【《RFID图书馆管理系统的开发设计》13000字】

PAGEIVPAGE17RFID图书馆管理系统的开发设计摘要RFID(RadioFrequencyIdentification，无线射频识别)技术是自动识别技术的一种高级形式，它利用射频信号通过空间藕合为大家实现没有接触的信息传递，并通过自己想要传递的信息达到识别的作用。作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码没有的功能，比如防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离长、标签上数据可以加密、存储数据的容量大、存储信息可以简单的更改等优点，RFID射频技术已经被世界公认为21世纪十大重要技术之一，它是一种市场前景和应用规模巨大的高新技术。本论文将以高校图书管理为例，主要介绍RFID技术在国内和国外的发展及现在情状，总结了RFID技术在图书馆系统中使用体现出来的优势及该系统展示的作用；进而对RFID技术的概念、组成、工作原理及典型应用进行了概述；然后使用C语言实现基于RFID图书管理系统。基于RFID图书管理系统是以RFID技术为基础。采用RFID中间件为媒介实现了超前的RFID技术和图书管理方法的结合。和传统的图书管理系统相比较，其好处在于RFID标签可以批量读取内容，更好地提高了图书管理的效率，并且简化了图书管理的流程、降低了图书管理人员的劳动力，也为读者提供更加方便的图书借还书和查询，这种新技术的应用将给图书管理系统带来非常好的改变。关键词：RFID,图书管理系统TOC\o"1-3"\h\u19419第一章绪论 162121.1无线射频识别技术简介 155641.2RFID技术在国内外图书馆系统的发展历程 149741.3RFID技术在图书馆系统中应用的优势 275441.4RFID智能图书馆项目的意义 519222第二章RFID技术原理及应用 635791.RFID技术介绍 692742.RFID系统的组成与工作原理 6152052.1RFID系统的组成 6174412.2RFID技术的优点 6274922.3RFID技术发展面临的问题 7278112.4国内外RFID技术的应用 84479第三章读写器与上位机的通信模块设计 9164001.RFID系统硬件结构 9225581.1任务和要求内容 9294731.2系统设计方案 9197761.3RFID射频主要技术 10326032硬件设计 1086562.1硬件设计总体框架 10249762.2单片机主控模块 11308832.3液晶显示模块 1234292.4IC卡读卡器工作原理 13272372.5蜂鸣器报警器 13179212.6按键控制 13199742.7电源模块 14198033.软件部分 1544473.1主程序流程框 1599143.2液晶显示程序 1631093.3上位机 1720063结论 206014参考文献 2217993附录Ⅰ 24附录Ⅱ10982 25第一章绪论1.1无线射频识别技术简介无线射频识别技术(RFID，RadioFrequencyIdentification)是上世纪90年代开始流行的一种自动识别技术。它是采用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)来实现非接触信息的传递，通过传递的信息达到所要识别的目的。和传统的识别技术有所不同，射频识别技术解决了无源和不接触两大问题，并且可实现动态目标的识别和多个目标的识别，因此被广泛的应用于快递系统、零售行业、身份验证、交通管理、农牧行业和医药行业等众多领域，成为本世纪最热门的技术之一。准确来说射频识别技术是一项较早的技术，第二次世界大战是历史上首次应用这个技术，它当时的作用是用来区分敌人的飞机和队友的飞机。队友的飞机上安装有高耗电量的主动式卷标，当雷达发出询问的讯号，这些卷标就会发出响应。但是直到上世纪90年代，这项技术才正式进入商业应用行业，美国与欧洲的几家公司开始生产RFID卷标，并将其运用各种畜牧管理等多个领域。射频技术的快速发展是在1999年lO月1日ID中心正式创建之后。ID中心的组织是美国的EPC(ElectronicProductCode)全球协会，旗下有沃尔玛集团、英国Tesco等100多家欧美的零售和分销企业，同时有其他公司提供技术研究支持。ID中心诞生后，快速提出了产品电子代码EPC的概念以及物联网的概念与构架，并积极推动有关概念的基础研究与实验工作，加快了射频识别技术的发展。可以说，EPC与物联网的概念将射频识别技术的应用推到了极致，最终射频识别技术成为21世纪发展最快的技术之一。1.2RFID技术在国内外图书馆系统的发展历程随着人类已步入了新的时代，正在进入科技发达信息时代，现在信息技术的广泛的被人们所了解，不但推动了社会的快速发展，也改变了人们的工作、学习、生活和娱乐的方式及思想观念。随着计算机广泛普及到大家的生活中，计算机软件在我们生活中无处不在，如今，人类已经进入了信息时代，软件是计算机发展和应用中重要的一个环节。信息技术和网络革命不仅冲击着社会，也冲击了图书馆的一些重要的业务。图书馆古老的管理方式和服务方式已经不能满足现代读者对自己增长的书籍信息的要求了。随着图书馆可以存放书籍的数量不断增加，一些图书资料的收录和查询的难度也大大的提升，之前的手动方式已经不能满足目前的要求，怎样用我们目前先进的技术，增强图书的管理和服务水平，是我们面临的一个巨大的挑战。目前为止，人们使用古老的手动方式管理图书馆一些日常的工作，对于图书馆的借书和还书流程都已非常熟悉，在计算机还没有在图书馆普遍使用之前，借书和还书过程主要是人们手动操作。手动操作过程的一些缺点暴露很明显，比如说当手动处理借还书是效率很低，并且人们的处理能力比较低，一个时间段内，手动服务的读者人数是很有限的。但是我们使用计算机来操作的话就会很大程度提高我们的效率和处理能力，这样的话我们会发现排队借书、还书的队伍不会很长，我们的工作人员也不会那么容易出错了，读者可以将自己更多的时间用在找书和看书上。条形码出现之后，图书管理系统更好的提高了效率，条形码技术和计算机的结合使工作人员彻底摆脱了手动的操作和繁琐的流程，每一本图书都对应一个条形码，就和我们每个人都有身份证一样，当我们需要操作时，我们只需要将对应的条形码进行扫描就可以得到我们需要的图书信息。另外，每个图书上有自己的磁条，当图书被借出去后图书的磁性就消失了，当图书别归还是图书的磁条就被充磁了，这样就防止图书丢失并且很有效的对图书进行了管理。随着现代社会的不断进步，知识的被询问更加急切，图书馆也成为最重要的一个让人询问的场所。但是一些比较大型和中型的图书馆每天接待的人数比较多，经常会发生图书丢失、大量读者长时间排队借还书、无法有效的对图书进行清点等问题。如何能够有效发挥这些技术的功能，乃是目前为止在图书馆领域发展的一个首要的问题。由于计算机技术的发展迅速，图书馆人员工作麻烦、重复也可经让计算机来处理和操作，如果将RFID技术和计算机技术相结合，就很大的节约了图书馆工作人员的时间，并且还能把图书管理的井井有条，让图书馆的服务项目也可以去增加。本文介绍的RFID技术比条形码技术更方便有利的一项技术，在我们日常生活和工作中，条形码的身影无处不在，条形码的技术对于目前来说已经特别成熟了，因为它应用了很多我们生活的领域中，所以我们怎么样去用电子标签RFID挑战条形码已经特别成熟和完善的市场优势呢？从根本来说，两个技术都非常相似，作用都是去快速准确的找到目标物。主要的区别如下：RFID电子标签的存储区可以根据情况进行随时修改，而条形码却不能；射频标签和条形码不一样，它具备特有的识别物不能被模仿；标签的作用不是视野中所看到的，它的信息可以通过无线电波去传输，而条形码仅仅局限在视野中。最早RFID技术电子标签成本大大的降低，并且读写设备作用最大化，在这些情况下被用到很多的领域。到目前为止已经应用在图书馆管理系统中了。从2002年开始新加披图书馆率先使用RFID技术到2006年国内正式对外开放的深圳图书馆使用RFID技术，从文献的采集、分类、处理到流通、收集和读卡器，RFID已完全证明了自己的优势相较于原来的条码和磁条设备的优势。在国内，国家图书馆，南京图书馆，杭州图书馆，上海图书馆，浙江省图馆也相继使用了RFID技术。事实证明，通过使用RFID技术管理图书不仅节省了检测的时间也节省了大量的人力，工作效率显著提高。1.3RFID技术在图书馆系统中应用的优势RFID技术是一种无接触式的自动识别技术，通过无线射频信号传输对目标物进行自动识别，并且会自动获取目标物的相关数据，在识别的过程中不需要人工操作，可工作于各种环境中。RFID技术是一种特别简单的无线识别系统，只需要两个基本的器件，这个系统可以控制、查询和寻找物体，是一个阅读器和很多很多标签构成的。RFID技术在图书馆系统中的应用，减少了服务流程所需要花费的时间，在使用RFID射频技术后，借还书的流程变得简单可靠。当读者选择好几本图书到该系统面前进行借阅时，不会和之前的条形码一样，需要多图书进行全方位的扫描，它只需要进行批量处理，借出情况就会在屏幕上显示的非常清楚。同样的道理，读者在还书途中也是一样的。此外，目前大多数的RFID系统还能够把条形码、磁条、书目信息和流通记录等全部整合存储在一起，提供系统识别利用。这样利用RFID电子标签不仅可以查询书目信息和借阅信息，更可以追寻特定馆藏资料在图书馆中的准确位置，从而加快了流通作业的速度。对以上RFID智能图书馆系统的设计内容，我总结了在图书馆系统中使用RFID技术有以下一些优点：（1）RFID技术可以存储信息，而条形码不行，比起IC卡，RFID的存储容量更大。目前大多数的图书馆对图书和读者管理时，都是把读者的信息和图书的信息写到数据库中，但是使用RFID技术进行图书的编号、读者办理的读书卡等操作时只需要把图书、读者的信息写入RFID标签的存储模块中，这样在没有数据库的场合也可以寄直接对图书和读者的信息进行查询和修改。和条形码技术相比，RFID读写器可以同时读取多个标签。条形码系统是采用一个一个扫描图书进行管理的，所以读者在进行借书和还书时的效率非常低，RFID就可以更好的解决这个问题，使图书馆管理系统的流通速度大大提升。（2）RFID技术是一种无接触的技术，读写的时候距离远并且不许呀接触。RFID读写器分为近距离、中距离、远距离，我们可以在不同的场所应用不同距离的读写器。比如：近距离用来编排图书、对图书加进行整理、借书和还书等进行操作；中距离的用于门禁监控；远距离用于读者借出去的图书进行跟踪。（3）RFID技术的读写速度比其他技术远远快速。已经对RFID技术经过无数测试验证出来，比条形码和IC卡读写速度要快很多，这样当读者去图书馆进行借书和还书、图书整理时的速度会大大提高，也可以防止门禁系统的报警缓慢等情况。（4）RFID标签可以对数据进行加密，并且这个标签不易被伪造。由于RFID技术的特点，它的数据可以由程序加密，一旦无法更改锁定，标签上写入的书籍信息和阅读信息就可以被锁定。（5）RFID标签对物体的尺寸大小和形状没有限制，可制成各种模样，来应用在各种不同场合。对图书馆的书籍我们需要把RFID标签粘贴到一个统一的位置，但是图书馆还有光盘和杂志要进行管理，所以和图书同一类型的标签就不能用了，这时候我们要使用不同形状的电子标签。（6）RFID读写器可以识别速度非常快的物体，这样图书馆管理系统的门禁系统就由很大的意义了。图书馆门禁是图书馆管理系统的一道安全门，安全门的存在必须在任何环境下都要发挥自己的作用，对于速度非常快的物体，现在大多数门禁系统都做不到监察，但是采用RFID技术可以扫描到高速运行的物品，弥补了一些安全漏洞。（7）图书准确查找。当我们在图书馆找一本书时可以根据具体书籍摆放的位置进行查找，但是如果图书没有在正确的位置摆放，我们找到一本图书会非常麻烦。RFID标签和读写器通信时的信号强度可以计算RFID标签和读写器的距离，再通过之前数据库中设置的标签，把两者数据进行对比之后就可以确定自己要找的图书再什么位置了。（8）图书定位：对已经编目的图书及时进行采集，给每本书都给予自己独有的位置信息，在任何区域除了查找该书的信息还可以得到书的位置信息，这样就会大大的提高读者和工作人员查找图书的效率。（9）图书快速整理。在图书馆中，特别严重的问题就是图书的错乱摆放，这是由于某些个别读者的个人素质和习惯，一些读者会把书放到不该放的位置，打乱了图书摆放的顺序，这大大的影响了其他读者查找图书的效率，之后也会让工作人员花费大量的人力去整理书架，增加了工作人员的劳动强度。但是当我们利用RFID技术，把图书的位置记录在标签中后，工作人员只需要用读写器进行扫描书架，就可以发现一些摆放不正确的图书，也防止了工作人员进行整个图书馆的排查，减少了工作人员的工作量，提高工作效率。（10）利用RFID技术可以进行快速的图书盘点。以前的图书馆管理系统都是采用条形码进行管理。但是条形码的特性就是必须一本一本的去扫描识别，速度慢还要花费大量的人力和物力，有了RFID标签后，它可以远距离、不用接触的识别，都够批量的去检测图书，工作人员只需要用读写器在图书馆中进行扫描一遍，就可以收集到所有存在电子标签的图书信息，对图书进行盘点。这样盘点图书就成为了一项简单的工作，工作人员也可以经常性的对图书进行盘点，也帮助了工作人员能够准确及时的掌握图书的情况。并且RFID具有的无线实时传输数据的特性，以及可以批量的读取多个标签，让盘点的工作变得快速、准确、高效。RFID技术也很容易就对图书进行盘点，既节省人力和物力，也使得之前工作人员的工作量在一天只能就可以完成。（11）自助借还图书。当RFID技术运用时，读者可以不需要工作人员自己完成借书和还书的工作，这样可以让图书馆不拥挤，提高效率。避免借书和还书时排队的困惑，并能保证不发生任何错误，过程简单易操作。对于一些大城市中的图书馆来说，人流量非常大，常常会造成读者排队时间很长。但是当我们利用RFID技术时，读者的这些烦恼也会迎刃而解，读者只需要自己进行操作即可，提升图书馆工作人员的工作效率和图书馆的服务水平。（12）智能安全门。目前位置，图书馆失窃是对图书馆一个严重的问题。不仅对图书馆的经济造成损失，而且对于书籍的丢失来说也是不能用金钱衡量的。之前条形码管理图书时，为了避免图书丢失，还必须自行购买防盗系统。由于RFID的技术本就由防盗的作用，利用它来管理图书馆可以提高图书馆的整体管理水平和效率，也起到防盗的作用。1.4RFID智能图书馆项目的意义采用先进的RFID技术，该设施有效地优化和整合了图书馆的馆藏资源和管理功能，实现了智能图书管理的自动化和智能化，优化了馆藏播放，管理了最人性化的绩效，读者管理着最高的绩效，完善和提高了图书馆的当前运作，提高了图书馆的基本竞争力。图书馆。利用RFID技术，方便快捷地实现读者自主选择图书，实现图书文献的地点、分布、流通和流动的科学准确管理，改进图书分类、放置和数据收集，采用新的内容服务、人性化的服务形式，使读者真正希望利用现代图书馆迅速准确地提供文献信息服务，以显示读者的阅读需求。RFID将彻底改变传统的借阅服务，即馆藏管理模式，提高图书馆管理效率，大大减少工作量，鼓励致力于为读者提供创新知识、知识服务和最大限度地造福读者的员工。考虑到工程建设是推进公共图书馆网络建设的契机，通过借阅图书文献，营造“随处”借阅环境，丰富广大读者的知识文化生活。本文是结合一个RFID智能图书馆项目展开的，本项目不仅体现了RFID技术给图书馆系统带来的重大变革，而且在软件设计上有了很大的创新，以一种全新的理念去管理图书。

第二章RFID技术原理及应用1.RFID技术介绍无线射频识别是从上世纪90年代逐渐出现在人们视野中的一项自动识别技术。它利用射频方式进行非接触扫描，以达到识别目的并交换数据。利用射频识别技术防伪，与其他防伪技术如激光防伪、数字防伪等技术相比，其优点在于：每个标签都是在全球唯一的标签，不能修改和伪造；没有机械磨损，防污损；读写器不对最终的用户隐形开放的接口，这样就可以保证自己的安全；数据安全方面可以对标签进行加密，也可以用一些算法实现安全管理，读写器和标签之间相互作用相互认证等。2.RFID系统的组成与工作原理2.1RFID系统的组成最基本的RFID系统由三部分组成：（1）电子标签(Tag，或称射频标签)：由芯片及内置天线组成。芯片内存在着一种特定格式的电子数据，作为被识别物品的身份信息，是射频识别系统中真正的数据载体。内置天线用于和射频天线间进行通信。（2）阅读器：读取或读写电子标签信息的设备，主要作用是控制射频模块向标签发射读取信号，并接收标签的回应，对标签的对象进行认证和识别，将被标识信息连带标签上其它相关信息传输到主机来进行处理。天线：用于在标签和读者之间发送和接收传输数据的设备。RFID技术的基本原理是利用空间电磁感应或电磁传播与目标通信，自动识别识别出的物体。RFID技术的一个实用应用是将电子标签附加到检测到的对象上，当标有电子标签的元素通过读者阅读窗格时，读者的标签和问题构成了一种无线通信链接，向读者发送自己的信息，例如标签号和标签存储数据。来接收和解码这些信息，并将其发送到后台计算机进行完全处理。发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种：（1）电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。（2）电磁反向散射耦合。雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。2.2RFID技术的优点有人说RFID是一种先进的条形码，也许就技术成本而言，但如果说它只是一种没有任何新用途的先进条形码，那是毫无根据的。与条形码技术相比，RFID有助于企业实现更快、更快、更简单、更透明的项目管理，这种管理建立在RFID今天提供的项目管理效率之上，并侧重于快速响应和即时决策。条形码是一种广泛应用的自动检测技术，但RFID的优点显而易见:不需要光源，甚至操作系统数据也可以从外部材料中读取；在敌对环境中长期工作；它可以很容易地集成或固定在不同形式和种类的产品上；较长的读取距离；可以写入和检索数据，记录时间比打印条形码快:标签内容可以动态更改；同时处理多个标签的能力；对标签数据的访问具有密码保护和安全性；RFID图例附加到的对象可以跟踪。以下是RFID技术比起条形码技术所体现出来的七大优点：（1）快速扫描RFID可以批量的进行扫描，但是条形码就只能逐一的扫描，速度缓慢。（2）体积小型化、形状多样化RFID技术在读取时没有对物体进行尺寸大小和形状的限制，任何尺寸大小形状都可以进行读取。另外，RFID的标签会原来越多样化，并将应用于不同的行业领域。R（3）抗污染能力和耐久性之前的条形码是纸张，这种容易受到污染，但是RFID对水、油和化学药品等物质，有很好的抵抗性。另外，由于条码码在外面包装，特别容易收到损坏，而RFID标签是将数据存储到芯片中的，这样就避免受到污损。（4）可重复使用条形码印刷上去之后就不能更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、删除，RFID标签内储存的数据，方便信息的更新。（5）穿透性和无屏障阅读在被遮挡的情况时，RFID可以穿过纸张等非金属或非透明的一些材质，并且能够进行穿透性通信。反之，条形码则不能在封闭或遮挡的情况下进行扫描，只有在近距离并且没有物体阻挡时才可以进行读条。（6）数据的记忆容量大随着现代科学的发展，数据的容量也在不断的增大。未来的物品所带的数据会越来越大，所以条形码便不能承载大容量的数据，而RFID可以承载大容量的数据。（7）安全性由于RFID技术承载的是以计算机为基础的电子信息，其数据都是经过加密保护的，这样就不容易被盗用及变造。2.3RFID技术发展面临的问题RFID标签是非常先进的技术，有着非常号的前景，但是由于目前发展的技术不够成熟，目前想要全面应用这个技术有点不现实。我们必须克服以下困难和障碍：（1）标准未统一尤其是阻碍RFID在数据定义方面发展的主要因素不一致。由于每个RFID标签都有一个唯一的标识符，因此，如果RFID产品的数据格式不同且互不兼容，从而对经济全球化中的商品流量产生极大的负面影响，那么使用不同标准的RFID产品就无法普遍使用，而且数据格式标准与每个国家的利益和安全相关。当前的现状是日美两大标准制定机构之间的对立，中国也开始制定自己的RFID标准，希望——如果其他许多国家开始陆续制定自己的标准。如何使这些标准兼容并使RFID产品顺利地在世界各地流通，是当今必须解决的一个重要而紧迫的问题。（2）技术不成熟RFID是近些年才逐渐流行的技术，大多数用户都希望可以完全取代条形码。但是，怎样才能将这个不成熟的技术应用到各个行业仍是目前最大的难题。（3）成本问题当前，每个传统条形码的成本低，而RFID标签的成本高，据可靠计算RFID技术的成本是条形码价格的100倍以上，就是因为着极大的成本差异到这RFID技术广泛应用变得缓慢了。据行业内专家预计，由于RFID标签在全球范围内需要50多亿块，随着规模的扩大，成本将进一步降低，RFID标签将在未来10年内逐步取代现有条形码。2.4国内外RFID技术的应用伴随着现代科学技术的发展，RFID技术应用产业逐渐壮大，sad已经掌握了人们生活的方方面面，如制造业、零售业、物流、运输等行业，我对发展前景看好，直到最近才掌握了图书馆，RFID得到了广泛的关注，不仅有助于一些大公司帮助高利贷提高管理效率，或者我让不同行业联系如何获得优化整个行业供应链的信息反馈。目前全世界安装了大量RFID系统，但主要用于动物和野生动物跟踪、道路和停车收费等有限领域。事实上，RFID还可以在以下领域发挥作用:自动道路交通管理和交通管理、通行安全、RFID卡、生产线自动化、仓库管理、自动驾驶车辆卡、防伪、电子物料控制系统、列车集装箱识别和货运、物流、生产线管理、入境控制、电子邮件系统、Avio包裹站识别、防盗汽车设备、文档管理、识别跟踪、Stoik、物流管理、移动商务、产品伪造、票务管理。由于RFID技术的应用面已经越来越普遍，已逐渐成为企业提高物流供应链管理水平、降低成本、企业管理信息化、参与国际经济大循环、增强竞争能力不可缺少的技术工具和手段，新加坡、韩国等国都明确把RFID技术列为国家重点发展项目，我国也将此项技术作为863重点项目大力扶持。射频识别被称为信息产业的第四次新技术革命，在“PC，Internet，无线通信”和RFID技术问世之后，并不是因为它是一种新技术，而是因为它发展了向实际应用迈进的能力，并且因为现在自动识别技术(如条形码技术)得到广泛应用，以满足人们的更高需求。作为全球生产基地，中国今后将成为世界上最大的RFID应用市场。这将是国内科研机构和企业难得的一次会议。当前中国RFID芯片、RFID安全系统等内核技术研究几乎是空的，RFID应用仍处于领先地位。在政府里，在受到巨大市场空间吸引的商业合作环境中，中国的企业和研究机构将越来越多在RFID技术的研究开发和应用中，多家企业将利用RFID技术改造企业信息。中国不仅将主导RFID技术应用市场，而且将成为全球RFID研发中心。第三章读写器与上位机的通信模块设计1.RFID系统硬件结构1.1任务和要求内容1、采用STC89C52单片机、RFID射频模块、12864液晶、上位机、串口模块等组成的；2、下位机可以对IC卡进行重新注册和撤销功能的作用，只有当你注册了IC卡才可以使用；3、下位机对已经注册过的IC卡进行识别刷卡是液晶屏会显示卡号，并且会把串口数据传到上位机，上位机将对卡号信息进行判断，卡号正确则上位机显示图书信息，并且上位机会发送指令给下位机开门的指令，系统就会打开控制的电磁锁；4、上位机可以进行图书信息进行增加、修改、查询、删除等功能；5、当下位机没有和上位机连接时，刷卡蜂鸣只器响一声；上位机和下位机连接通信时，刷卡正确蜂鸣器只器响两声并且LED灯亮起，刷卡错误蜂鸣器只器响一声短，一声长来提示卡号错误等提醒。1.2系统设计方案本设主要是采用在设计中STC89C52作为主控器，实现把采集到射频信息进行转化成数据，并且通过串口传输数据到电脑进行显示个人信息，上位机将进行对下位机数据进行数据库比较，如果符合信息则发送指令给下位机进行开启图书门禁系统并且上位机调用数据库显示个人信息，上位机将图书每次刷卡信息进行保存到数据库方便管理员进行查询信息，不符合则上位机会进行报警提示并且下位机蜂鸣器进行报警提示。并且在上位机中管理员可以对图书的信息进行管理，系统自动将信息保存到数据库ACCESS，以防图书数据丢失等情况发生。1.3RFID射频主要技术RFID射频主要工作原理：当IC卡进入到射频模块的范围时，读卡器将接收到IC卡信号，并且读卡器将接收到感应的电流信息存储到芯片内部，或者从IC卡发送信息到读卡器上，并且读卡器读取IC卡的信息和解码，最后发送到单片机进行处理分析。读卡器是由收发、耦合、接口单元和控制模块共同组成。阅读器和应答器的信息交换用的是半双工的通信方式，与此同时，阅读器给无源应答器提供能量和时序通过耦合的方式。本设计次读卡器采用MFRC522读卡器，其中通信频率为3.56MHz高集集成的非接触卡。一套完整射频识别系统是由读卡器、IC卡、天线等共同组成的，其工作原理是读写器发射特定频率的无线电波能量，用于发送数据驱动电路中，读写器将获得解释数据序列，对应用程序做相应的处理[7]。图2-2RC522的简单模型2硬件设计2.1硬件设计总体框架智能图书门禁系统硬件主要是STC89C52为主控芯片、12864为液晶显示模块、串口模块、RFID射频模块、蜂鸣器报警模块、上位机模块等共同组成的。STC89C52为主控芯片主要是为整个系统起到控制作用；液晶显示模块通过显示每张IC卡的卡号；串口模块主要是用来上位机和下位机相互通信；射频模块用来检测IC卡并且读出卡号；上位机用来显示图书的信息，并且对图书进行信息管理；报警模块用来刷卡过程中报警提示。RFIC射频模块RFIC射频模块液晶显示模块报警模块按键模块上位机模块主控芯片模块电源供电模块图3-1硬件结构2.2单片机主控模块图书门禁系统主芯片采用STC89C52芯片，STC89C52芯片共有40个引脚，其中52芯片具有8K字节Flash，内部含有四个外部中断，四级中断结构，并且具有串口通信等功能，在89C52单片机最小系统是由晶振和复位电路组成的，在晶振电路晶振采用11.0111‘//’///////’101101//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////11/11///11/1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111///0///////////0000/0000011/0593MHZ,其中晶振越大单片机的机器周期越快，复位电路主要防止单片机内部程序进入到死循环，可以通过复位电路使程序跳出死循环，使程序从头开始运行。如图3所示。如图3.1.1所示。图3.289C51最小系统2.3液晶显示模块图书门禁系统采用采用12864液晶显示，12864液晶共有20个引脚，12864液晶是一种点阵液晶显示器，是由128*64点组成的，在液晶先说好中可以通过串行和并行方式来驱动液晶显示，其中液晶可以显示图案、文字、字符等多种应用，在图书门禁系统中12864液晶主要显示卡号等信息。图3.4LCD12864液晶显示屏2.4IC卡读卡器工作原理RFID射频主要工作原理：当IC卡进入到射频模块的范围时，读卡器将接收到IC卡信号，并且读卡器将接收到感应的电流信息存储到芯片内部，或者从IC卡发送信息到读卡器上，并且读卡器读取IC卡的信息和解码，最后发送到单片机进行处理分析。RFID射频模块实物图RFID射频模引脚图2.5蜂鸣器报警器图书门禁系统中蜂鸣器主要起到报警提示的作用，在焊接过程中其中蜂鸣器需要三极管进行放大电流才能驱动，在焊接好蜂鸣器电路中，要注意三级管的引脚基极、发射级、集电极的区分，并且通过单片机的高低电平来控制三极管开关来直接驱动蜂鸣器,其中蜂鸣器驱动引脚与单片机P10的IO连接。图7是蜂鸣器的连接电路。图3.5蜂鸣器的连接电路2.6按键控制在图书门禁系统采用独立按键方式来控制，在独立按键中每个按键总有四个引脚，其中两个引脚和另外两个引脚连接在一起，实际上只要需要用到两个引脚，在独立按键中一个引脚是和单片机的引脚连接一起，按键的另外一引脚是与电源VDD和GND连接一起，在独立按键按下与单片机连接的引脚将与电源VDD和GND连接的引脚导通，单片机引脚将检测到高低电平，并且执行相关的指令。独立按键松开时，独立按键按下与单片机连接的引脚将与电源VDD和GND连接的引脚形成开路，单片机停止执行独立按键指令。图3.6独立按键的连接电路2.7电源模块在图书门禁系统采用5V工作电源，在供电过程中可以采用电脑USB、充电宝、手机充电器等进行供电，在图书门禁系统中采用电源过高容易导致作品被烧坏，电源过低会导致作品无法正常工作。在电源头2和3引脚是负极端口，1引脚是正极端口，在电源使用过程中最好在电源正负极加个电容，来过滤掉电源中的杂波，这样是系统更加稳定于5V电源工作中，更好的为液晶模块、射频模块、芯片等模块提供稳定的电源。如图3.7所示。图3.7电源电路3.软件部分3.1主程序流程框给整个系统进行上电，系统各个模块将进行初始化，下位机一直检测菜单按键是否有按下，当菜单按键有按下时，系统将进入主菜单界面，并且将IC卡放在射频模块上，再对IC卡进行注册和撤销功能，并且在按下菜单按键退出菜单界面。当射频模块检测到有IC卡读入时，单片机主控制芯片将射频信息转化成数字显示到液晶界面上，并且将数字通过串口模块传输到上位机，上位机将调用数据库access查找相对于的卡号，如果找到符合卡号，上位机将调用符合卡号的个人信息显示到上位机界面，并且发送相关的指令来控制图书门禁的开关，若没有找到符合卡号，上位机自动提示信息，并且蜂鸣器将长响一声达到提示效果。如图4-1所示。蜂鸣器提示蜂鸣器提示将个人使用情况显示在上位机结束程序初始化确定注册、撤销、按键按下检测是否有IC卡读入菜单按键是否有按下检测是否有IC卡读入否开始图4.1软件流程图3.2液晶显示程序在智能图书门禁信息管理系统中液晶主要显示图书卡号信息，当射频模块中检测到有IC卡读入时，液晶将显示图书卡号信息,IC卡撤离时液晶将恢复主界面信息，并且液晶可以显示图书的注册和撤销的状态，12864液晶程序流程图如图4.1.2所示。图4.1.2液晶显示流程图3.3上位机3.3.1上位机界面智能图书门禁管理系统上位机采用VB语言进行编程，数据库采用access来保存刷卡记录，在上位机选择好串口端号(下位机与电脑连接串口端号)，并且点击菜单开始工作。下位机每次刷卡将通过串口直接把数据传送到上位机，并且上位机将调用数据库将个人显示到上位机界面，再将刷卡信息保存到数据库里，方便信息查询，并且在上位机菜单可以进行对图书进行增加、修改、查询、删除等管理功能。如图4-2所示。图4-2上位机界面3.3.2图书信息管理在点击上位机信息管理，则出现如图4-3界面，界面显示对图书信息主要有电话、身份证、姓名、住宿、卡号等信息；并且可以通过按键对图书的信息进行增加、修改、删除，在每次对图书信息编辑好在点击确定按键，系统将编辑的信息自动保存到数据库ACCESS,再点击刷新按钮则界面将自动更新，显示刚才编辑的信息内容。如图4.2.2所示。图4.2.2图书信息管理3.3.3图书记录查询在上位机界面中点击图书记录查询界面，则则出现如图4-3界面，上位机将显示所有的图书记录，并且字段名称选择查询的字段信息有姓名、电话、身份证、住宿、访问时间、卡号等信息，并且在关键字中输入查询信息，在点击确认查询系统将系统查找数据库的相关信息，并且将查询的信息显示出来，达到一目了然的效果，在点击放回菜单按钮，系统将自动退出查询的界面，返回到主界面。图4.2.3图书记录查询

结论本设主要是采用在设计中STC89C52作为主控器，实现把收集的信息进行转化成数据，并且通过串口传输数据到电脑进行显示个人信息，上位机将进行对下位机数据进行数据库比较，如果符合信息则发送指令给下位机进行开启图书门禁系统并且上位机调用数据库显示个人信息，不符合则上位机会进行提示，所做的主要工作如下：1.调查研究目前图书馆门禁系统的情况，并对检测射频识别的历程进行了解；2.了