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【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
[1]丁跃军，来清民，刘建华等.单片机基础教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[2]赵建领，薛园园等.零基础学单片机C语言程序设计[M].北京：机械工业出版社，2009.
[3]李朝青，刘艳玲等.单片机与PC机网络通信技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.
[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.
【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
[1]丁跃军，来清民，刘建华等.单片机基础教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[2]赵建领，薛园园等.零基础学单片机C语言程序设计[M].北京：机械工业出版社，2009.
[3]李朝青，刘艳玲等.单片机与PC机网络通信技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.
[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.