基于单片机的开放实验室管理系统设计
开放式实验室管理系统设计与开发
开放式实验室管理系统设计与开发摘要:实验室是培养学生创新能力,提高实践能力的重要场所。
高校要利用信息技术和计算机技术对实验室进行开放式管理,实现实验室的全方位开放,有利于提高实验室的管理水平,提高使用率;增强学生参与度与用户体验。
关键词:开放式实验室模块Struts Hibernate Ajax Spring 实验教学和实验室管理是一项多因素综合的系统工程,其理论研究、技术进步、硬件发展、实践应用结合紧密。
在计算机技术、网络技术与信息技术不断发展与普及的今天,高校的实验教学与管理应当融合这些先进技术和手段,从教学内容、形式和手段上推陈出新,从管理模式上寻求新的方式。
通过设计开发,本系统可以为学生提供一个网上平台,学生只要在任何一台上网的计算机,并通过用户验证登录后,就可以浏览所要了解的实验信息,除了可以对本专业的实验进行预约之外,还可以通过系统提供的查询功能找到自己感兴趣的实验进行预约、查询等,促进学生学习的积极性。
本系统为教师提供在线查看学生的实验报告、批改实验报告等。
系统的管理员要对实验室信息,实验信息,学生信息,老师信息进行管理。
系统超级管理员可在线进行系统信息更新和维护。
开放式实验室管理系统把教师从繁重的实验管理工作中解脱出来,投入到实验教学方法和内容的研究上来,从而提高实验管理水平。
1 系统功能模块分析与设计经过参考各大高校现有的开放式实验室管理系统及参考本校实际,本系统主要包含如下模块:学生模块;老师模块;系统管理员模块;系统超级管理员模块。
1.1 学生模块学生模块主要有如下功能:修改个人信息;查看实验信息;预约实验;取消预约;查看预约信息;提交实验报告;查看实验结果。
1.2 老师模块老师模块的主要功能包括:修改个人资料;批改实验报告。
1.3 管理员模块管理员模块的主要功能有:管理实验室信息;管理实验信息;管理学生信息;管理老师信息;添加实验室信息;添加实验信息;添加老师信息;修改个人资料。
智能实验室管理系统的设计——智能电源控制系统的设计
智能实验室管理系统的设计——智能电源控制系统的设计智能实验室管理系统的设计--智能电源控制系统的设计摘要紧跟人才市场的需求，各大高校日益注重实践教学，培养创新型、实用型人才。
其中，实验室作为培养学生动手能力的场所，在教学过程中扮演着重要的角色。
为了更高效率地配合教学，摆脱传统实验室繁琐混乱的管理模式，本文将从实验室的电源改造开始，进行实验室智能电源控制系统的设计。
本次设计选择STM32系列单片机为主控制器。
以机智云为云服务平台，手机APP为客户端，基于WIFI模块与云服务平台进行通信，构建物联网。
实现实验室各个电源开关的远程控制。
运用RFID技术，配合校园卡，只有刷卡验证通过，给设备上电的插座才能通电。
实现刷卡取电和记录使用者的信息。
关键词：STM32； WIFI模块；远程控制；RFID技术；Design of Intelligent Laboratory Management System--Design of Intelligent Power Supply Control SystemAbstractKeeping up with the demands of the talent market, major universities are increasingly focusing on practical teaching, to train innovative, practical talents. Among them, the laboratory as a place to train students hands-on ability, as an important role in the teaching process. In order to cooperate with teaching more efficiently and get rid of the tedious and chaotic management mode of the traditional laboratory, this paper will start with the power supply transformation of the laboratory and design the laboratory intelligent power supply control system.This design chooses the STM32 series single chip microcomputer as the main controller. With Gizwits as the cloud service platform, and the mobile APP as the client,communication with cloud service platform based on WIFI module , build the Internet of Things. Realize the remote control of each power switch in the laboratory. Using the RFID technology and thecampus card, the socket that powers on the device can only be powered if the card is verified. Realize swiping card to get electricity and record user information.Keywords: STM32; WIFI module; remote control; RFID technology;目录第一章绪论 (1)1.1 研究的背景及意义 (1)1.2 国内外发展现状 (1)1.3 本设计研究内容和主要工作 (2)第二章相关技术与设计方案 (2)2.1 技术分析 (2)2.1.1 WIFI通信技术 (2)2.1.2 云平台 (3)2.1.3 RFID无线射频识别技术 (4)2.2 总体设计方案 (4)第三章智能电源控制系统的硬件设计 (6)3.1 主控部分 (6)3.2 模块部分 (8)3.2.1 ESP8266-01S (8)3.2.2 RFID—RC522 (10)3.2.3 光耦继电器 (12)3.2.4 电压转换模块 (13)3.3 硬件电路图 (14)第四章智能电源控制系统的软件系统设计 (14)4.1 机智云平台 (15)4.2 机智云开发流程 (15)4.3 程序移植 (18)4.3.1 使用STM32CubeMX软件辅助生成驱动文件 (18)4.3.2 用KEIL 5软件完善程序 (20)4.4 WIFI模块烧录机智云固件 (24)4.5 RFID-RC522模块的功能设计 (27)4.6 本章小结 (28)第五章系统调试 (28)5.1 模块调试 (28)5.1.1 调试WIFI模块 (28)5.1.2 调试RFID模块 (30)5.2 完整的硬件调试 (31)5.3 调试总结 (32)第六章结论 (33)第七章展望 (33)参考文献 (35)谢辞 (36)附录 (37)第一章绪论1.1 研究的背景及意义随着国内经济和科技的发展速度不断加快，社会需要各个领域的人才不断地融入市场。
基于嵌入式单片机的实训室智能监控系统设计、仿真与实现
基于嵌入式单片机的实训室智能监控系统设计、仿真与实现目录1. 内容概述 (2)1.1 背景介绍 (3)1.2 研究目的和意义 (3)1.3 论文组织结构 (4)2. 嵌入式单片机技术概述 (5)2.1 嵌入式系统定义 (7)2.2 单片机技术介绍 (7)2.3 嵌入式单片机应用现状与发展趋势 (9)3. 实训室智能监控系统需求分析 (11)3.1 实训室管理现状 (12)3.2 智能监控系统功能需求 (13)3.3 系统设计原则与目标 (15)4. 智能监控系统设计 (15)4.1 系统架构设计 (18)4.2 硬件设计 (19)4.2.1 主要硬件设备选型 (21)4.2.2 硬件电路设计与实现 (23)4.3 软件设计 (24)4.3.1 软件开发环境搭建 (25)4.3.2 软件功能模块划分 (27)4.3.3 软件算法选择与优化 (29)5. 系统仿真与实现 (30)5.1 仿真工具选择与应用 (31)5.2 系统仿真流程 (32)5.3 仿真结果分析 (33)6. 系统测试与性能评估 (34)6.1 测试环境搭建 (36)6.2 系统功能测试 (37)6.3 系统性能测试 (39)6.4 测试结果分析与性能评估 (40)7. 系统应用与效果分析 (41)7.1 系统在实际中的应用情况 (42)7.2 应用效果分析 (43)7.3 存在问题及改进措施 (45)8. 结论与展望 (46)8.1 研究成果总结 (47)8.2 研究不足之处与展望 (48)1. 内容概述本系统旨在设计、仿真并实现基于嵌入式单片机的实训室智能监控系统。
该系统以嵌入式单片机为核心，整合了传感器、网络通信和用户界面等技术，能够实现实训室的实时监测、状态感知和远程控制。
系统架构设计：介绍系统整体框架，包括硬件平台、软件架构、传感器节点、通信模块以及用户界面等组成部分。
硬件电路设计：详细描述嵌入式单片机电路板设计，并说明传感器(如温度传感器、湿度传感器、摄像头等)、网络模块以及控制输出电路的具体原理和实现细节。
基于ZigBee技术的开放性实验室管理系统设计
的通信距离 ． 同时要求 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 具有较 高的可靠性 和健 壮性 。 综合考虑 三种组 网方式 的优缺点 ． 设计中采用网状拓扑结构组 网 。各个安装在 实验 室出人 口的固定式阅读 器的 ｚ ｉ 邸ｅ ｅ 节点 全部作 为全功能设 备 ， 与分布在实验室 内的各路 由节点组成 的的网状拓扑结 构覆盖 了整个 楼层 ． 提高了网络 的可靠性 和覆盖范 围． 便 件 设 计
４ ． １ ｌ 网关软 件 设 计
网关软件 采用 ｕ Ｃ Ｏ Ｓ — Ｉ Ｉ 嵌入式实时操作系统 ． 主要包括 系统和外 围模块 底层驱动、 网关应用层协议 和应用程序设计等部分 。根 据网关 的功能需求 ． 应用程序划分 为系统驱动 和控制任务 、 文件管理任务 、 人 机交互任务 、 ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 组 网任务 、 Ｗ Ｓ Ｎ通信交互任 务 、以太 网通 信交互 任务 、 协议转换任务等 ， 由ｕ Ｃ Ｏ Ｓ — Ｉ Ｉ 内核统一调度管理 。 ４ ． ２ 终端节点软件设 计 终端节点负责 Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ设备数据和温湿度数据采 集 ． 实时将 采集到 的数据 回传网关 软件可划分为主程 序和底层驱动程序 。 。系统上 电 后． 首先对硬件进行初 始化设置 ． 主要包括 对 Ａ Ｓ ３ ９ ９ ３ 工作模 式 、 输出 功率等参数 的设置 ． 以及对 ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 模块的初始化设 置。随后请求加入 ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 无线 网络 ． 获准后控制 Ａ Ｓ ３ ９ ９ ３ 发 出读写标签命令 。 扫描是否有 标签处 于有效 区域 内 如果有效区域内有多个标签存在 ， 则启用时 隙 随机 防碰撞算法 ． 读取单标签有效数据 。接着读取终端节点 的温湿度 传感器 的数据 ， 最后把读取的数据 回传到网关。底层驱动程序实现 了 Ａ Ｓ ３ ９ ９ ３ 和Ｅ Ｍ Ｚ ３ １ ｌ ８ 模 块的 Ｓ Ｐ Ｉ 接口驱 动 上层应用程序通过接 口函 数实现对 Ａ Ｓ ３ ９ ９ ３ 和Ｅ Ｍ Ｚ ３ １ １ ８ 模块 的各种操作
基于IC卡的开放性单片机实验室管理系统
第１ 期
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｆ Ｒ Ａ Ｉ Ｎ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ Ｙ Ｎ Ｏ Ｍ ＴＯ Ｉ
Ｏ高校讲ｔ ０ ２
科技信息
基于 Ｉ Ｃ卡的开放性单片机实验室管理系统
刘天 颖 蔡振 江 王宾宾 高立艾 （ 北农 业大 学 河北 保 定 ０ １ ０ ） 河 ７ ０ １
ＬＩ Ｔａ － ｉｇ Ｃ ｈ ｎ ｊａ ｇ Ｗ ＡＮ Ｂｎ ｂｎ ＧＡＯ ｉａ Ｕ ｉｎ ｙｎ ＡＩ ｅ －ｉｎ Ｚ Ｇ ｉ－ ｉ Ｌ－ ｉ
（ ｒｃ ｌ ｒ ｌ ｉｅ ｓ ｙｏ ｂ ｉ Ｂ ｏ ｉ ｇ Ｈｅ ｅ ０ １ ０ ） Ａｇ ｉｕ ｔ ａ ｖ ｒｉ ｆＨｅ ｅ ａ ｄｎ ｂ ｉ ７ ０ ０ ｕ Ｕｎ ｔ ， ，
设 计 以 及数 据 库设 计 ， 对 具 体 功 能 进 行 Ｉ 管理 系统 ； 局域 网； 服务器； 数据库
ＴｈｅＯｐ ｎｎ ＣＵ ｂｏ ａ ｏ ｙ Ｍ ａ ｇ ｍ ｅ ｔＳ ｓｅ Ｂａ ｅ ｎ Ｉ Ｃａ ｄ ｅ ｉｇ Ｍ Ｌａ ｒ ｔ ｒ ｎａ ｅ ｎ ｙ ｔｍ ｓｄ ｏ Ｃ ｒ
【 摘 要】 对传 统单 片机 实验室封闭式实验教 学管理 的弊端 ， 针 利用 Ｉ ｃ卡技 术、 单片机技 术、 局域 网技术 以及数据库技 术等先进 手段 ． 计 设 了基 于Ｉ ｃ卡的开放性单片机 实验 室管理 系统 ， 在开放模 式下对 实验 学生 、 设备等进行有效管理 。本文介绍 了系统的总体结构、 硬件 设计、 软件
ａ ｖ ｎ ｅ ａ ｓ ｎ ｏｄ ｒｔ ａ ｅ ａ ｆｅ ｔ ｅｍａ ａ ｅ ｎ ｏ ｔｄ ｎｓａ ｄ ｌｂｏａｏ ｑ ｉｍｅ ｔ ｔ ｎ ｔｅ ｏ ｅ ｄ ．Ｔｈｓｐ ｐ ｒｉｔｏ ｕｃｄ ｔ ｅ ｄ ａ ｃ ｄ ｍｅ ｎ ．Ｉ ｒ ｅ ｏ ｔｋ ｎ ｅｆｃｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔｆｒｓｕ ｅ ｔ ｎ ａ ｒｔｒ ｅ ｕｐ ｎ，ｅｃ ｉ ｈ ｐ ｎ ｍｏ ｅ ｖ ｙ ｉ ａ ｅ ｎｒ ｄ ｅ ｈ ｓｓｅ ａｃ ｔｃｕ ｅ ａｄ ｒ ｅｉｎ， ｏｔ ｒ ｅ ｉ ， ａａ ａｅｄ ｓｇ ｆ ｈ ｎ ｇ ｍｅ ｔｓ ｓｅ ， ｎ ｐ ｃｆｃｆｎ ｔ ｎ ｒ ｎ ｌｚｄ． ｙ ｔｍ ｒｈｉ ｔｒ，ｈ ｒｗａ ｅｄ ｓｇ ｓ ｆ ｅ ｗａｅｄ ｓｇ ｄ ｔｂ ｓ ｅ ｉｎｏ ｅｍａ ａ ｅ ｎ ｙ ｔｍ ａ ｄｓ ｅ ｉｉ ｕ ｃｉ ｓｗｅｅａ ａｙ ｅ ｎ ｔ ｏ
开放式实验室管理系统的设计
（ ０ 年 ４ ＠２７ 第 期 ０
验 室 科 学
２７ ８ 出 ０年 月 版 ０
开 放 式 实 验 室 管 理 系统 的设 计
王 东云 张五 一
（ 中原 工学院 电子信 息 学院
摘
河南 郑州
４０ ０ ） ５０ ７
要： 对校 园一卡通 系统 中的一 个部分—— 开放 实验 室管理 系统进行 了详 细的介 绍。该 系统 由
一
６ — ９
维普资讯
◎ ２７ 第 期 ０ 年 ４ ０
Ｌ ＢＲ ＴＲ Ｉ Ｃ ＡＯ ＡＯ ＹＳ Ｅ Ｅ ＣＮ
２７ ８ 出 ０年 月 版 ０
（学 生全 部 离 开 实 验 室 后 ， 实 验 教 师 再 刷 ５ ） 带
很大 的不便 。
２ 校 园一 卡通 系统 ．
我们设 计 的校 园一卡通 系统 选用 Ｍｉ ｒｌ ｆ ｅ 卡作 ａ
为我 校 的校 园卡 ， ｉｒ１卡 是一 种 Ｉ Ｍｆ ｅ ａ ｃ卡 ， 内有 ２ Ｋ 的Ｅ ＰＯ Ｅ Ｒ Ｍ存 储 容 量 ， 以 同 时存 储 学 生 身 份 的 可 基本 信息 、 学生 校园 消费 的电子钱 包等 与校 园生活
要。迫切希望出台一套行之有效 的适合我校实 际 情况 的校 园一 卡通 综 合 管 理 系统 。这 里 我们 先 以 售饭 系统 为例来 说 明一 下 ， 现在 我 校 分本 部 、 校 西 区和南校 区三个 校 区 ， 由于使 用 的是 Ｅ 卡作 为校 Ｍ 园卡 ， 了做 到 三 个 校 区都 能 正 常 使 用 校 园卡 消 为 费， 三个校 区需 要联 网施 工 比较 麻 烦 ， 消 费数 据 且 更新 速度 比较慢 ， 往 数 据 出 现很 长 时 间 的滞 后 ， 往 容 易 出现 恶意 透支等 情况发 生 ， 为系统 安全带 来 隐 患 。而且使 用 Ｅ 卡作 为校 园卡 ， Ｍ 需要 系统 计算 机 支持 ， 即消费服 务器计 算机不 运行 所有 校 园卡都没 有作 用 。不 方便 系统 扩展到 其它方 面应 用 ， 而 出 从 现校 园卡 现在 只能 作 为售 饭 管 理这 个 单 一 功 能 的 现象 ， 大制 约 了学校 的发 展 ， 大 为学 校 的管 理 带来
基于ZigBee的开放实验室管理系统的设计
Ｈｕ ｉ ａ ｇｕ２ ３ ０ ， ｈｎ ） ａ ｎＪ ｎ ｓ ２ ０ ３Ｃ ｉａ ａ ｉ
Ａｂｓ ｒ ｔ Ｓｃ ｅ ｅ ｏｆｃ ｍ ｐｕ ｅ ｉｅ ａ ａ ｅ ｅ ｔｓ ｓｅ ｆｏ ｎ ｌｂ ｉ ｎｔｏ ｔａｃ ： ｈ ｍ ｏ ｔ ｒａｄ ｄ ｍ ｎ ｇ ｍ ｎ ｙ ｔｍ ｏ ｐｅ ａ ｓｉ ｒ ｄｕｃ ｄ． ｅ Ｔｈｅ ｏ ｎ ｌｂ ｉ ｑｕｐｐ ｐｅ ａ ｓｅ ｉ ｅｄ 、ｉｈ ｓ ｈ ｖｃ ｓ Ⅳ ｃ ｕｃ ｄｅ ｉｅ ： ｅ ｔａ ｅ ｇ ｒ ａ ｈｉ ，ｉ ｏ ｍ ｏ ｉｏ ， ＰＳｍ ｕｌ —ｆ ｔｏｎ ｃｏ ｋ，ｅｅ ｔ ｃ ｌｈｅ ｔ ｒｒ ｍ ｏ ｅ ｃ ｔｏｌ ｄ ｃ ｔ ｉ ， ｍ ｐ．ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｍ ｐ ｏｖ ｎ ｎｃ ｕａｄ ｍ ｃ ｎｅｖｄｅ ｎ ｔ ｒＵ ｒ ， ｔ ｕｎｃ ｉ ｉ ｌｃ ｌｃｒ ａ ａｅ ，ｅ ｔ ｏｎ ｒ ｌｅ ｕｒａ ｌ ｉ ｎ ａ Ｉ ｒ ｅ Ｏ ｉ ｒ ｅ ｍ ａ ｇｅ ｅ ｔｅ ｃｅ ｙ ａ ｄ ｉ ｅｌｇ ｎｔｄ ￣ ｅ ， ｇ ｅ ｎ ｔ ｎａ ｍ ｎ ｆ ｉｎｃ ｎ ｎｔｌ ｅ ｅ ｅＺｉ Ｂｅ ｅ ｗｏｒ ｓａ ｏｐ ｅ Ｏ ｏｏ ｄｉ ｔ ｈｅ ｄｅ ｉｅ ．ｎ ｄｅａｌａ ＺｉＢｅ ｏｏ ｄ ｎ ｔ ｎ ｉ ｉ ｋ ｉ ｄ ｔ ｄ ｔ ｃ ｒ ｎａｅ ｔ ｖｃ ｓＩ ｔｉ， 【 ｅ ｃ ｒ ｉ ａｏｒ ａ ｄ ｇ ｓｖｅ ａ ｇ ｅ ｅ ｄｅ ｕ ｔｂｅ ａ ｅ ｒｌＺｉＢｅ ｎｄ ｎｏ ｓｍ ｓ ｄｄｅ ｔ ｏ ｍ ｔｒ ｔｐｏｌｇｙ ｎｅ ｏｒ ｄ Ｏ ｆ ｒ ａ ｓａ ｏ ｏ ｔ ｗ ｋ．Ｔｈｅ ＺｉＢ ｅ ｏ ｄｎａｏｒａｓ ｓＷ ＥＢ ｅ ｖ ｒ ｓｒ ｉ ｅａ ｇ ｅ ｃ ｏｒ ｉ ｔ ｏ ｈａ ｌ ｓ ｒ ｅ ｅ ｃ ，ｎｄ ｖ ｐ ｏｖｄｅ ｅ ｏｔ ｃ ｅ ｓａ ｉｉｙ ｒ ｉ ｓｒ ｍ ｅａ ｃ ｓ ｂｌｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｇ ｅ ＺｉＢｅ ；ｏｐ ｎ ａ ｅ ｌｂ；Ｓ ＥＰ３ ３；ＣＣ ２ ０ ２０ ４３
会昌单片机的综合实验教学系统设计与开发
理工学院本科生毕业设计（论文）（二号、黑体、居中）学院（系）：电子与电气工程系专业：电气工程及其自动化学生：张会昌指导教师：张凤蕊（四号、黑体、居中）完成日期 2010 年 5 月（四号、黑体、居中）理工理工学院本科生毕业设计（论文）（四号、宋体、居中）基于C8051F020单片机的综合实验教学系统设计与开发 ——实验开发板硬件电路设计C8051F020 MCU-based Integrated Design and Development of Experimental Teaching System ——Experimental development board hardware circuit design(Times New Roman 16)总计： 毕业设计（论文） 页表 格： 个插 图 ： 幅（五号、宋体）本页面为内封格式。
左侧空白栏目按实际情况填写。
基于C8051F020单片机的综合实验教学系统设计与开发——实验开发板硬件电路设计电气工程及其自动化专业张会昌【摘要】本文探讨了一种使用以C8051F020为代表的片上系统(SOC)单片机为核心的单片机实验系统设计，该系统可以实现专业基础课、专业课(单片机原理与应用，接121技术等)、课程设计和毕业设计的实验，进而提高学生的实验能力和动手能力，提高教师授课质量。
本系统具有两大主要功能：(1)提供两种操作平台，既可独立工作，也可与PC机联机工作。
(2)适用于《单片机原理与应用》、《单片机接口技术》等课程教学。
全文针对实验系统各部分的功能特点，在控制器芯片选型、硬件电路设计方面进行了详细的阐述，此外还论述了C8051F020单片机的集成开发环境。
阐述围绕三部分进行：首先，对该实验系统的结构和美国德州Cygnal公司的C8051F020芯片作了总体的介绍；其次，详细介绍了在硬件方面所做的工作，硬件上主要完成了各功能模块的分析与设计，并利用Protel99SE软件绘制出了系统电路原理图，在电路板的布局、布线过程中，采用了一系列有关硬件抗干扰的技术，最终制作出了符合设计要求的PCB板.【关键词】SOC单片机；DXP2004；电路设计；抗干扰C8051F020 MCU-based Integrated Design and Development of Experimental Teaching System——Experimental developmentboard hardware circuit designElectrical Engineering and Automation Specialty ZHANG Hui—changABSTRACT: This article want to argue how to develop the single chip microcomputer test chest based on SOC single chip microcomputer representing with C8051F020，this new test chest is aimed at the profession basic classes,the profession classes(single chip microcomputer principles and apply, interface technology etc．)，class designation and graduating designation，at the same time，it will improve student’S experiment practical capability,operating a bility and the teacher’S quality of giving lessons．The new experiment system on SOC single chip microcomputer has two mainly functions：(1)It offers two operating platforms，can independently work,also can work connecting with PC．(2)It adapts to the teaching of the classes：the principle and interface of single chipmicrocomputer,the interface tecolonogy of single chip microcomputer．This article set forth in every detail and particular about how to select types of controller chip and how to design the circuit of hardware，in addition elaborate the integrated development environment of C8051F020 single chip microcomputer．The elaboration include three parts：firstly,general introduce the structure of experiment system and the C8051F020 chip of the Cygual company in American Decssarce state secondly,give a detail introduction from the hardware．At the hardware，the article mainly finish the ananlysis．and designationg of every functional model，and use the DXP2004 to draw the diagram of system circuit principle，in the process of make the circuit board，we adopt a series of techlonogy about hardware interdisturb，last make a PCB board adapting to our designation demand；Key words：SOC；Protel99SE；electric design；interdisturbe目录1 引言 (5)1.1单片机的发展历程及SOC单片机的出现 (5)1.2单片机国内的发展现状及趋势 (6)2 SOC新型实验系统的总体设计 (6)2.1 系统的总体规划 (6)2.2 系统中有关功能模块的简单介绍 (7)3 SOC单片机——C8051F020 (8)3.1 C8051FXXX系列SOC单片机简介 (8)3.1.1 C8051FXXX系列SOC单片机的组成 (8)3.1.2 C8051Fxxx系列SOC单片机的特点 (10)3.2 C8051F020单片机 (11)3.2.1 C8051F020的主要特点 (11)3.2.2 C8051F020单片机的组成 (14)3.3.2集成开发环境 (14)4 硬件电路的设计和实现 (16)4.1系统主要功能模块硬件电路的设计 (16)4.1.1 C8051_Core (16)4.1.2 存储器模块 (17)4.1.3 CPLD模块 (18)4.1.4电源模块 (19)4.1.5输入输出模块 (19)4.1.6 LCD显示模块 (21)4.1.8实时实钟模块 (22)4.1.9 A/D和D/A采集模块 (24)4.1.10 以太网通讯模块 (24)4.1.11 USB从模式通讯模块 (25)4.2 电路的各种抗干扰措施及其实现 (28)4.2.1电源模块的抗干扰设计 (28)4.2.2 实验系统接地方法 (28)4.2.3 0欧姆电阻的引入 (29)4.2.4信号传输中的抗干扰措施 (30)5 PCB板的设计与实现 (30)5.1 PROTEL99SE软件的简介 (30)5．2绘制实验系统的原理图与PCB板的制作 (32)5.2.1 实验系统的原理图设计 (32)5.2.2实验系统PCB板的设计 (33)6 结论 (35)1 引言1.1单片机的发展历程及SOC单片机的出现单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。
一种基于ZigBee技术开放实验室管理系统研究与设计
专 家视野 ・
一
种基于Ｚ ｇ ｅ ｉＢｅ技术开放实验 室 管理系统研究与设 计
■ 高之圣 王海燕 卢素锋
摘 要 ： 提 高实验 室的管理 效率和 智能化程 度 ， 为了 设计 了 采用ｚｇｅ 网络 实现 这些设备 的协 同工作 ， ｉＢ ｅ 具体 就是 在每 个设备上 附加
一
个ｚｇ ｅ 终端 节点， ｉＢ ｅ 并在 实验 室增加 一个ｚ ｇｅ 协调 节点 ， ｉＢ ｅ 形成一 个星型拓 扑 的ｚｇｅ 网络 ， 中， 调节点 还是一个ｗ Ｂ ｉＢ ｅ 其 协 Ｅ 服务器 ， 保
节点的软件采用ｕ ／ Ｃ
Ｏ — 嵌 入 式 操 作 ＳＩ Ｉ
系统、 Ｉ Ｔ 公司公布的
免费使用 的Ｚ ｇ ｅ ｉＢ ｅ
证 系统 既可以现 场控制 ， 也可以远 程 控制 。 系统通 过 网络视 频监 控 器实现 开放 实验 室的远 程监 控 ， 该 在一 定程度 上可实现 实验 室的无
人化 、 智能化 管理 。
关键词 ： ｉＢ ｅ 开放 实验 室； Ｅ ３０； Ｃ４０ Ｚｇ ｅ ； ＳＰ ２３ Ｃ２３
１Ｚｇ ｅ 技 术简 介 ｉＢ ｅ
１秒后， Ｏ 门立 即关 闭， 后来的学生必须继 续刷卡才能再次 开 通 过片内的Ｌ Ｄ Ｃ 控制器和Ｇ Ｉ￣ 扩３５ ＰＯ ｂ ． 的Ｔ Ｔ Ｃ 和４ Ｆ Ｌ Ｄ 个按键
基于HOLTEK单片机的实验室设备管理系统
一、摘要现有的大学实验室设备使用管理系统（设备使用记录、设备维修记录、设备借用记录、实验开设记录）是单一的纸质化管理，即学生老师需要填写诸如《实验设备使用登记表》、《实验设备使用情况表》等一系列繁琐复杂的表格，而且实验室电源供电通常是统一供电给电，既手续复杂浪费时间又不能做到资源的合理利用。
为了解决这一问题，本文中设计了一款低成本、高性能的实验设备使用管理系统。
该系统包括用户端和管理服务器端。
用户端主要由HOLTEK单片机模块、RFID射频识别模块、LCD模块、矩阵键盘模块、无限发送模块、继电器试验台电源模块组成，可以实现对学生登录信息与求助信息的控制与发送；服务器端由服务器管理端主要由无限接收模块、PC机管理系统构成，可以实现对学生实验记录信息智能化管理。
老师可通过学生的在实验台的一卡通扫描结果，电子登记学生记录，并且给电。
这样较大程度地为学生使用和老师管理实验室提供便利，有效提高实验室管理质量以及效率。
本作品图文声并茂，易识别，可实现无线智能化实验室设备管理。
二、作品介绍1、创作动机随着中国现代化教育的进展和经济的快速发展，实验室在学校越来越普及。
要理解和运用课堂上的知识，就少不了在实验室的验证和探索。
实验室的地位越来越高，实验室的功能也越来越齐全。
然而，伴随而来的实验室纸质化管理问题变得日益严重：首先，学生在使用实验室时，老师为登记使用者记录，学生不得不填写诸如《实验设备使用登记表》等纸质表格，并且在使用完之后还要填写《实验室使用情况记录》等表格。
手续复杂，浪费纸张。
其次，实验室的供电系统通常都是一体化的，这种情况下，假若只有少数几组学生来做实验，必将造成实验室电力，人力资源的浪费。
2、创作目的基于以上使用纸质化管理实验室情况以及引起的各种问题和不便，本项目致力于设计出一种实验室智能化管理系统。
当学生来到实验室要使用实验台时,只需用一卡通在射频接收机上刷卡,在另一个房间的老师即能通过无线接收实验台使用信息,并且决定是否给予电力。
基于微控制器的智能化开放实验室管理系统设计
ＩＳＳＮ１００６－７１６７ＣＮ３１－１７０７／ＴＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＩＮＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹ第３９卷第２期 Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．２２０２０年２月Ｆｅｂ．２０２０ ·实验室建设与科学管理·基于微控制器的智能化开放实验室管理系统设计杨 飞， 姜 钧， 魏 英， 高晶敏， 易军凯（北京信息科技大学自动化学院，北京１００１９２）摘 要：开放性实验课程是培养学生动手能力、理论与实践相结合能力和创新能力的重要教学环节。
开放实验室管理水平很大程度上决定了实验室资源的利用效率和实验教学的水平。
利用非触式ＩＣ卡、单片机控制器和传感器，设计了一种基于Ａｒｄｕｉｎｏ控制器的开放实验室智能管理系统。
该系统由实验台管理子系统和管理员监控子系统组成，其中实验台管理子系统主要实现学生实验签到、实验环境监控、实验计时等功能，管理员监控子系统主要实现学生出勤统计、接收实验台管理子系统发送的消息、统计实验成绩等功能。
经测试，该系统满足智能化开放实验室管理的初步要求，可以有效提高实验室的管理效率。
关键词：开放性实验室管理；微控制器；射频识别；传感器中图分类号：ＴＰ３０２；Ｇ６０２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６－７１６７（２０２０）０２－０２４９－０５ＤｅｓｉｇｎｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＯｐｅｎｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＡｒｄｕｉｎｏＭｉｃｒｏ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＹＡＮＧＦｅｉ， ＪＩＡＮＧＪｕｎ， ＷＥＩＹｉｎｇ， ＧＡＯＪｉｎｇｍｉｎ， ＹＩＪｕｎｋａｉ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｐｅｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｕｒｓｅｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｅａｃｈｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｔｏｄｅｖｅｌｏｐｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅａｂｉｌｉｔｙ．Ｇｅｎｅｒａｌｌｙ，ｔｈｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｌｅｖｅｌｏｆｌａｂｏｒａｔｏｒｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｔｈｅｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｌａｂｏｒａｔｏｒｙａｎｄｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆｔｅａｃｈｉｎｇ．ＡｎｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｏｐｅｎｉｎｇｌａｂｏｒａｔｏｒｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＡｒｄｕｉｎｏｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｉｔｍａｋｅｓｆｕｌｌｕｓｅｏｆｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄＲＦＩＤｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｍａｉｎｌｙｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｔｗｏｓｕｂｓｙｓｔｅｍｓ，ｎａｍｅｌｙ：ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｔｆｏｒｍｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｕｂｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｏｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｕｂｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｐｌａｔｆｏｒｍｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｕｂｓｙｓｔｅｍｃａｎｒｅａｌｉｚｅｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｒｅｇｉｓｔｅｒｉｎｇ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ’ｓｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ’ｓｔｉｍｉｎｇａｎｄｓｅｎｄｍｅｓｓａｇｅｓｔｏｔｈｅａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｏｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｕｂｓｙｓｔｅｍ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ｔｈｅａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｏｒｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｕｂｓｙｓｔｅｍｃａｎｒｅａｌｉｚｅｓｔａｔｉｓｔｉｃｏｆｓｔｕｄｅｎｔａｔｔｅｎｄａｎｃｅａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓ，ｒｅｃｅｉｖｅｍｅｓｓａｇｅｓｗｈｉｃｈｃｏｍｅｆｒｏｍｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｐｌａｔｆｏｒｍｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｕｂｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｓｏｏｎ．Ｔｈｅｔｗｏｓｕｂｓｙｓｔｅｍｓｐａｓｓｍｅｓｓａｇｅｅａｃｈｏｔｈｅｒｔｈｒｏｕｇｈｗｉｒｅｌｅｓｓｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｍｏｄｕｌｅ．Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｌａｂｏｒａｔｏｒｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｌａｂｏｒａｔｏｒｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｐｅｎｌａｂｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＲＦＩＤ）；ｓｅｎｓｏｒｓ收稿日期：２０１９ ０３ ２２基金项目：国家自然科学基金，ＮＳＦＣ 通用技术基础研究联合基金重点基金（Ｕ１６３６２０８）；北京信息科技大学２０１６年度教学改革立项资助（２０１６ＪＧＹＢ５７）作者简介：杨 飞（１９８２－），男，山东文登人，博士，讲师，主要研究方向智能传感技术，无线传感器网络安全技术等。
基于51单片机的无线实验室管理系统论文
基于89C52单片机的无线实验室管理系统摘要：本系统以STC89C52单片机和NRF24L01无线收发模块为核心，一共有一个主机模块和两个终端模块。
该系统采用单片机最小系统，NRF24L01无线收发模块，键盘输入模块，L1117-3.3V电压转换模块，1602显示器以及继电器驱动模块组成，实现了终端与主机之间的双向通信，模拟ID身份刷卡和门禁系统，继电器驱动等功能。
本系统有成本低下，容易实现，拥有良好的人际交流界面等特点。
关键词：STC89C52，NRF24L01，无线通信，门禁系统，继电器。
一系统各模块连接图单片机最小系统连接图：无线模块连接图：电压转化模块连接图：显示器连接图：键盘连接图：EEROM连接图：二主机及终端的组成主机：主机由单片机最小系统，无线收发模块，键盘输入模块，显示屏模块，电压转换模块等组成。
终端一：单片机最小系统，无线收发模块，键盘输入模块，电压转换模块，模拟开门模块等组成终端二：单片机最小系统，无线收发模块，键盘输入模块，电压转换模块，继电器模块等组成三各部分功能组成及实现主机和终端一之间的通信：主机和终端可以实现双向通信，在终端一进行模拟ID卡刷卡后，终端一通过无线模块将信息发送给主机，主机对信息进行识别，判断刷卡人身份，然后根据具体身份给终端一发送相应的信息，终端一接收来自主机的信息后就执行相应的开门或其他动作。
主机和终端二之间的通信：主机和终端二可以实现双向通信，在终端二向主机发送信息后，主机对信息进行识别，如果是正确的信息，便发送相应的信息给终端二，终端二接收信息后，便进行开电源的动作，开电源的动作由继电器完成。
主机：主机有着良好的人际交流界面，可以随意增加或删减终端的数目，可以通过键盘输入来完成相应的操作。
四软件部分的设计∣五调试调试过程主要由软件调试和软硬件联合调试。
其中，软件调试较为简单，采用的是C语言的编程环境，相对来说还是比较熟悉的，调试比较简单，没出现大问题。
基于IC卡的开放性单片机实验室管理系统
基于IC卡的开放性单片机实验室管理系统
刘天颖;蔡振江;王宾宾;高立艾
【期刊名称】《科技信息》
【年(卷),期】2010(000)001
【摘要】针时传统单片机实验室封闭式实验教学管理的弊端,利用IC卡技术、单片机技术、局域网技术以及数据库技术等先进手段,设计了基于IC卡的开放性单片机实验室管理系统,在开放模式下时实验学生、设备等进行有效管理.本文介绍了系统的总体结构、硬件设计、软件设计以及数据库设计,并对具体功能进行了分析.【总页数】2页(P532-533)
【作者】刘天颖;蔡振江;王宾宾;高立艾
【作者单位】河北农业大学,河北,保定,071001;河北农业大学,河北,保定,071001;河北农业大学,河北,保定,071001;河北农业大学,河北,保定,071001
【正文语种】中文
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2.基于射频IC卡与Visual Basic语言的实验室管理系统的开发与应用 [J], 李盼军
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基于单片机与无线网络的实验室安全管理系统设计
基于单片机与无线网络的实验室安全管理系统设计彭岚峰; 李晓芳; 章小宝【期刊名称】《《现代电子技术》》【年(卷),期】2019(041)010【总页数】4页(P75-78)【关键词】实验室管理; 安全管理系统; 无线网络; 电控锁; 实时监测; 自动控制【作者】彭岚峰; 李晓芳; 章小宝【作者单位】南昌大学科学技术学院江西南昌 330029; 南昌理工学院电子与信息学院江西南昌330044【正文语种】中文【中图分类】TN711-34; TP393随着高等学校教学创新的发展，推动学生的实践能力成为广受关注的问题。
为了培养学生的创新实践能力，不少高校创建了开放实验室。
随着开放实验室的设备不断升级，设备价值也不断增大，实验室的防火、防水、防盗等安全问题急需解决。
与此同时，部分实验涉及到有毒、有害气体等材料的使用。
因此，对实验室的有毒气体进行检测尤为重要[1-4]。
本文设计开发了基于单片机和无线网络的实验室管理系统，系统以Tmega16单片机为主控平台，通过RFID 技术电控锁、传感器、设备控制系统实现对实验室的安全管理，并通过无线网络将数据传输至系统后台进行实时监控，大幅提高了实验室的管理效率，且降低了安全隐患。
1 安全管理系统设计图1为本文开发设计的实验室安全管理系统架构。
整个实验室安全管理系统的控制平台为Tmega16 单片机，系统主要包括3 个模块，分别为智能门禁模块、传感器模块以及实验室设备控制系统。
门禁模块用于管理进出实验室的人员，学生通过提前预约实验室门禁权限刷卡进出实验室，而系统后台也会记录实验室的人员进出情况。
若不具备门禁权限，则无法进入实验室。
传感器模块包括烟雾传感器、水滴传感器、火焰传感器、温湿度传感器等，对实验室的环境进行全方位的自动化监测，且监测数据可以通过ZigBee，再经过无线网络传输至PC 端。
实验室设备控制模块主要通过控制继电器的闭合和断开来实现对实验室设备的通断电，进而管理设备的使用。
开放实验室管理系统设计
开放实验室管理系统设计一、系统概述开放实验室管理系统是为了提高实验室使用效率、优化资源配置、提供便利的实验室预约与管理服务，设计开发的一种信息化管理系统。
该系统包括用户管理模块、实验室管理模块、预约管理模块、设备管理模块和统计分析模块等，旨在实现实验室资源的高效利用和管理。
二、系统功能1.用户管理模块该模块主要实现对用户信息的管理，包括用户注册、登录、修改个人信息、查看已预约实验室等功能。
用户按照身份分为学生用户和教师用户，他们可以通过该模块进行注册，并通过登录验证身份。
2.实验室管理模块3.预约管理模块该模块主要实现对实验室的预约与管理，包括预约申请、审核与取消等功能。
用户可以在该模块中查看实验室的预约情况、选择空闲时间段进行预约。
管理员可以对用户的预约申请进行审核，并在预约通过后生成预约记录。
4.设备管理模块该模块主要实现对实验室设备的管理，包括设备的添加、修改和删除。
管理员可以在该模块中设置设备的基本信息，包括设备名称、型号、数量等，并实现设备的借用与归还功能。
用户可以在预约实验室时选择需要的设备，并进行设备的借用和归还。
5.统计分析模块该模块主要实现对实验室使用情况的统计与分析，包括实验室利用率、设备使用率等指标的计算与分析。
管理员可以通过该模块了解实验室资源的使用情况，优化资源配置。
三、系统交互1.用户注册与登录用户在初次使用系统时，可以通过用户注册模块进行注册，并获得一个唯一的用户账号与密码。
用户可以通过用户登录模块输入账号与密码进行登录，系统将验证用户身份并提供相应的功能与权限。
2.实验室预约用户登录后，可以在预约管理模块中选择需要预约的实验室，查询实验室的空闲时间段，并提交预约申请。
管理员在收到预约申请后，可以对申请进行审核，审核通过后生成预约记录。
用户可以在预约管理模块中查看和取消已预约的实验室。
3.设备借用与归还用户在预约实验室时，可以选择需要的设备进行借用，并在预约结束后归还设备。
高校开放实验室智能管理系统的设计
高校开放实验室智能管理系统的设计苏海洋【摘要】本课题以物联网为背景，结合门禁系统，以STC15系列单片机位核心设计一套开放实验室智能管理系统，该系统通过电子门禁实现对实验室仪器仪表、电器、实验耗材以及实验人员进出的管理系统。
可使得原“封闭”的实验室通过智能管理后对外开放，且不需要人员管理。
实现高校实验室最大使用化。
【期刊名称】《数字技术与应用》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】2页(P4-5)【关键词】开放实验室;物联网;智能实验室【作者】苏海洋【作者单位】南京晓庄学院江苏南京 211171【正文语种】中文【中图分类】TP368.1在今天，物联网蓬勃发展。
但各大高校对实验室管理均未实现智能化。
因此导致实验室处于封闭状态，在课余时间对外不开放，使得学校的资源浪费，在一定程度上没有实现资源共享，实验仪器使用率低下，学生创新创作能力受到环境限制。
而且学校对实验耗材的管理任然依赖于纸与人，并未实现数字化，使得教学质量以及工作效率低。
本文将研究把物联网带入高校实验室，通过射频识别（RFID）、热释红外、GPRS、STC15单片机等电路模块实现高校开放实验室的智能管理。
使得实验室的仪器耗材在管理员的监管下实现了一定条件的开放性。
提高了实验室的利用率。
增强了对实验室的数字化管理。
1.1 系统组成系统组成框图如图1所示。
1.2 系统工作原理本系统使用STC15W4K58单片机作为微处理器。
通过RFID读取校园卡（ID卡）卡号信息，送到单片机STC15中。
处理器判断该持卡人是否在该时间段允许进入实验室，如果满足要求，则控制电磁锁打开实验室门。
当持卡人进入实验室后，实验室空调、照明以及指定的试验台电源根据光亮和温度自动打开。
持卡人随即可进入实验室开始实验。
当实验结束，持卡人离开实验室后，系统根据出入数量判断当前实验室是否有人，如果无，则切断实验室所有电源，关闭照明以及空调等。
门禁如遇到强行打开或者实验室电源超负荷运行，则通过声光报警器发出报警。
实验室开放管理系统总体框架和功能设计-软件工程论文-计算机论文
实验室开放管理系统总体框架和功能设计-软件工程论文-计算机论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——开放实验室是培养学生科技创新能力的摇篮，在这里可以充分挖掘学生的潜能，并且能够适应不同能力学生的需求，激发学生学习的主动性，将以往的被动学习转变为主动。
开放实验室给学生提供了更多的动手实验的机会，这对培养学生思考能力、提高科学研究兴趣是至关重要的。
一、实验室开放管理系统总体框架设计考虑到实验室开放管理所涉及的人员，设计的实验室开放管理系统的用户身份分为五种：开放实验项目负责人、实验中心负责人、学生、评审专家和管理员。
不同身份的用户登录后分别进入其身份对应的子系统，执行相应的功能。
此外还要反映出实验中心现况、实验师资队伍以及中心拥有的实验仪器设备情况，最后通过留言板可以实现师生间的互动。
二、系统功能设计实验中心开放管理系统下设的这五个子系统之间紧密联系，协同工作，实现了实验室开放的各个环节的信息化管理。
（一）项目负责人申请与管理子系统1）系统公告：项目负责人可以通过此模块发布各项公告及了解管理员发布的最新消息。
2）实验项目申请与管理：此模块供项目负责人申请和管理实验项目。
3）参与实验项目学生统计：此功能模块用于填写或者导出已申请的参与实验项目学生的各类统计表，包括出勤情况、考核成绩等。
4）实验教学情况填写与导出：此功能模块用于实验项目结束后，对实验过程进行记录和导出，包括实验仪器设备的使用情况，实验教学方法的改进建议等。
5）个人信息管理：此功能模块用于个人资料和密码的修改。
（二）中心负责人申请与管理子系统1）系统公告：中心负责人可以通过此模块发布各项公告及了解管理员发布的最新消息。
2）开放实验分室设置：此模块用于开放实验室的集中管理，包括开放实验分室的添加和关闭等编辑功能。
3）开放实验项目管理：此模块用于对来自于项目负责人的申请实验项目进行综合管理，包括设置申请项目的截止日期、开放实验项目管理、查看学校审批反馈、开放实验项目公布等功能。
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基于单片机的开放实验室管理系统设计
作者：张盛耀段渝龙
来源：《中国新通信》2013年第19期
【摘要】本文设计的开放实验室管理系统，以STC89C54单片机为主控芯片，
ZLG240128F触摸液晶屏为人机交互接口，通过上位机软件对学生数据信息进行存储和管理，能实现实验室人员出入门禁管理和实验室预约开放的功能。
【关键词】单片机开放实验室门禁上位机
一、引言
传统的实验室管理方式侧重于实验室器材、设备等资产管理，采用人工值守，实验项目安排不够灵活，管理模式封闭，造成教学资源浪费。
针对这一问题，本文设计了一个“实验室门禁系统”来协助实验室管理，具有实验室人员出入门禁管理和实验室预约开放两大功能，实现了无人值守管理以及业余时间实验活动预约。
二、系统方案与结构
开放实验室门禁系统的总体结构图如图1所示，分为下位单片机部分、RS232接口电路部分、上位PC机部分。
下位机是一个以STC89C54单片机为核心控制芯片，采用基于RA8806控制器驱动、带触摸功能的LCD作为人机交互的接口，结合人体热释传感器构建的服务区监测模块，控制驱动电路用来控制门锁。
上位PC机作为数据中心和管理中心，放置在实验室内，主要用来实现学生数据信息存储，对接收来自下位机的用户信息进行核对，若用户ID和密码等信息正确就通知下位机放行，并对进出入时间等信息进行记录。
三、单片机部分设计
3.1硬件部分设计
从系统总体设计方案中可知，本系统硬件电路设计的中心架构为：MCU最小系统、触摸屏LCD人机交互接口电路、RS-232接口电路和服务区检测电路。
其核心部分为单片机和LCD 人机交互接口部分，如图2所示。
人机交互接口电路，主要完成门禁系统与普通来访者的交互对话，提供给用户良好的使用界面，获取用户输入的账户信息，并将管理端反馈的验证信息反馈给用户。
设计时，采用深圳市卓立恩科技有限公司的ZLG240128F液晶，结合单片机控制电
路实现。
RA8806内建一组10位ADC和相应的控制电路，连接四线式电阻式的触控屏幕，针对触碰位置，系统将分压所得电压值进行A/D转换，将返回一组X、Y的坐标值。
四、上位机程序设计
4.1数据库设计
本文采用Access数据库作为实验室门禁系统的数据库，因为实验室门禁系统所管理的信息量不是很大，可以满足要求，并且与编写管理主程序采用的Visual Basic 6.0兼容性较好，使用简单，管理方便。
数据库模块中包括用户基本信息数据库、用户预约信息数据库、以及出入记录数据库三个子模块。
根据出入记录模块的功能要求，我们可以得到想要获得信息的每一条纪录，包含学生的学号、姓名、班级、登陆日期、登录时间等基本信息。
为了实现实验室的预约功能，我们单独建立一张预约记录表。
根据功能需要，表中应包含学号、姓名、专业、预约日期、是否获得批准等预约信息。
4.2上位机软件界面设计
本系统的上位机应用程序采用Microsoft公司的开发软件Visual Basic6.0进行编写，主要包括以下三个部分：登陆界面、程序主界面、预约界面。
（1）登陆界面可以以管理员身份或普通用户身份登陆，区别是管理权限不一样，管理员具有最高权限。
（2）程序主界面如图5所示，它是上位机软件的核心模块，该窗体包括五个功能模块，即管理员账户管理、学生基本信息管理、学生出入记录管理、预约信息管理和串口通信设置。
（3）预约界面如图6所示，该窗体主要完成预约信息的显示和管理。
4.3上位机和下位机之间的通信
上下位机之间的通信采用请求-应答的方式，即首先由单片机发送带有标识符的字符串给上位机，如图7所示。
上位机根据标识符判断发送数据的有效性，对于无效的数据直接丢弃不作处理，有效数据则根据标识符采取不同的应答措施，这样可以节省大量用于建立连接的握手过程，在满足系统需求的基础上简化通信程序。
上下位机之间通过串口通信协同工作，设计完成后，整个系统工作流程如图8所示。
五、结语
本文设计的开放实验室管理系统，可以协助实验室的开放管理，具有实验室人员出入门禁管理和实验室预约开放的功能，基本上能满足实验室开放管理的要求。
参考文献
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[4]蒋家伏，张林峰. Visual Basic程序设计教程（第四版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[5]李长林. Visual Basic串口通信技术与典型实例[M].北京：清华大学出版社，2006.。