基于RFID的創(chuàng)意系統(tǒng)設計

《RFID技術與應用》課程設計報告學院:_電氣與信息工程學院_專業(yè)班級:物聯網學生姓名:學號:設計地點（單位）________________

設計題目:__基于RFID的滅火器管理系統(tǒng)_完成日期：2017年01月13日指導教師評語:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________成績（五級記分制）:________________

指導教師（簽字）:________________ 《RFID技術與應用》課程設計報告摘要摘要在分析當今消防安全的情況以及消防設備的管理下，本系統(tǒng)提出一種基于RFID的滅火器管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)可分為三個模塊，射頻模塊、通信模塊、上位機模塊。射頻模塊采用RFID技術可實現滅火器過期提醒、滅火器的位置監(jiān)控、滅火器的實時跟蹤、分區(qū)管理，當滅火器的某一項數據發(fā)生變化異常時，該模塊不僅要發(fā)出報警提醒，還要周期性的向通訊模塊發(fā)送相應的數據信號，直到問題被解決為止。通信模塊負責將這些信號傳遞到上位機接收到數據便執(zhí)行顯示或操作數據庫。本系統(tǒng)使用MicrosoftSQL建立數據庫進行統(tǒng)一管理，利用java設計上位機的前端和后臺，同時利用ZigBee技術進行通信，底層硬件使用了RFID標簽和閱讀器、CC2530和STC89C52單片機。該系統(tǒng)具有成本低、操作簡單、架構簡單、智能化等特點，解決了消防安全中滅火器管理方面的紕漏。關鍵字：RFIDZigBeejava滅火器管理《RFID技術與應用》課程設計報告目錄目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要 I目錄 II1引言 32選擇標準 42.1非接觸智能卡的國際標準 42.2射頻接口 42.3射頻選擇 43軟件分析 53.1STC89C52軟件分析 53.2上位機后臺程序分析 54系統(tǒng)設計及實現 74.1系統(tǒng)總體方案設計 74.2軟件設計及實現 75結語 115.1總結 115.2展望 11致謝 12參考文獻 13《RFID技術與應用》課程設計報告1引言1引言隨著RFID技術的日漸成熟和飛速發(fā)展，物聯網技術在智慧城市的應用越來越受到關注。物聯網技術應用到消防安全領域也隨著熱潮在不斷的發(fā)展和完善，主要是針對消防設備的管理。消防設備主要包括滅火器、疏散指示燈、防毒面具、消防栓、防火門、消防水槍、自動報警器、手動報警器、安全指示牌等。消防設施、設備的質量關系著整個區(qū)域的安全與穩(wěn)定。然而，消防設備大多位置疏散，類型不一，數量眾多，十分不易于日常管理與維護，但是消防安全保障對有些單位和小區(qū)十分重要，這對消防設施管理者是嚴峻的挑戰(zhàn)，對物聯網技術是機遇也是挑戰(zhàn)?；谙涝O備的管理與維護，本系統(tǒng)旨在滅火器的管理方面，擬解決滅火器不具備智能感知功能，經常疏于管理和維護，從而形成信息孤島，出現異常時沒能及時處理，導致在緊急情況下不能使用或沒有滅火器可用而造成嚴重后果的實際問題。在本系統(tǒng)中，通過在消防設備存儲窗上安裝RFID閱讀器，滅火器上貼上RFID電子標簽，使滅火器具備感知能力，并能和存儲窗進行信息交互。再此基礎之上，本系統(tǒng)使用了ZigBee技術，每個滅火器存儲窗一個節(jié)點，組建了一個無線傳感器網絡，使用MicrosoftSQL數據庫對數據進行管理，使用java技術編寫上位機，使對滅火器的過期提醒、位置監(jiān)控、實時跟蹤等管理變得常態(tài)化、高效化、精準化、透明化、智能化?！禦FID技術與應用》課程設計報告2選擇標準2選擇標準標準是對重復性事物和概念所做的統(tǒng)一規(guī)定，它以科學、技術和實踐經驗的綜合成果為基礎，經有關方面協商一致，有主管機構批準，以特定形式發(fā)布，作為共同遵守的準則和依據來實施。選擇或統(tǒng)一的標準才能夠確保協同工作的進行。2.1非接觸智能卡的國際標準國際標準化組織（ISO）/IEC制定了國際標準、國家標準和行業(yè)標準，且其宗旨是在世界范圍內促進國際標準的制定，協調世界范圍內的標準化工作。ISO/IEC制定的RFID標準可以分為技術標準、數據標準、性能標準和應用標準。技術標準比較常見的是ISO/IEC18000–2低于135kHz頻率的空中接口標準和13.56MHz頻率下的空中接口標準；數據內容標準常見的有ISO/IEC15963射頻標簽的唯一標識。2.2射頻接口接口主要是用于數據傳輸和交換的技術，在閱讀器控制模塊與應用軟件之間的數據交換主要就是要通過接口來實現的。其中可以采用的接口有RS–232、RS–485、RJ45、USB2.0、USB3.0或WLAN接口。2.3射頻選擇RFID電子標簽分為低頻(125KHz)、高頻(13.56MHz)、超高頻(433MHz、860～930MHz)和微波(2.45GHz)四種類型，工作的耦合方式分為磁場耦合、電場耦合和點磁場耦合方式。但本系統(tǒng)的RFID閱讀器選擇的是MRC522，由閱讀器固定標簽的選擇頻段為高頻，所以選擇M1卡位標簽?！禦FID技術與應用》課程設計報告3軟件分析3軟件分析本系統(tǒng)共使用了兩種單片機，即CC2530和STC89C52RC，STC89C52控制射頻識別模塊，通過讀標簽獲取滅火器信息，處理之后將有效消息傳送到CC2530，通過CC2530組建的ZigBee網絡發(fā)送信息。CC2530部分軟件有同組其他伙伴完成，這里就只分析STC89C52。除此之外，還有上位機的后臺程序，包括數據庫和串口的系統(tǒng)調用。3.1STC89C52軟件分析RFID電子標簽閱讀器MRC522連接在STC89C52單片機I/O口上，52單片機控制閱讀器對滅火器標簽的讀取和更改，并通過讀取到的內容判斷該滅火器是否處于異常，如處于異常狀態(tài)，便要發(fā)出啊報警提醒信號。在52單片機的程序設計中，由于要處理的事件眾多，若以變量來保存，將要占用很大的內存，所以決定以標志位來判斷發(fā)生了什么情況，其中需要幾個重要的標志位宏定義如圖3.1所示，另外事件變量flag是一個字符類型的變量，該變量的每一個bit位都表示一個事件，它與圖3.1所定義的宏做位運算，來對事件標記進行清0或置1，當該衛(wèi)視置1表示事件發(fā)生，便進入與事件相對應的處理程序段，處理完成后將改為清0。圖3.13.2上位機后臺程序分析上位機后臺程序主要完成對ZigBee網絡協調器串口的監(jiān)聽，并對串口接收到的數據進行解析處理，以及更新或跳轉前端顯示、更新或讀取數據庫。除此之外，還要監(jiān)聽前端所顯示的按鈕，當按鈕按下便執(zhí)行跳轉或存取數據庫。（1）數據庫采用的是MicrosoftSQL設計，總共建立了兩張簡單的表，分別為userTable和fireTable，如圖3.3和3.4所示。圖3.3userTable數據表圖3.4fireTable數據表（2）所有數據通過串口收發(fā)，串口的動作是整個系統(tǒng)數據變化的靈魂。當串口傳來數據時，后臺程序更改前臺的顯示，有需要連接或更新數據庫的數據，便采用的JDBC技術對數據庫進行操作?！禦FID技術與應用》課程設計報告4系統(tǒng)設計及實現4系統(tǒng)設計及實現4.1系統(tǒng)總體方案設計針對本系統(tǒng)的需求，我們設計的系統(tǒng)架構如圖4.1所示。4.2軟件設計及實現（1）在每個滅火器存儲窗中需安裝STC89C52對滅火器進行監(jiān)控，其軟件工作流程為圖4.2所示。（2）上位機后臺程序是以跟蹤前端顯示和監(jiān)聽串口消息為目的，并且在有些數據來的時候需要對數據庫進行存取，以保證數據不會丟失，其流程圖如圖4.3所示。在上位機后臺程序中，有兩重要的類，分別是串口連接，和數據庫連接。串口連接工具類名為“Serial”，部分代碼如圖4.4所示。圖4.4串口工具類部分代碼Java后臺程序與數據庫的連接采用的JDBC技術，我們創(chuàng)建了十分重要的兩個工具類，類名為“sqlUtil”，部分代碼如圖4.5所示。圖4.5數據庫連接部分代碼《RFID技術與應用》課程設計報告5結語5結語5.1總結這次課程設計是以小組為單位，通過小組成員各司其職、共同努力，最終在有限的時間里完成了本系統(tǒng)的設計與實現。該系統(tǒng)設計是一系列基礎知識的綜合應用，除了RFID技術之外，還包括51單片機的應用、ZigBee技術、數據庫、java，使我們充分利用了所學知識，一定程度上提高了綜合實踐能力。但由于個人能力有限，起初預訂的有些功能沒能實現，在后期的學習過程中，還需努力填補這些知識缺漏。5.2展望本系統(tǒng)雖然實現了任務的基本要求，但還有很多地方存在不足和漏洞。比如串口本是全雙工通信，但在融入RFID技術之后，我們沒能發(fā)揮其全雙工特性，使得整個系統(tǒng)在一定程度上缺乏信息交互性。這個問題是至始至終困擾我們最大的技術難題，也是整個系統(tǒng)設計的瓶頸。希望在后期的學習過程中能夠發(fā)現這個問題的所在，使我們走出這個瓶頸，把系統(tǒng)做的更完美?！禦FID技術與應用》課程設計報告致謝致謝經過兩周的忙碌，終于完成了本系統(tǒng)的設計，其中經歷過一個個技術難題，在老師和同學們的幫助下，我們逐個解決，回想起來要感謝的人很多。首先，要感謝xxx老師在RFID課上的認真教學，讓我們深刻感受到她對教學充滿熱情，讓我們學地真真切切。其次，要感謝xxx老師和xxx老師這兩周的認真監(jiān)