基于CAN總線的智能書(shū)柜管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

柯俊兒 賴(lài)芳 張小龍 鄭譽(yù)煌

摘要：為實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書(shū)館內(nèi)的圖書(shū)進(jìn)行高效的借出、歸還以及在線的實(shí)時(shí)管理，設(shè)計(jì)了CAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，CAN總線將接收到的圖書(shū)編號(hào)發(fā)送到上位機(jī)，由上位機(jī)對(duì)該書(shū)進(jìn)行入庫(kù)與顯示書(shū)籍在線狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)證明，本系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)了智能書(shū)柜的管理功能。

關(guān)鍵詞：CAN總線;智能書(shū)柜;RFID

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）08-0243-02

1 概述

隨著圖書(shū)館館藏?cái)?shù)量變得越來(lái)越大，借閱人數(shù)也急劇上升。但由于書(shū)籍以及借閱人數(shù)數(shù)量過(guò)多的原因?qū)е虏荒芨咝У慕栝喴约肮芾頃?shū)籍，傳統(tǒng)人手管理已經(jīng)著實(shí)難以顧及。目前大部分圖書(shū)館都是以條形碼來(lái)對(duì)書(shū)籍進(jìn)行人工管理，但由于條形碼的局限性，導(dǎo)致歸還借閱服務(wù)效率低、查詢(xún)書(shū)籍位置以及是否在庫(kù)十分麻煩、人的工作疲勞等問(wèn)題。因此，書(shū)籍管理智能化是必須的[1]。

智能書(shū)柜服務(wù)對(duì)象是書(shū)，而書(shū)具有數(shù)量多，種類(lèi)繁雜的特點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)書(shū)柜要考慮到能實(shí)現(xiàn)多級(jí)管理與白動(dòng)歸類(lèi)的功能，能實(shí)現(xiàn)上述功能的總線不多，但CAN總線的正好滿(mǎn)足我們所需要的設(shè)計(jì)要求。通過(guò)RFID對(duì)圖書(shū)進(jìn)行記錄，再由轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，最后CAN總線將書(shū)籍信息傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行判斷，再入庫(kù)。

2 智能書(shū)柜設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)由下位機(jī)圖書(shū)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，上位機(jī)管理系統(tǒng)兩大部分組成。下位機(jī)圖書(shū)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的作用是檢測(cè)是否有書(shū)籍借出或入庫(kù)，并收集信息傳輸至上位機(jī)。上位機(jī)管理系統(tǒng)主要書(shū)籍管理，包括將書(shū)籍信息進(jìn)行分類(lèi)、判斷是否放在相應(yīng)位置、監(jiān)測(cè)書(shū)籍的借閱與歸還、更新書(shū)籍庫(kù)等。

2.1 通信網(wǎng)絡(luò)

以太網(wǎng)、RS485總線以及CAN總線的都能實(shí)現(xiàn)多級(jí)控制。由于書(shū)柜管理傳輸數(shù)據(jù)量較小，三者傳輸速度不需要做比較。在工作方式上，CAN總線與以太網(wǎng)都是雙工丁作方式，RS485總線是半雙工工作方式?？紤]到書(shū)柜的工作流程是芯片讀取到書(shū)籍時(shí)自動(dòng)發(fā)送書(shū)籍信息給上位機(jī)，而RS485作為總線時(shí)，它是作為上位機(jī)向下位機(jī)一級(jí)一級(jí)查詢(xún)，若同時(shí)發(fā)送兩個(gè)相隔較遠(yuǎn)的書(shū)籍則難以較快讀取信息，查詢(xún)每個(gè)書(shū)柜的位置又占據(jù)過(guò)多資源[2]。由此可見(jiàn)CAN總線和以太網(wǎng)更適合作為書(shū)柜總線。在總體設(shè)計(jì)上，CAN總線只需RFID、TTL轉(zhuǎn)CAN總線模塊以及上位機(jī)監(jiān)察系統(tǒng);以太網(wǎng)需要RFID、TTL轉(zhuǎn)以太網(wǎng)總線模塊、交換機(jī)以及上位機(jī)監(jiān)察系統(tǒng)[3]。由此可見(jiàn)，從經(jīng)濟(jì)成本方面來(lái)說(shuō)，CAN總線更適合作為理想總線選擇。

2.2 圖書(shū)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)

考慮到書(shū)籍的分布，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要對(duì)書(shū)柜的每一層進(jìn)行檢測(cè)。書(shū)柜的管理系統(tǒng)在每一個(gè)圖書(shū)放置位都安置有一個(gè)帶有感應(yīng)線圈的RFID模塊，當(dāng)感應(yīng)芯片與RFID想感應(yīng)時(shí)，RFID將會(huì)產(chǎn)生TTL信號(hào)傳送到TTL轉(zhuǎn)CAN總線模塊，再有模塊對(duì)信息進(jìn)行整理轉(zhuǎn)化，書(shū)柜網(wǎng)絡(luò)如下圖1所示。

經(jīng)過(guò)上述過(guò)程后，轉(zhuǎn)換模塊將信息傳輸給上位機(jī)，最終上位機(jī)會(huì)對(duì)書(shū)籍進(jìn)行判斷分類(lèi)，再查詢(xún)是否在庫(kù)內(nèi)。如果是，則將書(shū)籍信息顯示。如果否，則更新庫(kù)，再顯示書(shū)籍信息。檢測(cè)流程如圖2所示。

智能書(shū)柜的檢測(cè)節(jié)點(diǎn)由帶有感應(yīng)線圈的RFID模塊以及ttl轉(zhuǎn)CAN總線組成。眾所周知，一根線繞成某一種形狀圓的面積最大，由A‘p=BAS同等條件下圓的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，所以圓形線圈是最佳選擇。感應(yīng)距離數(shù)據(jù)如表1所示。

由于檢測(cè)距離在3cm左右，經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)使用匝數(shù)為60、直徑為5cm的線圈感應(yīng)效果最佳。芯片卡與感應(yīng)線圈結(jié)合，使得RFID將芯片卡內(nèi)原先設(shè)定的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平發(fā)送給TTL轉(zhuǎn)CAN總線模塊，再匯入上位機(jī)。檢測(cè)流程如圖3所示。

當(dāng)有多個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)檢測(cè)到有書(shū)籍放人時(shí)，各個(gè)下位機(jī)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)至上位機(jī)，但按照優(yōu)先級(jí)原則以此被上位機(jī)所接收，不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟包，或者斷包。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合CAN總線，RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)了有效，實(shí)時(shí)對(duì)書(shū)柜內(nèi)書(shū)籍的智能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能隨時(shí)隨地查取書(shū)柜內(nèi)書(shū)籍的信息和存放位置，由CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與上位機(jī)的智能查詢(xún)，使得書(shū)柜的智能管理得以真正實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]龍春芳.物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代RFID技術(shù)在圖書(shū)館領(lǐng)域的應(yīng)用及影響[J].邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2019（3）：1-4.

[2]方婕，張國(guó)平，汪文強(qiáng)，等.基于以太網(wǎng)的智能生物反應(yīng)器上位機(jī)設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)，2019，43（11）：10-15.

[3]解芳，王寧，席東河，等.基于RS485總線的智能電動(dòng)圖書(shū)柜通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].東莞理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，14（5）：97-101.

【通聯(lián)編輯：梁書(shū)】

收稿日期：2019-12-22

基金項(xiàng)目：廣東第二師范學(xué)院校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（編號(hào)：201914278099）;廣東省本科高校高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目“電子信息工程專(zhuān)業(yè)新工科人才培養(yǎng)的研究與實(shí)踐”;廣東第二師范學(xué)院教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項(xiàng)目“電子信息工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)示范基地”（編號(hào)：2018sfjd02）

作者簡(jiǎn)介：柯俊兒（1997-），男，廣東汕頭人，本科，助理工程師，主要研究方向?yàn)殡娮有畔⒐こ?鄭譽(yù)煌（1979-），通訊作者，男，廣東佛山人，博士，副教授，研究方向?yàn)闄C(jī)械電子工程。