基于Arduino技术的实验室设备管理定位系统的制作方法_3

文档序号:8998452阅读:来源:国知局
性。且本实施例的第一 XBee模块U8工作在ISM2.4GHz频段,通过串行口实现与Arduino模块的通信,数据传输通过AT命令实现。
[0064]为了进一步完善本实施例,如图3所示,本实施例还设有用于对第一 XBee模块U8处于组网和通信的工作状态进行显示的第一组网指示灯LED2和第一通信指示灯LED3,当第一 XBee模块U8处于通信状态时,第一通信指示灯LED3点亮;而当第一 XBee模块U8处于组网状态时,第一组网指示灯LED2点亮。
[0065](六)第一电源模块,用于作为电源动力为上述各个模块供电,所述第一电源模块的电源输出端通过第一电源转换模块分别连接第一控制模块、条形码扫描模块、触屏显示模块、RFID读写模块、第一通信模块的电源输入端。
[0066]本实施例中的第一电源模块为DC7.2V的锂电池。所述第一电源转换模块包括用于为锂电池充电的充电电路,以及将锂电池的电压转换为满足其他模块电压的第一电压转换电路,所述充电电路的电源输入端用于与外界220V交流电相连接,电源输出端连接锂电池的正负极;所述电源转换电路的输入端连接锂电池的正负极,输出端连接所述的第一控制模块、条形码扫描模块、触屏显示模块等。
[0067]本实施例中的充电电路如图4所示,包括CN3052A芯片U4及其外围电路;所述第一电压转换电路如图4所示,包括AP1509-5.0芯片U5与外围元器件构成的第一转换电路和ASl117-3.3V芯片U6与外围元器件构成的第二转换电路,所述AP1509-5.0芯片构成的第一转换电路电压输入端连接锂电池的正负极,经过第一转换电路的转换后,将锂电池的7.2V电压转换成5.0V直流电压输出,同时第一转换电路的输出端还连接ASl117-3.3芯片构成的第二转换电路,而第二转换电路将第一转换电路输出的5V电压转换成3.3V电压输出。
[0068]此外,为了完善本实施例,所述电源模块如图3、图4所示,还包括第一电源开关,以及第一电源指示电路,所述第一电源开关能够控制电源的启停,第一电源指示电路用于对本实施例的工作状态进行指示,所述电源指示电路包括第一发光二极管LED1,所述第一发光二级管LEDl串接在第二转换电路输出端与地之间。
[0069](七)外置天线接口,用于网络信号较弱时提高本实施例的发射和接收功率,以保证网络稳定和数据可靠传输。本实施例中采用现有技术中的外置天线接口 Y即可,所述外置天线接口 Y直接连接第一控制模块的通信端。
[0070]USB接口,用于外插入USB设备,增强本实施例的功能,本实施例中直接采用现有的USB接口即可。
[0071]二、若干个基于Arduino技术的定位节点设备,每个定位节点设备对应一个实验设备,并用于对相应的实验设备进行定位,且手持终端设备与所有的定位节点设备之间无线相连接形成网络。本实施例中的定位节点设备如图5所示,包括:
[0072](—)基于Arduino技术的第二控制模块,用于作为定位节点设备的控制中心,具有通信端、信息写入端、指示信号输出端、电源输入端。本实施例的第二控制模块如图6所示,采用现有技术中的Arduino UNO模块,其核心为ATmega2560芯片Ull,该芯片具有14路数字输入/输出口(其中6路可作为PWM输出)、6路模拟输入、一个16MHz晶体振荡器。并通过串行口及控制并协调管理下述的第二 XBee模块、RFID标签模块及条形码扫描模块,通过串行口读取第二 XBee模块、RFID标签模块的工作状态,并向这两个模块发送定位、启动等控制指令。
[0073](二)RFID标签模块,用于实现实验设备的ID识别及定位。本实施例的RFID标签采用RFID MF RC522模块实现,工作于普通的RFID标签工作状态。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U9,该芯片工作频率为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U9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。
[0074](三)第二通信模块,用于与手持终端设备的第二控制模块进行通信,所述第二控制模块通过第二通信模块与手持终端设备相连接。本实施例的第二通信模块如图6所示为第二 XBee模块U10,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。所述第二 Xbee模块UlO工作于普通终端工作模式,第二 Xbee模块UlO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性。且本实施例的第二 XBee模块UlO工作在ISM2.4GHz频段,通过串行口实现与Arduino模块的通信,数据传输通过AT命令实现。
[0075]为了进一步完善本实施例,如图6所示,本实施例还设有用于对第二XBee模块UlO处于组网和通信的工作状态进行显示的第二组网指示灯LED4和第二通信指示灯LED5,当第二 XBee模块UlO处于通信状态时,第二通信指示灯LED5点亮;而当第二 XBee模块UlO处于组网状态时,组网指示灯LED4点亮。
[0076](四)第二电源模块,用于作为电源动力为上述各个模块供电,所述第二电源模块的电源输出端通过第二电源转换模块分别连接第二控制模块、RFID标签模块、第二通信模块的电源输入端。
[0077]本实施例中的第二电源模块为DC6V的干电池。所述第二电源转换模块的输入端连接干电池的正负极,输出端连接所述的第二控制模块、RFID标签模块、第二通信模块。
[0078]本实施例中第二电源转换模块如图7所示,包括AP1509-5.0芯片U12与外围元器件构成的第三转换电路和AS1117-3.3V芯片U13与外围元器件构成的第四转换电路,所述AP1509-5.0芯片U12构成的第三转换电路电压输入端连接干电池的正负极,经过第三转换电路的转换后,将锂干电池的6V电压转换成5.0V直流电压输出,同时第三转换电路的输出端还连接ASl 117-3.3芯片U13构成的第四转换电路,而第四转换电路将第三转换电路输出的5V电压转换成3.3V电压输出。
[0079]此外,为了完善本实施例,所述电源模块如图6、图7所示还包括第二电源开关,以及第二电源指示电路,所述第二电源开关能够控制电源的启停,第二电源指示电路用于对定位节点设备的工作状态进行指示,所述第二电源指示电路包括第二发光二极管LED6,所述第二发光二级管LED6串接在第四转换电路输出端与地之间。
[0080](五)指示模块,用于定位时发生声光报警指示信号,所述指示模块的信号输入端连接第二控制模块的指示信号输出端。本实施例的指示模块如图6所示,采用现有技术中的发光二极管LED7,和蜂鸣器S。
[0081]本实施例的具体工作原理为:实验设备信息录入:打开手持终端设备的电源开关,电源指示灯亮,系统启动,加载各模块驱动程序及初始参数,加载运行实验室设备管理软件;然后通过条形码扫描模块读取传统的旧标签或新购入的实验设备上的条形码,对实验设备进行识别,完成实验设备条形码的信息录入,同时,工作人员还通过触屏显示模块将实验设备的其他信息录入到控制模块中,最终完成对实验设备的信息管理。
[0082]实验设备定位查找:首先将本实施例的手持终端设备与定位节点设备均启动,第一 Xbee模块U8、第二 Xbee
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