基于RFID的创意系统设计

《RFID技术与应用》课程设计报告学院:_电气与信息工程学院_专业班级:物联网学生姓名:学号:设计地点（单位）________________

设计题目:__基于RFID的灭火器管理系统_完成日期：2017年01月13日指导教师评语:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________成绩（五级记分制）:________________

指导教师（签字）:________________ 《RFID技术与应用》课程设计报告摘要摘要在分析当今消防安全的情况以及消防设备的管理下，本系统提出一种基于RFID的灭火器管理系统。本系统可分为三个模块，射频模块、通信模块、上位机模块。射频模块采用RFID技术可实现灭火器过期提醒、灭火器的位置监控、灭火器的实时跟踪、分区管理，当灭火器的某一项数据发生变化异常时，该模块不仅要发出报警提醒，还要周期性的向通讯模块发送相应的数据信号，直到问题被解决为止。通信模块负责将这些信号传递到上位机接收到数据便执行显示或操作数据库。本系统使用MicrosoftSQL建立数据库进行统一管理，利用java设计上位机的前端和后台，同时利用ZigBee技术进行通信，底层硬件使用了RFID标签和阅读器、CC2530和STC89C52单片机。该系统具有成本低、操作简单、架构简单、智能化等特点，解决了消防安全中灭火器管理方面的纰漏。关键字：RFIDZigBeejava灭火器管理《RFID技术与应用》课程设计报告目录目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 I目录 II1引言 32选择标准 42.1非接触智能卡的国际标准 42.2射频接口 42.3射频选择 43软件分析 53.1STC89C52软件分析 53.2上位机后台程序分析 54系统设计及实现 74.1系统总体方案设计 74.2软件设计及实现 75结语 115.1总结 115.2展望 11致谢 12参考文献 13《RFID技术与应用》课程设计报告1引言1引言随着RFID技术的日渐成熟和飞速发展，物联网技术在智慧城市的应用越来越受到关注。物联网技术应用到消防安全领域也随着热潮在不断的发展和完善，主要是针对消防设备的管理。消防设备主要包括灭火器、疏散指示灯、防毒面具、消防栓、防火门、消防水枪、自动报警器、手动报警器、安全指示牌等。消防设施、设备的质量关系着整个区域的安全与稳定。然而，消防设备大多位置疏散，类型不一，数量众多，十分不易于日常管理与维护，但是消防安全保障对有些单位和小区十分重要，这对消防设施管理者是严峻的挑战，对物联网技术是机遇也是挑战。基于消防设备的管理与维护，本系统旨在灭火器的管理方面，拟解决灭火器不具备智能感知功能，经常疏于管理和维护，从而形成信息孤岛，出现异常时没能及时处理，导致在紧急情况下不能使用或没有灭火器可用而造成严重后果的实际问题。在本系统中，通过在消防设备存储窗上安装RFID阅读器，灭火器上贴上RFID电子标签，使灭火器具备感知能力，并能和存储窗进行信息交互。再此基础之上，本系统使用了ZigBee技术，每个灭火器存储窗一个节点，组建了一个无线传感器网络，使用MicrosoftSQL数据库对数据进行管理，使用java技术编写上位机，使对灭火器的过期提醒、位置监控、实时跟踪等管理变得常态化、高效化、精准化、透明化、智能化。《RFID技术与应用》课程设计报告2选择标准2选择标准标准是对重复性事物和概念所做的统一规定，它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，有主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据来实施。选择或统一的标准才能够确保协同工作的进行。2.1非接触智能卡的国际标准国际标准化组织（ISO）/IEC制定了国际标准、国家标准和行业标准，且其宗旨是在世界范围内促进国际标准的制定，协调世界范围内的标准化工作。ISO/IEC制定的RFID标准可以分为技术标准、数据标准、性能标准和应用标准。技术标准比较常见的是ISO/IEC18000–2低于135kHz频率的空中接口标准和13.56MHz频率下的空中接口标准；数据内容标准常见的有ISO/IEC15963射频标签的唯一标识。2.2射频接口接口主要是用于数据传输和交换的技术，在阅读器控制模块与应用软件之间的数据交换主要就是要通过接口来实现的。其中可以采用的接口有RS–232、RS–485、RJ45、USB2.0、USB3.0或WLAN接口。2.3射频选择RFID电子标签分为低频(125KHz)、高频(13.56MHz)、超高频(433MHz、860～930MHz)和微波(2.45GHz)四种类型，工作的耦合方式分为磁场耦合、电场耦合和点磁场耦合方式。但本系统的RFID阅读器选择的是MRC522，由阅读器固定标签的选择频段为高频，所以选择M1卡位标签。《RFID技术与应用》课程设计报告3软件分析3软件分析本系统共使用了两种单片机，即CC2530和STC89C52RC，STC89C52控制射频识别模块，通过读标签获取灭火器信息，处理之后将有效消息传送到CC2530，通过CC2530组建的ZigBee网络发送信息。CC2530部分软件有同组其他伙伴完成，这里就只分析STC89C52。除此之外，还有上位机的后台程序，包括数据库和串口的系统调用。3.1STC89C52软件分析RFID电子标签阅读器MRC522连接在STC89C52单片机I/O口上，52单片机控制阅读器对灭火器标签的读取和更改，并通过读取到的内容判断该灭火器是否处于异常，如处于异常状态，便要发出啊报警提醒信号。在52单片机的程序设计中，由于要处理的事件众多，若以变量来保存，将要占用很大的内存，所以决定以标志位来判断发生了什么情况，其中需要几个重要的标志位宏定义如图3.1所示，另外事件变量flag是一个字符类型的变量，该变量的每一个bit位都表示一个事件，它与图3.1所定义的宏做位运算，来对事件标记进行清0或置1，当该卫视置1表示事件发生，便进入与事件相对应的处理程序段，处理完成后将改为清0。图3.13.2上位机后台程序分析上位机后台程序主要完成对ZigBee网络协调器串口的监听，并对串口接收到的数据进行解析处理，以及更新或跳转前端显示、更新或读取数据库。除此之外，还要监听前端所显示的按钮，当按钮按下便执行跳转或存取数据库。（1）数据库采用的是MicrosoftSQL设计，总共建立了两张简单的表，分别为userTable和fireTable，如图3.3和3.4所示。图3.3userTable数据表图3.4fireTable数据表（2）所有数据通过串口收发，串口的动作是整个系统数据变化的灵魂。当串口传来数据时，后台程序更改前台的显示，有需要连接或更新数据库的数据，便采用的JDBC技术对数据库进行操作。《RFID技术与应用》课程设计报告4系统设计及实现4系统设计及实现4.1系统总体方案设计针对本系统的需求，我们设计的系统架构如图4.1所示。4.2软件设计及实现（1）在每个灭火器存储窗中需安装STC89C52对灭火器进行监控，其软件工作流程为图4.2所示。（2）上位机后台程序是以跟踪前端显示和监听串口消息为目的，并且在有些数据来的时候需要对数据库进行存取，以保证数据不会丢失，其流程图如图4.3所示。在上位机后台程序中，有两重要的类，分别是串口连接，和数据库连接。串口连接工具类名为“Serial”，部分代码如图4.4所示。图4.4串口工具类部分代码Java后台程序与数据库的连接采用的JDBC技术，我们创建了十分重要的两个工具类，类名为“sqlUtil”，部分代码如图4.5所示。图4.5数据库连接部分代码《RFID技术与应用》课程设计报告5结语5结语5.1总结这次课程设计是以小组为单位，通过小组成员各司其职、共同努力，最终在有限的时间里完成了本系统的设计与实现。该系统设计是一系列基础知识的综合应用，除了RFID技术之外，还包括51单片机的应用、ZigBee技术、数据库、java，使我们充分利用了所学知识，一定程度上提高了综合实践能力。但由于个人能力有限，起初预订的有些功能没能实现，在后期的学习过程中，还需努力填补这些知识缺漏。5.2展望本系统虽然实现了任务的基本要求，但还有很多地方存在不足和漏洞。比如串口本是全双工通信，但在融入RFID技术之后，我们没能发挥其全双工特性，使得整个系统在一定程度上缺乏信息交互性。这个问题是至始至终困扰我们最大的技术难题，也是整个系统设计的瓶颈。希望在后期的学习过程中能够发现这个问题的所在，使我们走出这个瓶颈，把系统做的更完美。《RFID技术与应用》课程设计报告致谢致谢经过两周的忙碌，终于完成了本系统的设计，其中经历过一个个技术难题，在老师和同学们的帮助下，我们逐个解决，回想起来要感谢的人很多。首先，要感谢xxx老师在RFID课上的认真教学，让我们深刻感受到她对教学充满热情，让我们学地真真切切。其次，要感谢xxx老师和xxx老师这两周的认真监