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交互式实验室门禁及管理系统的设计与研究

杨文浩

  随着科技的进步以及人们对高效率工作管理的需求不断增加,人们对于更加智能化的工作环境的要求也在不断提高。同时,随着现在全国各高校在教学硬件方面的投入不断增加,各类实验室的创办为学生技能水平的提高和课程内容的消化理解提供了非常有利的条件。然而,如何更高效地管理这些实验室的资源,如何更有效地调动理工类学生动手实践的积极性,这些也逐渐成为当代高校教育方式中需要思考并形成有效机制的问题。为了适应高校实验室的高效管理的需要,本文详细地介绍了根据这种需要而设计的一种实验室门禁及管理系统。该系统有处理能力强、自动化程度高、管理功能强大等特点。经实践证明,它十分适合于高校实验室的管理需求。 本文通过对现有门禁技术以及管理系统的特点进行分析,再结合实际系统功能的需求,提出了一种集成了多种功能的嵌入式门禁及管理系统的系统。该系统主要由嵌入式终端和服务器主机组成,两者通过有线网络进行数据通讯。通过服务器端,用户可以直接在主机上维护信息,也可以通过有线网络或无线通讯网络查询需要的信息。 本系统设计的主要目的和功能包括: 1.通过门禁系统可以快速识别用户身份信息,并将相应的身份信息、实验室信息、用户操作时间等信息按照预定格式进行存储; 2.通过服务器主机上的程序可以对各实验室终端的门禁系统进行相应的控 制,包括工作状态调整、数据更新、异常诊断等; 3.服务器主机上建立学生信息数据库,可以通过主机上的程序对该数据库进行维护,并能将该信息与各实验室终端的门禁系统内的信息进行同步; 4.实验室终端系统能够实时反映所管理实验室的使用信息情况;服务器主机程序能够及时更新各实验室的使用信息情况; 5.通过网络可以查询到各个实验室的使用信息情况; 6.通过数据库管理,定期对学生参加实验内容的出勤情况进行统计和分析, 总结课程安排、学生积极性等方面的信息。基于以上内容,本文分别从硬件和软件设计两大方面对该系统的设计进行了全面的阐述。 在硬件设计方案中,首先对需求进行具体分析,然后提出选择基于ARM9内核的微处理器S3C2440的必要性和适用性。之后阐述了基于ARM9内核的微处理器S3C2440的最小化电路板的设计,即处理器与SDRAM、NAND FLASH、NOR FLASH构成的最小化核心电路部分。另外,还介绍了该硬件部分使用到的外围芯片的情况,包括Ethernet芯片、USB芯片等外围器件的电路设计。之后,本文还对于门禁系统中指纹模块的设计作了较为详细的分析和叙述,这其中也包括一些该指纹模块的通用指令集的介绍和使用方法。最后,本文还介绍了该系统中使用的无线通讯模块的设计思路和电路图,并对其使用方法也做了一定的介绍。 该系统的软件设计的内容是本文的重点,因此在文中也作了比较详细的阐述。在嵌入式软件方面,该部分详细介绍了搭建嵌入式软件平台的方法以及嵌入式系统Linux的移植过程,并配以文件系统的构建。为了保证硬件的正常工作,随后简单介绍了对一些主要硬件的驱动程序的编写方法,包括网络器件的驱动和编程等。最后,该部分还介绍了嵌入式图形界面开发环境的搭建。在之后的内容中,文章以具体的应用程序的编写为主要内容,分别叙述了嵌入式图形界面的应用程序的编写和基于C#的上位机服务器应用程序的编写。 在文章的最后部分,列写了对该系统的测试和分析工作的结果。测试的方法按照由部分到整体的顺序进行测试,先保证了各个部分的功能,之后再将整个系统联结,进行完整的测试。在整机测试过程中,本文也记录并分析了该系统在功能和性能上的表现情况。 通过最终的测试,该系统对之前提出的主要目标和要求都能够很好地完成,而且在性能上也是基本达到实际应用的效果。事实证明,该设计是一款具有创新性、高效性,有利于高校实验教学和学生主动动手实践的系统。在本文的最后,作者还提出了一些对本设计系统的扩展和改进的方法,尤其是在物联网时代的背景下,简要分析了该系统与物联网环境相结合的可行性。这也使得该系统成为能够与时俱进,不断完善的优秀的设计方案。……   
[关键词]:门禁系统;嵌入式Linux;C#
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:吉林大学2012年