基于RFID的智能圖書分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

夏潤璞 馬明君 汪立偉

摘要 在圖書館的管理中，紙質(zhì)圖書的管理和歸還圖書的上架是圖書館的一項(xiàng)較為繁重的工作。在當(dāng)前我國的圖書館管理通常是使用條碼、計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的第二代系統(tǒng)，查詢圖書位置、借書系統(tǒng)、還書系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟。但是圖書歸還后，還需要管理員將歸還的圖書重新上架到指定書架。這項(xiàng)工作耗費(fèi)了大量人力。所以我們設(shè)計(jì)了一種機(jī)器人，可以識(shí)別紙質(zhì)圖書上的RFID芯片，通過紅外尋跡自動(dòng)尋找當(dāng)前圖書應(yīng)該所歸還的書架，完成上架的工作。

【關(guān)鍵詞】圖書館 機(jī)器人 RFID技術(shù)

在我國的圖書館中，大都是使用《中國圖書分類法》對(duì)圖書進(jìn)行編號(hào)分類，圖書館給書編號(hào)是為了方便工作人員的管理查找和讀者的檢索。圖書館的每本書的書脊上都會(huì)有一個(gè)RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)的就是一本書的編號(hào)，這個(gè)編號(hào)稱為索書號(hào)。讀者可以根據(jù)索書號(hào)去書架上尋找自己想要的圖書。同理，當(dāng)工作人員將圖書上架時(shí)，也是根據(jù)這個(gè)索書號(hào)，本設(shè)計(jì)旨在利用RFID技術(shù)，減少圖書館內(nèi)圖書上架的工作量。

在原有圖書館的格局上，書架和圖書上面均貼有一個(gè)RFID標(biāo)簽，同時(shí)在搬運(yùn)機(jī)器人上還有一個(gè)讀卡器，用來讀取書架和圖書上面的標(biāo)簽，書架周圍鋪設(shè)一圈黑膠布，當(dāng)做車體運(yùn)行的軌道。當(dāng)圖書放入書倉內(nèi)，讀卡器會(huì)讀取圖書的相關(guān)信息，同時(shí)在液晶屏上面顯示圖書的信息，方便讀者進(jìn)行確認(rèn)。當(dāng)書倉內(nèi)的書放滿之后，車身會(huì)啟動(dòng)，沿軌道前進(jìn)，讀卡器不斷讀取書架的信息，當(dāng)書架的信息和書倉內(nèi)的圖書信息相匹配時(shí)，會(huì)打開“倉門”，將圖書放下，放在書架旁邊。

1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）主控芯片采用了STM32F103RCT6。STM32F103RCT6單片機(jī)是一種具有低功耗、運(yùn)算速度較快等優(yōu)點(diǎn)的32位處理器，ROM容量為256KB，RAM容量為48K。IO口資源較多，可以很好的分配單片機(jī)的板上資源，完成驅(qū)動(dòng)電機(jī)、讀卡器的讀寫操作、液晶屏顯示、以及紅外尋跡等多種功能，液晶顯示屏則是選擇2.8寸的TFTLCD顯示屏。

（2） RFID芯片采用了NXP公司的RC522，RC522體積較小，有效距離可以達(dá)到50mm。采用少量的外部電路，并且芯片內(nèi)部具有高集成度的調(diào)制解調(diào)電路，完全集成了在13.56MHz下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議，且支持IS0 14443 212kbit/s和424kbit/s的更高傳輸速率的通信。

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 RFID模塊程序的設(shè)計(jì)

RFID模塊作為本設(shè)計(jì)的核心部分。RC522支持SPI、I2C、和UART接口，RC522程序可以簡單的概括為“尋卡、防沖突、選卡、操作卡”四個(gè)板塊。

（1）在RC522初始化之后，首先要進(jìn)行的工作便是尋卡，尋卡方式的參數(shù)Ox52代表尋感應(yīng)區(qū)內(nèi)所有符合14443A標(biāo)準(zhǔn)的卡，Ox26則是尋未進(jìn)入休眠狀態(tài)的卡。參數(shù)寫入后，RC522則進(jìn)入了尋卡模式。完成尋卡后清除所有的沖撞信息，將防沖突命令字Ox93寫入卡中，讀取卡片的號(hào)碼。

（2） RC522向M1卡片中寫入命令參數(shù)Ox70，而后將防沖撞中讀取到的卡號(hào)寫入到卡內(nèi)，即可完成了對(duì)卡片的選定，接下來便可以進(jìn)行卡密驗(yàn)證。驗(yàn)證卡密時(shí)需要經(jīng)過三次驗(yàn)證，可以看出RC522的安全性較高。

（3）卡密驗(yàn)證成功后，便可以進(jìn)行讀寫操作了。但是需要注意，每次讀寫數(shù)據(jù)不可以超過144字節(jié)。

2.2 車體運(yùn)行

當(dāng)書倉裝滿后，車體會(huì)啟動(dòng)，沿著黑線前進(jìn)，通過紅外尋跡圍繞書架進(jìn)行“巡邏”，不斷讀取書架上的標(biāo)簽信息，當(dāng)發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)到某個(gè)書架旁邊時(shí)，書架上的標(biāo)簽信息和書倉內(nèi)某本書的標(biāo)簽信息相匹配，則打開擋板，放下圖書，然后再繼續(xù)前進(jìn)，繼續(xù)前面的過程，直至?xí)鴤}內(nèi)的書全部放完。

3 結(jié)語

本文是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)前圖書館的實(shí)際情況，提出的一種方案。RFID技術(shù)在當(dāng)前圖書館中的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，所以我們可以根據(jù)市場的需求，利用RFID技術(shù)的特點(diǎn)，開發(fā)出更多的項(xiàng)目。本設(shè)計(jì)解決了當(dāng)前圖書館內(nèi)圖書歸架的傳統(tǒng)工作模式，而且不用改變當(dāng)前圖書館內(nèi)格局，從而提高工作效率，為最終實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書館智能管理系統(tǒng)做出貢獻(xiàn)。

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