基于射頻識(shí)別技術(shù)的智能電子化圖書(shū)館系統(tǒng)

楊 揚(yáng)

（大連科技學(xué)院電氣工程系，遼寧大連，116052）

基于射頻識(shí)別技術(shù)的智能電子化圖書(shū)館系統(tǒng)

楊 揚(yáng)

（大連科技學(xué)院電氣工程系，遼寧大連，116052）

本文介紹了一種基于射頻識(shí)別技術(shù)的智能電子化圖書(shū)館系統(tǒng)，其以射頻模塊FM1725芯片、單片機(jī)STC89C52為微控制器，外加振蕩器電路、接口連接電路、天線和電源電路。

射頻識(shí)別；圖書(shū)館；單片機(jī)

0 引言

近年來(lái)，隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，層出不窮的新技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)領(lǐng)域，給傳統(tǒng)領(lǐng)域帶來(lái)了巨大的變革。老舊的圖書(shū)館管理系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代大數(shù)據(jù)的更新，在操作和管理方面大量的消耗了人力和物力資源。傳統(tǒng)的圖書(shū)館二維碼技術(shù)，在實(shí)際操作過(guò)程中，大大降低了圖書(shū)館管理人員的效率，而且不能實(shí)現(xiàn)借閱者自主、智能化操作借還書(shū)；圖書(shū)館操作者很難實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的參閱到圖書(shū)。因而，射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它能提供智能化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)高效可行的圖書(shū)管理，使圖書(shū)館管理人員和借閱者解放出來(lái)，輕松完成操作，提高圖書(shū)館服務(wù)質(zhì)量。

1 應(yīng)用的技術(shù)

1.1 射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)稱RFID，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它采用無(wú)線電波形式對(duì)記錄的個(gè)體來(lái)讀寫(xiě)，能達(dá)到幾米的有效識(shí)別距離，其通過(guò)射頻信號(hào)能號(hào)自動(dòng)識(shí)別信息和數(shù)據(jù)，不用人工操作，大大提高了實(shí)用效率。射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)環(huán)境的要求不高，可工作在各種惡劣環(huán)境中。目前，射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域很廣，涉及到我們生活的方方面面，如物流、裝配、圖書(shū)館管理等等。國(guó)外很多圖書(shū)館都已經(jīng)把射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于圖書(shū)館管理之中，但國(guó)內(nèi)少些。

1.2 射頻識(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）信息可無(wú)限次數(shù)的更新；（2）同時(shí)能多個(gè)信息讀??；（3）信息的存儲(chǔ)量大；（4）操作方便；（5）防盜保密性好；（6）良好的可擴(kuò)充性。

2 射頻識(shí)別技術(shù)的智能電子化圖書(shū)館系統(tǒng)硬件

射頻識(shí)別技術(shù)的智能電子化圖書(shū)館系統(tǒng)硬件部分主要由FM1725芯片、AT89S52單片機(jī)、振蕩器電路、接口連接、天線、電源電路等構(gòu)成。

2.1 主控制電路

2.1.1 FM1725芯片

FM1725芯片為非接觸式的讀卡芯片，本系統(tǒng)其主要作為射頻模塊。FM1725芯片主要用于非接觸式通信中，13.56MHz高集成的讀卡芯片。其利用了先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)方法，將被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議完全集成于一體。對(duì)于FM1725芯片的接收器部分，提供了一個(gè)高效的解調(diào)方法，其解碼電路應(yīng)用于ISO 14443類型，兼容應(yīng)答器信號(hào)。此外，它還支持快速CRYPTO1加密算法、MIFARE系列產(chǎn)品的數(shù)字處理功能和錯(cuò)誤檢測(cè)奇偶CRC。數(shù)字部分，模擬部分和發(fā)射模塊都有獨(dú)立的電源來(lái)供電。

2.1.2 AT89S52單片機(jī)

作為控制單元的AT89S52單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在線系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。其使用ATMEL公司高密度、非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與通用的80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。AT89S52單片機(jī)控制FM1725的操作需要通過(guò)對(duì)FM1725內(nèi)部寄存器的讀寫(xiě)來(lái)實(shí)現(xiàn)。FM1725芯片的天線接收到應(yīng)答器的返回信號(hào)后經(jīng)過(guò)天線匹配電路傳送至RX腳，其內(nèi)部根據(jù)寄存器的設(shè)定進(jìn)行處理并接收緩沖器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和解調(diào)。

2.2 振蕩器電路

本系統(tǒng)中，F(xiàn)M1725芯片需要由振蕩器電路提供的時(shí)鐘信號(hào)作為編碼和解碼的時(shí)基，穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率對(duì)于射頻識(shí)別閱讀器是否能正常工作至關(guān)重要。因此采用外部時(shí)鐘源的方式，由一個(gè)外部13.56MHz晶體振蕩器向FM1725芯片提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。

2.3 接口連接方式

FM1725芯片支持與不同的微處理器接口，也可與個(gè)人電腦的增強(qiáng)型并口EPP直接相連。其由TX1和TX2兩個(gè)引腳驅(qū)動(dòng)天線，向應(yīng)答器發(fā)送調(diào)制好的發(fā)送信號(hào)。TX1和TX2引腳發(fā)射的是調(diào)制過(guò)的13.56MHz載波信號(hào)，通過(guò)幾個(gè)無(wú)源器件的匹配和濾波可以直接驅(qū)動(dòng)天線。發(fā)送端口電路與接收端口接收電路的好壞將直接影響到通信的質(zhì)量。

2.4 天線的設(shè)計(jì)

天線是本系統(tǒng)的重要組成部分，其具有發(fā)射和接收射頻信號(hào)的功能。天線能夠與應(yīng)答器MF1ICS50卡片進(jìn)行通信，并且天線還擔(dān)負(fù)著為MF1ICS50提供工作能量的任務(wù)，所以所設(shè)計(jì)閱讀器天線必須考慮到能不能產(chǎn)生足夠大的磁通量。能提供足夠的帶寬以無(wú)失真的傳送數(shù)據(jù)調(diào)制的載波信號(hào)。

2.5 電源電路設(shè)計(jì)

由于FM1725芯片的工作電壓為3.3V，AT89S52單片機(jī)的工作電壓為5V，射頻識(shí)別閱讀器采用外接電源供電。接通電源電壓220V輸入，經(jīng)過(guò)一定的變壓器降壓，形成5V電壓，為了保證電壓的穩(wěn)定性，再經(jīng)過(guò)東芝公司的TA78L05S穩(wěn)壓芯片輸出供給AT89S52單片機(jī)。再將5V輸出電壓通過(guò)LM1117S芯片，5V經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成3.3V給FM1725芯片供電。

3 射頻識(shí)別技術(shù)在圖書(shū)館中的應(yīng)用

3.1 自助借還書(shū)服務(wù)

射頻識(shí)別技術(shù)在圖書(shū)館中的應(yīng)用，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工工作方式，實(shí)現(xiàn)自助借還圖書(shū)和音像品。通過(guò)粘貼有射頻識(shí)別功能的標(biāo)簽進(jìn)行掃描識(shí)別，讀者可以自助用自助借還書(shū)機(jī)器操作來(lái)進(jìn)行圖書(shū)資料的借出和歸還。同時(shí)配備觸摸顯示屏幕實(shí)現(xiàn)讀者或工作人員的人機(jī)交互和圖形化界面操作。大大提高了人工操作，便于圖書(shū)的借閱和歸檔處理，并且數(shù)據(jù)可靠、安全，在時(shí)間上沒(méi)有限制，可以實(shí)現(xiàn)二十四小時(shí)圖書(shū)館處理業(yè)務(wù)。

3.2 架位管理與圖書(shū)盤(pán)點(diǎn)

射頻識(shí)別標(biāo)簽的優(yōu)點(diǎn)是可以存儲(chǔ)大量的圖書(shū)信息，包括圖書(shū)上架信息、存放位置及圖書(shū)盤(pán)點(diǎn)等。通過(guò)手持式射頻識(shí)別器，工作中可移動(dòng)的查找、核對(duì)和采集圖書(shū)情況。當(dāng)手持式射頻識(shí)別器發(fā)現(xiàn)書(shū)籍放錯(cuò)位置時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警并顯示錯(cuò)誤提示信息。圖書(shū)管理員根據(jù)提示能高效的確定圖書(shū)的正確位置，上架安放，簡(jiǎn)化了圖書(shū)歸檔、上架、流通等的繁瑣工作。

3.3 圖書(shū)安防監(jiān)測(cè)

對(duì)貼有射頻識(shí)別標(biāo)簽的圖書(shū)，很容易實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)管理。射頻識(shí)別標(biāo)簽內(nèi)含磁條可進(jìn)行掃描識(shí)別，應(yīng)用于圖書(shū)流通安全控制，當(dāng)讀者對(duì)未經(jīng)過(guò)借閱和掃描的圖書(shū)帶離指定區(qū)域范圍，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信息，提示圖書(shū)館工作人員加以校對(duì)。

[1]王曉華.射頻識(shí)別技術(shù)及其應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)2005（6）.

[2]辛苗.無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)及其在圖書(shū)館的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代情報(bào) 2013（5）.

[3]喬永峰.射頻識(shí)別技術(shù)研究[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)2010（6）.

[4]徐濟(jì)仁.射頻識(shí)別技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展[J].數(shù)字通信世界2009（12）.

Intelligent electronic library system based on radio frequency identification technology

Yang Yang
（Dalian Institute of science and technology，Dalian Liaoning,116052）

This paper introduces a kind of intelligent electronic library system based on RFID technology,the RF module FM1725 chip and MCU STC89C52 as micro controller, an oscillator circuit, interface circuit,power supply circuit and antenna.

radio frequency identification; library; SCM