一種領導在崗狀態(tài)指示系統(tǒng)的設計

周世航，林木泉，張 勇

(閩南理工學院電子與電氣工程學院，福建 泉州362700)

0 引言

日常工作中，在一些沒有使用OA 辦公系統(tǒng)的單位，要拜訪領導簽署相關文件，又不方便提前打電話的情況下，經(jīng)常出現(xiàn)領導處于忙碌狀態(tài)而不方便接待的情況。甚至多次拜訪均如此，無形中耗費了不少的時間和精力。由于雙方的信息不互通，導致了過程變得繁瑣。急需開發(fā)顯示領導在崗狀態(tài)的系統(tǒng)。雖然大部分公司、單位正在使用的OA 軟件系統(tǒng)可實現(xiàn)類似功能，但需要繳納各種運行費用和投入維護成本，對一些中小企業(yè)仍是一筆較大的經(jīng)費支出。而市場化上專門針對領導在崗狀態(tài)指示系統(tǒng)較少，目前只有重慶錦聲科技有限公司公布了一種的在崗狀態(tài)指示系統(tǒng)，但需要超聲波傳感器和壓力傳感器的配合，結構相對較復雜，除此之外，還出現(xiàn)了基于人工智能的攝像頭方案的在崗狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，但造價較高。為此，本文針對訪客與領導之間信息不互通的問題，面向于中小型企業(yè)或者單位需求，提出了一種領導在崗狀態(tài)指示系統(tǒng)，該系統(tǒng)電路結構簡單，不需要復雜的軟件運行，只需要一個小型硬件設備，易維護，使用門檻低。當需要拜訪領導時，使用手機或者電腦打開網(wǎng)頁，即刻查看領導是否處于方便接待的情況。

1 總體方案設計

如圖1 所示，該系統(tǒng)由子端系統(tǒng)和終端系統(tǒng)組成，子端設備根據(jù)實際情況可擴展多個。所有子端通過Lora 無線方式與終端通信，形成多對一的通信方式。子端系統(tǒng)主要功能為采集開關狀態(tài)數(shù)據(jù)信息并發(fā)送給終端系統(tǒng)，且在子端設備電池供電不足時進行燈光提示。終端系統(tǒng)的主要功能為接收子端系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過ESP8266 模塊以HTTP 協(xié)議方式上傳至 OneNet 云平臺［1］。

將子端設備擺放于領導辦公桌面，若領導方便接待訪客，則撥動子端設備開關，則所有用戶訪問OneNet 網(wǎng)頁查看的信息即顯示領導目前處于方便待客狀態(tài)，此時即可前往。終端設備放置于辦公區(qū)中心位置。

圖1 方案結構圖

2 硬件設計

如圖2 所示，在子端系統(tǒng)中，以STC15W4K32S4作為主控芯片，鋰電池經(jīng)過TLV1117 低壓差低功耗穩(wěn)壓芯片給子端系統(tǒng)供電，使用TP4056 芯片對鋰電池進行充電管理。主控芯片P3.4 引腳在不需要采集AD 數(shù)據(jù)時斷開兩個串聯(lián)分壓的電阻以節(jié)省能耗。P1.5 引腳為AD 輸入口，用于采集電池電壓數(shù)據(jù)。撥動開關接入主控芯片的P3.5、P3.2 引腳，主控芯片通過檢測P3.5 引腳的電壓來判斷開關的導通或斷開兩種狀態(tài)，以此來對應領導此時處于忙碌還是空閑狀態(tài)，開關狀態(tài)的改變會產(chǎn)生中斷信號通過P3.2 引腳傳輸給主控芯片，從而喚醒主控芯片，LED 燈通過單片機 P1.0 引腳控制。Lora 模塊 RXD、TXD 引腳接入單片機 P0.1、P0.0 引腳進行 UART 通信，MD0、AUX引腳接單片機P3.3、P3.7 引腳控制模塊運行模式。

圖2 子端系統(tǒng)線圖

如圖3 所示，在終端系統(tǒng)中，Lora 模塊接線方式與子端系統(tǒng)相同。ESP8266 模塊的 RXD、TXD 引腳接入單片機P0.3、P0.2 引腳進行UART 通信，其他控制引腳懸空。

圖3 終端系統(tǒng)線圖

3 軟件設計

系統(tǒng)的軟件設計分兩部分，一部分功能為實現(xiàn)開關狀態(tài)和電量的檢測，另一部分為數(shù)據(jù)的無線傳輸。

開關狀態(tài)的檢測實現(xiàn)過程為：按鍵觸發(fā)外部中斷喚醒處于休眠狀態(tài)的單片機，然后通過引腳IO 電壓判斷開關狀態(tài)。電量的檢測實現(xiàn)過程為：主控芯片開啟定時器，每5 min 進行一次A/D 采集，判斷電池電量是否過低，若過低則開啟LED 燈閃爍提示。

所有子端設備的數(shù)據(jù)都發(fā)往終端設備，使用Lo ra 無線組網(wǎng)方式實現(xiàn)。所有子端設備主動上傳數(shù)據(jù)，終端設備接收到子端設備數(shù)據(jù)后回饋一個應答信號，子端設備接收到應答信號進入休眠狀態(tài)［2，3］。為避免通信沖突，當子端設備發(fā)送數(shù)據(jù)后，5 s 內(nèi)接收不到應答信號則隨機延時一個時間段(設置為100 ms～1 000 ms 之間) 后重新發(fā)送一次數(shù)據(jù)，若等待5 s后仍接收不到數(shù)據(jù)，則判定子端設備掉線。

子端設備和終端設備使用自定義通信協(xié)議。協(xié)議幀如表1 所示。

表1 通信協(xié)議幀

表1 中，第一字節(jié)0XFF 為數(shù)據(jù)幀幀頭，第二字節(jié)數(shù)據(jù)0X01 表示設備地址，地址表示的范圍從0X00 到0XFF，網(wǎng)絡可容納256 個設備。第三字節(jié)數(shù)據(jù)0 為0X11 表示按鍵關閉，0X22 表示按鍵開啟，數(shù)據(jù)1 和數(shù)據(jù)2 為預留字節(jié)，方便后期功能擴展，目前數(shù)據(jù)皆為0X00，最后一字節(jié)為除幀頭外數(shù)據(jù)的和。例如，子端設備地址為0X02，開關處于開的狀態(tài)，子端設備上傳數(shù)據(jù)發(fā)送的協(xié)議幀為0XFF 0X02 0X22 0X00 0X00 0X24。終端主機接收到數(shù)據(jù)后回復應答數(shù)據(jù)幀與子端發(fā)送的數(shù)據(jù)一致。

4 系統(tǒng)測試

整個系統(tǒng)中的子端系統(tǒng)與終端系統(tǒng)的主控板如圖4 所示。

圖4 主控板圖

通過終端系統(tǒng)的主控芯片的串口發(fā)送AT 指令對ESP8266 模塊進行配置后才可接入云平臺［4］。以下使用A 代指終端主控芯片，B 代指ESP8266 模塊。A發(fā)送指令AT+CWMODE=3，配置模塊工作模式為STA+AP 模式，隨后重啟模塊，A 發(fā)送給B 指令AT+CWJAP="a"，"b"(a 為無線用戶名 ssid，b 為 wifi 密碼)，B 則自動連接名稱為“a”的 WIFI 網(wǎng)絡。連接完成后，A 發(fā)送指令 AT+CIPMUX=0，把 B 配置為單鏈接模式，只有在此模式下，才能進行透傳模式，隨后A 發(fā)送AT+CIPMODE=1，設置透傳模式，在此模式下B 可以連接云端服務器［5］。A 發(fā)送指令 AT+CIPSTART="TCP"，"183.230.40.33"，80 來連接 ONENET 云端服務器，連接成功后A 送AT+CIPSEND 開啟透傳模塊，此時已經(jīng)可以給云平臺發(fā)數(shù)據(jù)了。此時編輯HTTP 協(xié)議的數(shù)據(jù)，通過HTTP 協(xié)議接入ONENET 云平臺的設備［6］。

以下為A 發(fā)送的發(fā)送http post 請求：

其中“59145xxxx” 為ONENET 云平臺設備ID，api-key 后面的內(nèi)容為設備所對應的API-KEY，Content-Length：15 中的15 為發(fā)送內(nèi)容整個數(shù)據(jù)流的長度，{"no.1"："free"} 為發(fā)送的內(nèi)容no.1 為數(shù)據(jù)流名稱，free 為發(fā)送至云端的數(shù)據(jù)內(nèi)容，當發(fā)送成功時候，B 會返回發(fā)送成功的消息，此時登陸網(wǎng)站即可看到發(fā)送的數(shù)據(jù)。在網(wǎng)站上可以用接收到的數(shù)據(jù)編輯用戶查詢界面，將數(shù)據(jù)流分別自動對應領導的名字與信息，如“no.1”數(shù)據(jù)流對應“張三”，狀態(tài)數(shù)據(jù)“free”/“busy”可以簡化為界面的開關on/off，更加直觀顯示狀態(tài)。當撥動開關，云平臺接收到數(shù)據(jù)，界面顯示如圖5 所示。

圖5 ONENET 平臺數(shù)據(jù)查詢

5 結束語

本文設計了一套低成本、易量產(chǎn)、適合各類人群使用的一套訪客查詢系統(tǒng)，該系統(tǒng)為主動觸發(fā)方式，不涉及用戶隱私。該系統(tǒng)實現(xiàn)了人——云端——人的聯(lián)網(wǎng)模式。在實物上，系統(tǒng)體積小，基本不占用工作空間，只需要在桌子上面放置一個裝有開關的小盒子即可，簡約美觀，具備一定的實用價值。