基于RFID和GSM的智能化旅行箱的設(shè)計

張明 呂玥 黃曉 孫城城

【摘要】 該產(chǎn)品系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，以單片機為控制主體，整合GSM模塊和RFID技術(shù)，實現(xiàn)旅行箱與手機終端的通信。本文從系統(tǒng)工作原理，硬件與軟件設(shè)計等方面詳細闡述了該智能旅行箱的原理和實現(xiàn)方法。

【關(guān)鍵詞】旅行箱單片機GSM RFID

隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以智能化控制技術(shù)為基礎(chǔ)的智能家居系統(tǒng)已經(jīng)成為近年來各國在智能領(lǐng)域研究的重點，但是在智能化如此普及的今天，旅行箱的智能化設(shè)計卻很少，傳統(tǒng)的旅行箱已不能滿足我們更高層次的需求，因此一款智能的旅行箱應(yīng)運而生。本旅行箱是基于RFID和GSM無線通信模塊，并由手機端軟件控制，可實現(xiàn)人機交互。該系統(tǒng)具有以下兩種功能：一、及時提醒用戶遺漏的物品，例如行李整理完畢后，該系統(tǒng)進行清單核實發(fā)現(xiàn)有物品遺漏后，它會通過手機短信對用戶進行提醒;二、可進行遠端查詢，如在用戶不能或不方便打開行李箱的情況下，可通過手機終端對該系統(tǒng)發(fā)送一條查詢指令，箱內(nèi)物品的清單便會立刻顯示在手機上。該系統(tǒng)具有低功耗、實用性好、適用范圍性廣等特點。此外，該系統(tǒng)可移植性強，可應(yīng)用于智能家居產(chǎn)品中，具有極大的擴展性和發(fā)展前景。

一、系統(tǒng)功能原理

該系統(tǒng)由射頻讀卡器、GSM通信模塊、單片機和電源組成。射頻讀卡器的作用是讀取電子標(biāo)簽的序列碼，GSM通信模塊的作用是收發(fā)信息，單片機則控制其它各模塊協(xié)調(diào)工作，處理信息。其工作流程是：先在手機終端的應(yīng)用軟件中設(shè)定所帶物品信息，每件物品都對應(yīng)一個電子標(biāo)簽的序列號，待衣物都放入箱內(nèi)后，射頻讀卡器讀取放入箱內(nèi)的電子標(biāo)簽序列號并傳送給單片機，然后通過GSM模塊，以短信形式發(fā)送到手機終端，應(yīng)用程序自動調(diào)取短信內(nèi)的電子標(biāo)簽信息，并與預(yù)設(shè)物品對應(yīng)的序列號進行核對，如能完全匹配則無衣物遺漏，否則有物品遺漏，并提示。當(dāng)用手機發(fā)出查詢指令時，箱內(nèi)的GSM通信模塊接收到指令后會將指令傳給單片機，然后單片機再調(diào)用相關(guān)程序和射頻讀卡器，然后將讀卡器讀出的電子標(biāo)簽序列碼再通過GSM模塊發(fā)送給手機，然后手機端應(yīng)用軟件會將電子標(biāo)簽序列碼對應(yīng)的物品以清單的形式顯示出來。

二、硬件電路設(shè)計

硬件部分主要包括射頻讀卡器、單片機和GSM通信模塊GTM900B，其中射頻讀卡器將讀出的電子標(biāo)簽的序列碼通過相關(guān)接口傳至單片機，再經(jīng)由GSM模塊發(fā)送至手機終端。

射頻讀卡器經(jīng)過USB轉(zhuǎn)TTL串口引出4個引腳，分別為RXD/TXD/VCC/GND，其中RXD/TXD引腳分別與單片機的對應(yīng)引腳相連，以串行通信方式進行數(shù)據(jù)的傳輸。

單片機的p3.0/p3.1腳分別與GTM900的18/19腳（RXDO/TXDO）相連進行數(shù)據(jù)的傳輸，高電平有效。GTM900B的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，其接口提供標(biāo)準(zhǔn)的UART接口，UART接口的信號除了RXDO/TXDO為高電平有效外，其余均為低電平有效，而且UART接口提供512byte的發(fā)送和接收FIFO，支持可編程的數(shù)據(jù)寬度，數(shù)據(jù)停止位，奇/偶校驗或無校驗，UART接口的最大支持速率為115.2kbps，GTM900的1-5腳與電源VCC相連，支持3.3-4.8 V，6-10腳與GND相連，24-29腳與SIM卡相連，此外GTM900可使用AT指令集，并且短消息模式支持TEXT和PDU模式，通過UART接口與外部CPU通信，實現(xiàn)無線傳輸，并且支持800/900/1800MHZ三頻自動選擇。具有體積小，質(zhì)量輕，耗電少等優(yōu)點。

三、控制電路的軟件設(shè)計

3.1硬件控制程序工作流程

系統(tǒng)開機，等待短信指令，當(dāng)接收到來自手機的查詢或提醒指令時，單片機會給射頻讀卡器發(fā)送讀取指令，讀取電子標(biāo)簽的序列碼，然后再調(diào)取短信發(fā)送程序，將返回的序列碼通過GSM發(fā)送到手機終端

3.2射頻數(shù)據(jù)讀取指令

讀寫器與STC89C52串行通訊，通訊過程由單片機發(fā)送命令及參數(shù)給讀寫器，讀寫器將命令執(zhí)行結(jié)果狀態(tài)和電子標(biāo)簽UII數(shù)據(jù)返回給單片機。

3.2.1詢問狀態(tài)

發(fā)送十六進制aa020055若成功連接返回aa03000055

若連接失敗無返回可能是端口設(shè)置不一樣或者波特率不一樣，模塊默認(rèn)的波特率為57600

3.2.2停止操作

發(fā)送十六進制：aa021255確認(rèn)停止返回aa03120055失敗無返回

3.2.3單標(biāo)簽循環(huán)識別：

發(fā)送十六進制：aa021055返回數(shù)據(jù)1模塊確認(rèn)收到指令：aa03100155

3.2.4多標(biāo)簽循環(huán)識別

發(fā)送十六進制：aa03110355返回確認(rèn)指令aa03110155

3.3 GSM短信發(fā)送子程序

在該部分程序中，由主函數(shù)調(diào)用發(fā)送子函數(shù)send（），單片機通過串口依次發(fā)送相關(guān)的AT指令及要發(fā)送的信息內(nèi)容到GSM通信模塊，然后由GSM模塊發(fā)送到指定的手機終端，從而實現(xiàn)信息的傳輸，部分指令如下

Serial_Init（）;pwon=O;Delay_ms （1000）; pwon=l; Send_command（”AT”）;Send_command（”AT+CMGF=1”）;Send_command（”AT+CMGS=手機號碼”）;Send_command（”123”）;Send_Hex（Oxla）;

四、手機應(yīng)用軟件設(shè)計

4.1開發(fā)及運行環(huán)境

JDK7.0.250.17， Eclipse， Android Development Toolkit，Android 2.4及以上

4.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計

在本地建立Goods.db的數(shù)據(jù)庫，用于存儲物品信息，包括物品名稱，物品編號及對應(yīng)的序列碼，提示信息等。

4.3軟件功能及工作原理

原理：先在手機軟件上預(yù)先選定箱內(nèi)需帶物品，然后放人物品，物品放入過程結(jié)束后，在軟件上點擊“檢查”，軟件自動給旅行箱的GSM模塊發(fā)送檢查指令，進入物品核查過程，并對旅行箱的GSM模塊返回短信進行提取與解析，讀出其中的電子標(biāo)簽序列碼，與事先選定的物品所對應(yīng)的序列碼進行核對，檢查有無遺漏。若有預(yù)選物品沒有放入箱內(nèi)，則會在手機上給出提醒。若需查詢箱內(nèi)物品，則點擊“查詢”，便自動給旅行箱發(fā)送查詢指令，并將GSM返回的序列碼所對應(yīng)的物品以清單形式顯示出來。

軟件主要功能：物品預(yù)設(shè)、短信指令發(fā)送、短信內(nèi)容提取與解析、數(shù)據(jù)對比。

五、結(jié)束語

該論文介紹了智能旅行箱設(shè)計的總體方案以及功能原理，并介紹了控制電路的硬件實現(xiàn)和軟件實現(xiàn)，硬件實現(xiàn)包括射頻模塊的控制電路選擇和GSM模塊的控制電路選擇，軟件實現(xiàn)包括數(shù)據(jù)庫的設(shè)計等。跨越性地實現(xiàn)了旅行箱與手機終端進行通信的可能性，具有適用性廣的特點，如出差、旅行等，并且適用對象范圍廣，如學(xué)生、老人、年輕人等。此外，程序采用模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計開發(fā)，有利于程序的升級及移植，具有較高的實現(xiàn)價值及應(yīng)用前景。

參 考 文 獻[1]崔俊杰，譚或.基于ARM的車輛轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的研究[C]中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，北京（100083）[2]李朝青.單片機原理及接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005年[3]譚浩強.C語言程序設(shè)計（第二版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999年[4]楊磊.RFID讀寫器設(shè)計[EB/OL].北京：中國科技論文在線[2008-08-18][5]上海貝爾公司.AT命令手冊（V2.0）.上海：上海貝爾公司，2001