基于RFID的节能型学生自习室智能管理系统.docx

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1、基于RFID的节能型学生自习室智能管理系统1节能型学生自习室智能管理系统总体分析1.1基本结构和原理系统的基本结构框图如图1-1：图1-1自习室智能管理系统基本原理框架图当学生随身携带的RFID卡进入卡读写器的识别范围时，RFID卡的微型天线从卡读写器天线发出电磁波所形成的电磁场中获得能量激活RFID卡中的微芯片电路。同时，RFID卡接收读卡器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息。卡读写器读取信息并解码后，送至系统的主控制芯片。主控芯片根据读取到的信息判断出RFID卡的合法性，自动存储学生信息。当为合法卡时，输出开锁信号，驱动电子门锁

2、驱动电路，打开自习教室门；否则，系统不输出开锁信号，教室门关闭。同时，系统自动统计进入自习室的人数，并据此控制固态继电器组，控制日光灯的亮灭。为了准确反映自习室中的人数，在学生出自习室时，也需要刷卡，自习室门才会自动打开。由自习室室内出门时，RFID读卡器识别到卡后将学生信息送入主控芯片，主控芯片输出开锁控制信号。同时，系统自动更新自习室内的人数。为了确保每位出自习室的学生主动刷卡出门，由液晶显示器显示刷卡进自习室后12小时后仍然未刷卡出门学生的详细信息和进自习室的时间。为了确保在自习室最后一人出门时能够手动关闭所有日光灯，在室内设置一个关灯按键，当主控芯片检测

3、到关灯健按下30秒后，输出关灯信号，关闭本自习室内的所有日光灯。以32人的自习室为例，设定共8盏日光灯（灯A到灯H），每盏日光灯的最佳照亮范围时4个座位，分布示意图如图1-2和1-3。1256910131434781112151617182122252629301920232427283132图1-2自习室座位分布示意图ABCDEFGH图1-3自习室日光灯分布示意图灯A的最佳照亮范围为座位1,2,3,4；以此类推，灯H的最佳照亮范围为座位29,30,31,32。在对日光灯的控制上，系统会自动记录分配出去的座位号的位置，以一位二进制的数表示一个座位是否有人（1表示

4、有人，0表示没有人），相邻四位二进制数构成一盏灯的控制依据，输出对日光灯的控制信号。当这四位二进制数均为0时，日光灯熄灭，当四位二进制数中，任何一位及以上为1时，日光灯亮起或保持亮的状态。这样就实现了对不同位置的日光灯亮灭的判断和控制。1.2自习室智能管理系统的主要指标（1）主要技术指标①工作频率为高频13.56MHz；②通信速率为106kbits/s③从PCD向PICC传送信号，采用NRZ编码方式，调制深度为10%的ASK信号；反馈信号采用NRZ-L的BPSK编码。④开锁时间<=3秒⑤识别到卡到日光灯启动时间<=5秒⑥按下关灯键后的系统响应时间<=2秒⑦LCD

5、显示器屏幕尺寸为64.5*14mm，显示范围为16*2子符（2）主要经济指标①生自习室利用率为1/3左右时，一间教室内的电能消耗降低2/3左右。②在批量生产时，本项目中系统的生产可以控制在每套系统60元以内。（电子门锁除外）2节能型学生自习室智能管理系统硬件设计2.1系统整体硬件结构整个设计的模块化结构框图如下图2-1所示：电源单片机LCD非接触式IC卡接口电路天线电灯组电子锁手动开关图2-1模块化结构框图单片机向读写器MFRC531发送对非接触式IC卡的读写或控制命令，反复对非接触式IC卡进行识别复位检验操作，直到识别到正确的卡。读写器程序识别单片机的命令后，

6、采取响应动作，然后将读到的数据或操作结果发送至LCD。单片机对LCD进行控制读写操作，使读到的数据在LCD上显示出来。发光指示电路用于指示电路是否已上电。非接触式IC卡接口电路主要是MFRC531及其外围电路，用于通过天线和非接触式IC卡交换数据。下面将依次介绍各个模块的功能及相关设计。2.2单片机核心控制器在试验的初期，原定的是采用的AT89C52芯片作为核心单片机，但是在软硬件连调的过程中发现此单片机由于存储器空间太小等原因，并不适合本项目，所以在经过反复尝试之后，最终决定使用W77E58单片机作为核心处理器。W77E58是台湾华邦公司生产的与MCS51系列

7、单片机兼容的可多次编程的快速微处置器，在它内部集成有32K的可反复编程的flashROM、256字节的片内存储器、1K的用MOVX指令造访的SRAM、可编程的看门狗定时器、3个16位定时器、2个增强型的全双工串行口、片内RC振荡器、双16位数据指针等诸多功能。在很多场所，几乎不用扩展外围芯片就能够满足体系请求，而且，由于它采用了全新设计的微处置器内核，去除过剩的时钟和存储周期，因此，在雷同的晶振频率下，依据不同的指令类型，其运行速度一般比传统8051系列快1.5到3倍，一般情况下，平均可达2.5倍以上。另外，由于W77E58采用全静态CMOS设计，能工作在低速晶

8、振频率下，因此，和普通的