4.1 系統(tǒng)工作流程圖 主程序按照上述流程圖調用各個子程序，主要有找卡、選卡、讀卡、寫卡等。主程序主要代碼：void loop() rfid.isCard(); /找卡 card_number(); rfid.selectTag(rfid.serNum); /選卡，返回卡

25、容量 receive_data(); /串口接收數(shù)據(jù) if (flag = 1) write_data(); /寫數(shù)據(jù)卡 read_data(); /讀卡 rfid.halt(); /卡掛起 delay(10);4.1.2 讀寫卡過程及程序設計讀卡器利用軟件既定設計好的編程，對射頻卡進行讀卡的操作。讀卡器會讀取選定的卡，防沖突等一系列的操作。讀卡器的操作程序為：防沖突認證驗證讀卡，即：讀卡器會首先啟動防沖突程序，在防沖突程序過后進行卡的認證和驗證，當判斷和驗證卡為合法卡后，進行讀卡操作獲取卡內信息。具體流程如圖4.2所示,下面介紹其中幾個主要過程。圖4.2讀卡寫卡過程流程圖（1）尋卡射頻卡的工

26、作方式是以被動的形式來完成的，當存儲有信息的射頻卡進入到讀卡器的工作區(qū)域里，其會借助電磁感應吸收能量來為自己提供電能，由于射頻卡自身不會主動發(fā)射出信號，因此讀卡器需要不斷地發(fā)射請求的信號，只有讀卡器發(fā)射出的固定頻率與射頻卡所接收到的頻率信號一致時，射頻卡才會響應讀卡器的操作。尋卡程序利用rfid.isCard();函數(shù)向系統(tǒng)不斷發(fā)射循環(huán)的請求信號，目的是持續(xù)檢測感應區(qū)是否有合法卡的存在，一旦感應區(qū)中出現(xiàn)符合條件的卡，尋卡程序就會停止對外發(fā)射請求信號，進行讀卡階段的防沖突程序，主要程序代碼如下：bool RFID:isCard() unsigned char status; unsigned c

27、har strMAX_LEN; status = MFRC522Request(PICC_REQIDL, str); if (status = MI_OK) return true; else return false;（2）防沖突防沖突又稱為防碰撞，防沖突程序的主要功能在于能夠在多張射頻卡同時存在的情況下，能夠在同一感應范圍內幫助讀卡器進行選擇和篩選，以及進行下一步的操作。如果感應區(qū)內只存在一張卡，并且已經得知了卡的序列號，則可以直接進入選卡階段，執(zhí)行選卡命令；如果卡的序列號是未知的，那么就需要利用防沖突函數(shù)RFID:readCardSerial(),來獲取感應區(qū)內卡的序列號。但是如果感應區(qū)

28、內存在多張不同類型的卡，防沖突函數(shù)只能獲取選擇眾多卡中的一張卡的序列號。防沖突程序只能獲取感應區(qū)內一張卡的序列號，但是獲取序列號并未指選定了該張卡，而是只有經過防沖突程序后，才進入到選卡環(huán)節(jié)。主要程序代碼如下：bool RFID:readCardSerial() unsigned char status; unsigned char strMAX_LEN; status = anticoll(str); memcpy(serNum, str, 5); if (status = MI_OK) return true; else return false;（3）選擇卡片選卡即選擇卡片，在經過防沖突

29、操作后，選卡會獲取已知序列號卡的容量編碼，只有經過這一操作后才算是選定了一張卡，之后所有的操作都將圍繞這張卡進行。選擇卡片的指令是讀卡前最為關鍵的一步，因為只有當卡片被選定后，才能執(zhí)行讀卡的操作，才能獲取卡片中的內容信息。選卡的操作時通過執(zhí)行rfid.selectTag(rfid.serNum);函數(shù)實現(xiàn)的，主要程序代碼如下：unsigned char RFID:selectTag(unsigned char *serNum) unsigned char i; unsigned char status; unsigned char size; unsigned int recvBits; un

30、signed char buffer9; buffer0 = PICC_SElECTTAG; buffer1 = 0x70;for (i=0; i5; i+) bufferi+2 = *(serNum+i); calculateCRC(buffer, 7, &buffer7); status = MFRC522ToCard(PCD_TRANSCEIVE, buffer, 9, buffer, &recvBits); if (status = MI_OK) & (recvBits = 0x18) size = buffer0; else size = 0; return size;（4）寫入卡片

31、在前面幾個步驟中，對卡片進行的一系列操作就是為了確定這張卡是能夠被寫入的。這時才能對Mifare卡進行讀寫，通過RFID:write()函數(shù)向卡片內部的數(shù)據(jù)塊中寫入數(shù)據(jù)，主要程序代碼如下：unsigned char RFID:write(unsigned char blockAddr, unsigned char *writeData) unsigned char status; unsigned int recvBits; unsigned char i; unsigned char buff18; buff0 = PICC_WRITE; buff1 = blockAddr; calcula

32、teCRC(buff, 2, &buff2); status = MFRC522ToCard(PCD_TRANSCEIVE, buff, 4, buff, &recvBits); if (status != MI_OK) | (recvBits != 4) | (buff0 & 0x0F) != 0x0A) status = MI_ERR; if (status = MI_OK) for (i=0; i16; i+) /?FIFO?16Byte? Datos a la FIFO 16Byte escribir buffi = *(writeData+i); calculateCRC(buff,

33、 16, &buff16); status = MFRC522ToCard(PCD_TRANSCEIVE, buff, 18, buff, &recvBits); if (status != MI_OK) | (recvBits != 4) | (buff0 & 0x0F) != 0x0A) status = MI_ERR; return status;（5）讀取卡片讀取卡片的操作需要通過運用函數(shù)RFID:read()，從已經驗證完畢的密碼扇區(qū)中獲取一個數(shù)據(jù)塊，共有16個字節(jié)，位于前列的字節(jié)為卡號，本次系統(tǒng)卡號數(shù)字長度為10，,主要程序代碼如下：unsigned char RFID:read(

34、unsigned char blockAddr, unsigned char *recvData) unsigned char status; unsigned int unLen; recvData0 = PICC_READ; recvData1 = blockAddr; calculateCRC(recvData,2, &recvData2); status = MFRC522ToCard(PCD_TRANSCEIVE, recvData, 4, recvData, &unLen); if (status != MI_OK) | (unLen != 0x90) status = MI_ER

35、R; return status;（6）卡掛起當卡中的數(shù)據(jù)處理完畢后，程序對將卡掛起，這時卡就處于掛起狀態(tài)，即使卡還存在于感應區(qū)中，讀卡器也不會對已經處理完畢后的卡進行操作，系統(tǒng)運用RFID:halt()函數(shù)用來實現(xiàn)卡掛起功能，主要程序代碼如下：void RFID:halt() unsigned char status; unsigned int unLen; unsigned char buff4; buff0 = PICC_HALT; buff1 = 0; calculateCRC(buff, 2, &buff2); status = MFRC522ToCard(PCD_TRANSCEIV

36、E, buff, 4, buff,&unLen);4.2 上位機軟件設計與實現(xiàn)LabVIEW編程是美國NI公司開發(fā)的一種軟件工具，主要實現(xiàn)虛擬儀器的軟件開發(fā)操作，在本次課題系統(tǒng)設計中主要用于開發(fā)上位機，也是上位機實現(xiàn)卡注冊和注銷的主要功能。LabVIEW編程主要包括了串口、TCP/IP等多種通信協(xié)議。由于LabVIEW在上位機軟件開發(fā)的過程中具有突出的優(yōu)勢，在實驗室、工業(yè)自動化、軟件設計等領域中都有所涉及和應用，且日益廣泛，這也使得NI公司開發(fā)和生產了不同類型的數(shù)據(jù)采集卡，來滿足市場的需求和客戶的需求。同時，LabVIEW不單支持NI公司資產的板卡，只要是基于VISA的通信協(xié)議硬件都能夠通過L

37、abVIEW進行上位機的開發(fā)。LabVIEW軟件主要分為前面板和程序圖，前面板和程序圖兩個界面分別是虛擬界面和圖形界面。前面板作為虛擬界面，在界面中包括了輸入及顯示控件，輸入控件有按鈕、旋轉等操作；顯示控件有圖表、LED等，在進行操作和設計時需要排列整齊，才能保持前面板的美觀。在程序框圖界面中，利用VI節(jié)點對前面板的原件進行編程操作，最終完成整個系統(tǒng)軟件的設計。LabVIEW與其他的軟件相比，LabVIEW優(yōu)勢在于能夠利用圖形進行編程，操作者和用戶在使用LabVIEW進行開發(fā)的過程中，只需要通過簡單地鼠標操作即可完成放置和連接的工作。為了能夠滿足客戶的需求，LabVIEW公司開發(fā)了數(shù)百個不同類

38、型的函數(shù)，分別用于不同的情況之中。具有如下特點：編程語言圖形化，編程環(huán)境具有交互性。借助數(shù)據(jù)流，同一時間多程序運作。具備數(shù)據(jù)采集、分析等多功能函數(shù)。用戶高效執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、檢測等操作。內置PCI，DAQ等儀器通信總線標準的函數(shù)。外部接口能力較強，具有Internet功能。4.2.1 labVIEW串口通信VI采用串口VI實現(xiàn)LabVIEW的串口通信，在VISA資源確定的設備中獲取一定量的字節(jié)，將數(shù)據(jù)儲存至讀取緩存區(qū)，主要用到以下幾個VI，其功能如表4.1所示。表4.1 LabVIEW串口通信VI功能表VI名稱VI功能VISA Configure Serial Port初始化指定的串口通訊參數(shù)VI

39、SA Open打開與指定的串口資源之間的會話VISA Write使寫入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫入VISA資源指定的設備或接口VISA Read從指定設備或接口中讀取指定數(shù)量的字節(jié)送至緩沖區(qū)VISA Bytes at Serial Port查詢指定串口接收緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)VISA Close結束與指定的串口資源之間的會話4.2.2 上位機設計一般而言，物品信息卡的注冊和注銷需要使用PC段來執(zhí)行，可以使用Arduino IDE的串口監(jiān)視器通過指令的形式進行，為了便捷化操作，進行了上位機的設計，便于對物品信息卡進行注冊和注銷。LabVIEW程序設計主要由前面板和程序框架圖兩個部門構成，前面板是輸入和控制顯示

40、，程序框架圖是輸出程序的數(shù)據(jù)接口，由節(jié)點、端點、圖框、連線四個主要元素構成。圖4.3和圖4.4所展示的是上位機的兩大組成部門，在前面板設計部門，有注冊和注銷的操作按鈕，物品信息類型的選擇和命令顯示，上位機向單片機發(fā)射指令和命令，顯示卡的注冊、注銷信息。在程序框架圖部分，可以利用串口助手輸入以字節(jié)串為主的指令，并發(fā)送至功能函數(shù)中。物品信息卡的注冊過程為，連接系統(tǒng)硬件啟動運行程序后，點擊前面板中的“注冊”，在指示燈變亮后，上位機將提示“刷卡”的指令，然后，可以點擊“類型”按鈕，并進行刷卡操作，等待上位機顯示屏中出現(xiàn)“Regeste success!”后，就表明物品信息卡注冊成功。最后，點擊注冊注銷

41、，系統(tǒng)硬件程序將會進入讀取模式。注銷物品信息卡的流程操作也相同。圖4.3上位機前面板圖4.4程序框圖4.2.3 注冊、注銷原理 IC卡具有數(shù)據(jù)讀寫的64字節(jié)數(shù)據(jù)塊，在進行物品信息卡注冊時，點擊上位機的“注冊”按鈕，上位機將對下位機發(fā)送指令，即：在IC卡中寫入數(shù)據(jù)。當執(zhí)行刷卡操作時，就可以讀取注冊的信息內容，如果數(shù)據(jù)屬于輸入的信息，即：選定、確定的信息，就會執(zhí)行讀卡操作，并在顯示屏中顯示出卡內的信息；反之，蜂鳴器將發(fā)出報警。注銷的原理與注冊相同。5. 系統(tǒng)的調試5.1硬件調試系統(tǒng)包含軟件和硬件，調試是比較重要的，綜合實際情況,可將調試分為幾步。第一是硬件電路的調試,硬件電路正確無誤后，第二進入軟

42、件的調試。5.2.1 單片機的調試Arduino是由atmega 328單片機為底板，內部寫入bootloader。Arduino使用官方提供的編譯下載器Arduino IDE，在菜單欄的工具里選擇板子型號和端口號。端口號可以自動識別，當可以進行選擇時，說明板子已經正確連接。5.2.2 串口通信模塊的調試CH340是串口通信的核心，設計中所用的板載串口芯片為CH340，首先檢測CH340的供電是否正常,而后看外接的四個電容有沒有接反,所有檢測沒有問題后再用萬用表檢測輸出端和輸入端的電壓是否正常。5.2系統(tǒng)綜合調試在軟件和硬件都調試完成后，將USB線連接到PC機，給單片機供電，整個設計系統(tǒng)進行調

43、試。實物由單片機模塊，讀卡模塊，顯示模塊，蜂鳴器模塊組成（圖5.1所示），上位機由LabVIEW控制（圖5.2所示）。圖5.1 實物圖圖5.2 上位機界面開始準備工作，實驗中選取3張卡片模擬物品，首先我們要對卡片進行注冊就是所謂的存儲物品信息，利用數(shù)字0-9來模擬對不同物品信息的區(qū)分，在現(xiàn)實中我們可以對物品存儲更多的信息。第一步，先選定注冊信息按鈕，此時界面提示讓我們選定一個數(shù)字給注冊卡片，按下數(shù)字按鈕后，將需要注冊的卡片靠近讀卡器，此時蜂鳴器會響，LabVIEW界面上會顯示注冊成功。如若要注銷卡片，同理，按下注銷信息按鈕，將卡片靠近讀卡器，界面會顯示已注銷。當注冊完成后，我們來模擬讀取物品信

44、息。我們將注冊好的卡片靠近讀卡器，此時蜂鳴器響，顯示屏上顯示片信息如圖5.3所示。如果刷未注冊的卡，則蜂鳴器會發(fā)出警報聲進行提示，顯示屏不顯示。圖5.3 顯示屏顯示數(shù)據(jù)結 論在整個系統(tǒng)設計中遵循實用性、實時性、完整性、系統(tǒng)的安全性、可擴展性、易維護性等原則。本次課題系統(tǒng)設計的主要目的為優(yōu)化物品信息管理的措施，智能化物品信息管理流程，系統(tǒng)將應用于物品信息的管理。物品信息管理系統(tǒng)主要由讀卡器、單片機、LCD等元件構成。系統(tǒng)的讀卡方式為非接觸式，將注冊完畢后的射頻卡防止于感應區(qū)后，讀卡器將對其進行驗證和識別，當讀卡器反饋合法卡信息至控制器后，控制器將對卡內的信息進行讀取操作，最終將信息呈現(xiàn)在顯示屏中

45、。（1）存在的問題：由于實際情況的限制，設計簡化了許多，但是也能夠實現(xiàn)基本的功能，在實際構建中將一些輔助功能給去掉了如顯示更多信息，在做硬件期間，很多功能不能完成，比如實現(xiàn)遠距離讀取信息，希望在以后可以完成。 （2）展望：隨著我國信息技術和智能化技術的發(fā)展，物品信息管理技術的應用和相關軟件的實現(xiàn)將越來越廣泛，這一技術不僅可以應用于機場、物流倉庫、公車站中，還可以較好地應用于智能化領域，如智能小區(qū)、商場等。參考文獻1 黃亮.校園一卡通系統(tǒng)中非接觸式IC卡讀卡器的設計D.武漢中國地質大學,2007. 140155.2 榮峰,厲顏峰.基于網絡的門禁系統(tǒng)的設計J.天津工業(yè)大學學報.2008. 1202

46、503 吳啟滿.基于MF RC500的RFID讀卡器的設計D.西安西安交通大學,2008. 70105.4 范文珊.智能建筑M.西安電子科技大學出版社,1999. 240265.5 趙依軍.單片機原理及系統(tǒng)設計技術M.華中理工大學出版社,1990. 901246 常崢斌.高校圖書館智能門禁系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)M.電子科技大學出版社,2001. 1015.7 張彥偉. 基于RFID與3G無線通信的分布式門禁系統(tǒng)研究D.浙江理工大學碩士論文，2013. 340355.8 瞿小玲. 基于RFID的低功耗智能門禁系統(tǒng)的設計與研究D. 成都理工大學碩士論文，2012. 140155.9 魏娜. 嵌入式人臉識

47、別門禁系統(tǒng)的研究D. 河北工程大學，2012. 05.10王洪.智能住宅防盜報警系統(tǒng)的研制與設計A. 湖南省電工技術學會第七次會員代表大會暨2004學術年會論文集C，2004年. 3438.11涂時亮等.單片機軟件設計藝術M. 重慶：科學文獻出版社重慶分社，2007. 4055.12何利民.單片機應用技術選篇M. 北京航空航天大學出版社，2006. 137150.13錢曉軍.家庭無線智能防盜報警系統(tǒng)J. 安防科技，2003年07期. 14宋松娥.家庭防盜報警系統(tǒng)的組成及其作用J. 中國安防產品信息，2003年07期. 15王洪建.單片機在小區(qū)防盜報警系統(tǒng)中的應用A. 第七屆青年學術會議論文集C

48、，2005年. 16劉玉潔，王秀梅.基于MFRC522的RFID讀卡器設計J.杭州：浙江大學學報，2012.6:616.17孫永飛.基于ARM的RFID讀卡器設計D.南京：南京理工大學，2007.18徐雪慧.射頻識別技術中防沖突算法研究D.華中師范大學，2006.19游戰(zhàn)清.無源射頻識別技術（RFID）原理與應用M.北京：電子工業(yè)出版社，2004.20陳冬萍.射頻識別技術（RFID）應用研究D.華東師范大學，2006.致 謝歷時四個多月完成了本次畢業(yè)設計，該設計濃縮了大學所學的各科知識，對自己大學期間的學習經歷做了一個總結，也讓自己收獲更多的東西。將理論與實踐結合在一起，也提高了自己獨立解決問

49、題的能力。在此，首先要感謝我的論文指導老師李智超老師，從論文的選題到確認以及整個設計的技術指導和后期修改都給予了我很大的幫助，沒有老師的指導，該設計的進展相信會更加艱難。老師對學生的技術指導和修改意見都非常仔細和認真，一點一滴的幫助我們把整個設計做得更趨完善，所以，再次感謝指導老師對我的大力幫助。另外，在設計的進展過程中，也向其他同學和老師尋求過各種各樣的幫助，在此統(tǒng)一向他們表示感謝。附 錄附錄A 系統(tǒng)原理圖附錄B 程序#include #include #include #include CN_char.h#define pin4 14#define pin3 15#define pin2

50、16#define pin1 17LCD5110 myGLCD(2, 3, 4, 6, 5); /CLk-SCK,Din-MOSI,DC,RST-IO,CS-CEextern uint8_t SmallFont;extern uint8_t MediumNumbers;extern uint8_t BigNumbers;RFID rfid(10, 8); /D10-讀卡器SDA引腳、D8-讀卡器RST引腳(可以不接)unsigned char i, tmp,led_flag;unsigned char status;unsigned char strMAX_LEN;unsigned char

51、RC_size;unsigned char blockAddr; /選擇操作的塊地址063unsigned char serNum5; /4字節(jié)卡序列號，第5字節(jié)為校驗字節(jié)unsigned char flag = 0;unsigned char buff4;unsigned char writeDate64; /寫卡數(shù)據(jù)/原扇區(qū)A密碼，16個扇區(qū)，每個扇區(qū)密碼6Byteunsigned char sectorKeyA1616 = 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,

52、 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,;/新扇區(qū)A密碼，16個扇區(qū)，每個扇區(qū)密碼6Byteunsigned char sectorNewKeyA1616 = 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xff, 0x07, 0x80, 0x69, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xff, 0x07, 0x80, 0x69, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,

53、0xFF, 0xFF,;void card_number(void);void write_data(void);void read_data(void);void receive_data(void);void setup() Serial.begin(115200); SPI.begin(); rfid.init(); myGLCD.InitLCD(); myGLCD.clrScr(); myGLCD.chinese(16, 0, CN_2, 12, 4, 0, 0); /列，行，顯示文字，字體大小，漢字數(shù)目 myGLCD.chinese(0, 3, CN_1, 12, 3, 0, 0); /