基于Arduino技术的实验室设备管理定位系统的制作方法_2

文档序号:8998452阅读:来源:国知局
br>[0036](2)本实用新型的手持终端设备通过条形码扫描模块直接对实验设备上的条形码扫描就可以得到实验设备的信息,无需人工输入,极大地提高了实验设备管理的工作效率,降低了工作人员的工作量,同时避免了人为因素而出现的抄写错误;
[0037](3)本实用新型手持终端设备的条形码扫描模块既可以实现传统的条码标签的信息录入,又可对普通设备的条形码信息进行采集,兼容性高、应用场合多;
[0038](4)本实用新型的手持终端设备设有触屏显示模块,工作人员可以通过该模块进一步对设备进行归类管理,例如通过该模块输入实验设备的类型、购买时间、价格、运行状态、设备位置代码等,令实验设备的管理工作更为精确;
[0039](5)本实用新型的手持终端设备设有RFID读写模块和第一通信模块,定位节点设备设有RFID标签模块和第二通信模块,其中RFID读写模块可以将实验设备的信息写入RFID标签模块中,而需要找寻某实验设备时由RFID读写模块由可以读取RFID标签模块内的信息,进而对实验设备进行定位,在需要使用该实验设备时,能够精确地找到该实验设备,且本实用新型的通信可通过RFID读写模块和两个Xbee网络通过无线方式实现,延长了RFID读写距离,方便快捷,大大提高工作效率;
[0040](6)本实用新型的手持终端设备还设有外置天线接口,能提高无线发射和接收功率,实现网络信号较弱时能提供稳定组网;且设有USB接口,能够识别外部USB设备,令本实用新型功能更加完善;
[0041](7)本实用新型手持终端设备的条码扫描模块为性价比较高的OEM模块产品Vancode Ml206扫描模块,该模块景深距离为4_60cm,具有开放式系统架构,易于进行功能配置和升级;
[0042]第一控制模块与第二控制模块均为Arduino Uno控制模块,该模块的处理核心为ATmega2560芯片,该芯片为开源平台,且具有多路串行通信接口、数字输入/输出口(其中6路可作为PWM输出)和模拟输入口,串口及I/O资源丰富,降低了开发难度,并使该模块产品化成本大大降低;
[0043]手持终端设备的触屏显示模块采用电容触屏,串行液晶屏,I/O资源占用少,交互性好、速度快、可靠性高;
[0044]第一、第二通信模块均为Xbee模块,其中第一通信模块工作于协调器模式,实现所有XBEE节点网络的管理功能,模块内置定位协议及定位算法,可以实时判断设备节点所处的相对位置,以便高效确定所需实验设备的位置;而第二通信模块工作于普通终端工作模式,内置Zigbee协议栈;第一、第二通信模块均工作于2.4GHz ISM频段,支持低成本的独特需求及低功耗无线传感器网络,只需很小的功率就能保证远程设备之间数据传输的可靠性,降低开发成本和开发周期;
[0045]且两个Xbee模块采用CSMA通信机制,保证了数据通信的可靠性;两个Xbee数据传输采用CRC数据包完整性校验、AES-128加密算法及直序列展频技术,确保整个传输阶段的安全性,提高了抗干扰特性和保密性内嵌Xbee模块,同时两个Xbee模块与所有实验设备识别及定位节点采用ZIGBEE实现组网,克服了蓝牙及WIFI组网的局限性。
[0046]综上所述,本实用新型结构简单、操作方便,极大地提高了实验设备管理的工作效率,且避免了人为错误的出现。
[0047]本实用新型适用于高校实验室的实验设备管理。
【附图说明】
[0048]下面结合附图及具体实施例对本实用新型作更进一步详细说明。
[0049]图1为本实用新型实施例的原理框图;
[0050]图2为本实用新型实施例中手持终端设备的原理框图;
[0051]图3为本实用新型实施例中手持终端设备除去电源模块的电路原理图;
[0052]图4为本实用新型实施例中第一电源模块的电路原理图;
[0053]图5为本实用新型实施例中定位节点设备的原理框图;
[0054]图6为本实用新型实施例中定位节点设备除去电源模块的电路原理图;
[0055]图7为本实用新型实施例中第二电源模块的电路原理图。
【具体实施方式】
[0056]实施例基于Arduino技术的实验室设备管理定位系统实验室设备管理定位系统
[0057]本实施例提供了一种基于Arduino技术的实验室设备管理定位系统,结构如图1所示,包括:
[0058]一、一个基于Arduino技术的手持终端设备,所述手持终端设备能够自动录入各个实验设备的信息。该手持终端设备具体结构如图2所示,包括:
[0059](一)基于Arduino技术的第一控制模块,用于作为手持终端设备的控制中心,其具有扫描信号输入端、信息读写端、显示输出端、指令输入端、电源输入端。本实施例的第一控制模块如图3所示,采用现有技术中的Arduino UNO模块,其核心为ATmega2560芯片U1,该芯片具有多路串行通信接口、数字输入/输出口(其中6路可作为PWM输出)和模拟输入。并通过串行口及SPI接口控制并协调管理下述的XBee模块、RFID读写模块及条形码扫描模块,读取第一 XBee模块、RFID读写模块及条形码扫描模块工作状态,并向这三个模块发送定位、启动、数据传送等控制指令。
[0060](二)条形码扫描模块,用于扫描实验设备上对应的条形码信息,其信号输出端连接控制模块的扫描信号输入端。本实施例的条形码扫描模块如图3所示,采用现有技术中的条形码扫描器U2,直接对实验设备上的条形码进行扫描获得实验设备条形码中携带的信息,并将获得的信息发送至第一控制模块进行存储。
[0061](三)触屏显示模块,用于工作人员外部输入信息并进行显示,所述触屏显示模块的信号输入端连接第一控制模块的显示输出端,其指令输出端连接第一控制模块的指令输入端。本实施例中触屏显示模块采用现有技术中的3.5英寸串行触屏显示模块U3,触屏类型为电容屏,其与第一控制模块的具体连接方式如图3所示。
[0062](四)RFID读写模块,用于将实验设备信息写入实验设备上的定位节点设备内,或读取定位节点设备内存储的实验设备信息。本实施例的RFID读写模块式需要与下述的定位节点设备的第二控制模块相通信,主要功能是实现对定位节点设备的RFID标签模块(例如设备类型、购买时间、价格、运行状态、设备位置代码)的读和写操作。本实施例的RFID读写模块采用RFID MF RC522模块实现,工作于读写器全功能状态。所述RFID MF RC522的供电电压为3.3V,该模块的核心读卡芯片为MFRC522芯片U7,MFRC522芯片U7的工作频率为13.56MHz,芯片内部集成了 13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议,支持14443A兼容应答器信号及快速CRYPT01加密算法。MFRC522芯片U7支持MIFARE系列非接触式通信,双向数据传输速率高达424kbit/s。RFID MF RC522模块通过SPI接口实现与Arduino UNO模块的连接。
[0063](五)第一通信模块,用于将本实施例手持终端设备的第一控制模块与下述定位节点设备的第二控制模块进行通信,所述第一控制模块通过第一通信模块与定位节点设备相连接。本实施例的第一通信模块如图3所示为第一 XBee模块U8,其功能为实现实验室内部所有设备管理模块间的相对定位、组网及数据传输。所述第一 Xbee模块U8工作于协调器工作模式,第一 Xbee模块U8内置Zigbee协议栈,该模块支持低成本的独特需求及低功耗无线传感器网络,模块工作只需很小的功率,就能保证远程设备之间数据传输的可靠
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