基于Arduino技术的实验室智能手持终端的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于实验室设备管理装置领域，涉及一种基于Arduino技术的实验室智能手持终端。
【背景技术】
[0002]高校实验室设备是高校从事教学、科研及新产品开发的重要物质资源，它的管理好坏直接影响学校教育是否能够正常开展。现有技术中，大部分高校还采用传统的人工操作模式对实验室设备进行管理，即对已有的实验设备信息、使用情况等信息进行人工登记，登记工作繁琐，且效率极低。同时，传统的管理中人工登记的设备标签只能标示设备的名称、型号、规格及购期等信息，且此类标签易篡改且无法动态更新，导致实验设备管理混乱，而且容易出错导致设备管理不到位，不利于实验室科研教学的正常开展，更不利于当前高校开放实验室的要求，降低了实验设备的利用率，进而影响高校的教育质量。
【实用新型内容】
[0003]为解决现有技术中存在的以上不足，本实用新型提供了一种基于Arduino技术的实验室智能手持终端，具有使用简单，操作方便的优势，能够极大提高实验设备管理工作的统筹效率。
[0004]为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下:
[0005]一种基于Arduino技术的实验室智能手持终端，它包括
[0006]用于作为控制中心、基于Arduino技术的控制模块，所述控制模块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；
[0007]用于扫描实验设备对应的条形码信息的条形码扫描模块，其信号输出端连接控制模块的扫描信号输入端；
[0008]用于外部信息输入并进行显示的触屏显示模块，所述触屏显示模块的信号输入端连接控制模块的显示输出端，其指令输出端连接控制模块的指令输入端；
[0009]用于作为电源动力的电源模块，所述电源模块的电源输出端通过电源转换模块分别连接控制模块、条形码扫描模块、触屏显示模块的电源输入端。
[0010]作为对本实用新型的限定:它还包括用于将实验设备信息写入实验设备上的控制器件内，或读取实验设备上控制器件信息的RFID读写模块，所述RFID读写模块连接控制模块的信息读写端；
[0011]用于与实验设备上的控制器件进行通信的通信模块，所述控制模块通过通信模块与实验设备上的控制器件相连接。
[0012]作为对控制模块的限定:所述控制模块采用处理器核心为ATmega2560芯片的Arduino UNO控制模块，所述ATmega2560芯片具有多路串行通信接口、数字输入/输出口，以及模拟输入口 ；所述触屏显示模块为串行、电容型显示屏。
[0013]作为对本实用新型的另一种限定:所述RFID读写模块为MF RC522芯片；所述通信模块为XBee模块；所述条形码扫描模块采用核心为Vancode M1206芯片的扫描模块。
[0014]作为对本实用新型电源模块及电源转换模块的限定:所述电源模块为锂电池；
[0015]所述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，输出端连接所述的控制模块、条形码扫描模块、触屏显示模块等。
[0016]作为对本实用新型中充电电路及电压转换电路的限定:所述充电电路包括CN3052A芯片及其外围电路；所述电压转换电路包括AP1509-5.0芯片与外围元器件构成的第一转换电路和AS1117-3.3V芯片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，电压输出端输出5.0V直流电，同时还连接ASl117-3.3芯片构成的第二转换电路。
[0017]对本实用新型还有一种限定:它还包括外置天线接口和USB接口，所述外置天线接口与USB接口均与控制模块相连。
[0018]由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，所取得的技术进步在于:
[0019](I)本实用新型通过条形码扫描模块直接对实验设备上的条形码直接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；
[0020](2)本实用新型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；
[0021](3)本实用新型设有触屏显示模块，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，令试验设备的管理工作更为精确；
[0022](4)本实用新型设有RFID读写模块和通信模块，可以对实验设备上设置的控制器内的信息进行写入和读取，配合实验设备上的控制能够对实验设备进行定位，在需要使用该实验设备时，能够精确地找到设备，且本实用新型与设于实验设备上的控制器的通信可通过RFID读写模块和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；
[0023](5)本实用新型还设有外置天线接口，提高无线发射和接收功率，实现网络信号较弱时能够提供稳定的组网；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；
[0024](6)本实用新型的条码扫描模块为性价比较高的OEM模块产品Vancode M1206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；
[0025]控制模块为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；
[0026]而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；
[0027]通信模块为Xbee模块，该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；Xbee模块工作于2.4GHz ISM频段，降低开发成本和开发周期；且Xbee模块采用CSMA通信机制，保证了数据通信的可靠性；而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Xbee模块与所有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。
[0028]综上所述，本实用新型结构简单、操作方便，且携带方便，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。
[0029]本实用新型适用于高校实验室的实验设备的管理。
【附图说明】
[0030]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。
[0031]图1为本实用新型实施例的原理框图；
[0032]图2为本实用新型实施例除去电源模块的电路原理图；
[0033]图3为本实用新型实施例电源模块的电路原理图。
【具体实施方式】
[0034]实施例基于Arduino技术的实验室智能手持终端
[0035]本实施例提供了一种基于Arduino技术的实验室智能手持终端，结构如图1所示，包括:
[0036](—)基于Arduino技术的控制模块，用于作为本实施例的控制中心，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。本实施例的控制模块如图2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。
[0037](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2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过控制模块进行存储。
[0038](三)触屏显示模块，用于工作人员外部输入信息并进行显示，得到所述触屏显示模块的信号输入端连接控制模块的显示输出端，其指令输出端连接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，其与控制模块的具体连接方式如图2所示。
[0039](四)电源模块，用于作为电源动力为上述各个模块供电，所述电源模块的电源输出端通过电源转换模块分别连接控制模块、条形码扫描模块、触屏显示模块的电源输入端。
[0040]本实施例中的电源模块为DC7.2V的锂电池。所述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，输出端连接所述的控制模块、条形码扫描模块、触屏显示模块等。
[0041]本实施例中的充电电路如图3所示，包括CN3052A芯片U4及其外围电路；所述电压转换电路如图3所示，包括AP1509-5.0芯片