基于微信小程序的圖書館座位預(yù)約系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

陸有麗, 鄧凱航, 李雯婧, 謝凌舉, 何津葳

(湖南理工學(xué)院 信息科學(xué)與工程學(xué)院, 湖南 岳陽 414006)

0 引言

從騰訊公布的2019年第一季度業(yè)績中可以看到, 微信及WeChat 的合并月活躍賬戶數(shù)達(dá)11.12 億, 高校的教師、學(xué)生、工作人員幾乎人手一個微信號, 這為圖書館通過微信為用戶提供服務(wù)奠定了基礎(chǔ).2017年1月微信正式發(fā)布了微信小程序, 不需要下載、不需要安裝、用完即走、無須卸載[1], 且開發(fā)微信小程序由微信平臺審核, 安全性有保障, 還可以跨平臺使用, 不管是Android 系統(tǒng)還是iOS 系統(tǒng), 使用同一個版本即可[2], 這些優(yōu)點為圖書館通過微信小程序為用戶提供座位預(yù)約服務(wù)奠定了技術(shù)基礎(chǔ).對于大學(xué)生來說, 更強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的主動性, 圖書館因優(yōu)雅舒適安靜的環(huán)境、品類繁多的書籍而成為大學(xué)生學(xué)習(xí)的天堂[3].但是圖書館內(nèi)可供學(xué)生學(xué)習(xí)的座位有限, 特別是臨近期末考試, 座位顯得尤其緊張[4].為了解決座位使用的有效性、高效性、公平性, 以及圖書館管理和用戶使用的方便性, 本文基于微信小程序開發(fā)了一款圖書館座位預(yù)約系統(tǒng).

本系統(tǒng)利用STC89C52 控制芯片結(jié)合其他外圍電路, 在LCD 顯示屏上顯示座位號、預(yù)約時間段及實時時間; 通過控制LED 燈的狀態(tài)直觀地顯示預(yù)約狀態(tài); 利用WiFi 通信模塊與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交流, 將座位預(yù)約信息傳送至終端; 服務(wù)器將空閑座位在微信小程序中展現(xiàn), 用戶選擇空閑座位即可預(yù)約.圖書館座位桌面安裝簡易嵌入式設(shè)備, 通過其上的LED 燈和LCD 顯示屏, 可清晰地知曉該座位是否預(yù)約、預(yù)約時間段等信息, 讓進(jìn)館的無預(yù)約用戶也能在不打擾他人的情況下快速找到座位.

1 系統(tǒng)需求分析

系統(tǒng)包括管理員和用戶兩個模塊.管理員模塊主要負(fù)責(zé)對后臺數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 主要有用戶管理、信用管理、預(yù)約管理、教室管理、座位管理、通知管理等功能.用戶模塊主要有個人信息管理、座位預(yù)約、預(yù)約信息查詢、通知提示、信用記錄查詢、書目查詢、問題反饋等功能.系統(tǒng)功能模塊如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)功能模塊

2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

本系統(tǒng)利用RFID 射頻識別技術(shù)及WiFi 無線通信技術(shù)完成現(xiàn)場身份確認(rèn), 是由嵌入式終端、微信小程序和服務(wù)器組成的座位預(yù)約系統(tǒng).

2.1 嵌入式終端設(shè)計

嵌入式智能終端主要包括身份驗證、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸和信息顯示四大部分.分別由MF-RC522 IC 卡識別模塊、單片機(jī)STC89C51、ESP8266 WiFi 模塊以及LCD1602 顯示模塊實現(xiàn).嵌入式終端如圖2所示.

圖2 嵌入式終端

2.1.1 身份驗證功能

MF-RC522 模塊能夠識別并讀取IC 卡的信息, 在嵌入式終端中, 該模塊與STC89C51 主控芯片以SPI 方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信.終端由MF-RC522 模塊利用RFID 射頻識別技術(shù)讀取IC 卡的信息, 并由MCU 將讀取的IC 卡信息與服務(wù)器發(fā)送的用戶信息進(jìn)行比對, 從而實現(xiàn)身份驗證功能.

2.1.2 數(shù)據(jù)處理功能

微信小程序預(yù)約座位時, 嵌入式終端由ESP8266 模塊通過WiFi 通信技術(shù)接收服務(wù)器發(fā)送過來的數(shù)據(jù), 并以UART 方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給STC89C51.STC89C51 對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 分離出其中的用戶信息、預(yù)約時間段和座位號等數(shù)據(jù).現(xiàn)場使用座位時, STC89C51 通過MF-RC522 模塊讀取用戶IC 卡信息.進(jìn)行處理后, 將用戶信息、座位號等數(shù)據(jù)通過ESP8266 模塊利用WiFi 發(fā)送至服務(wù)器.

2.1.3 數(shù)據(jù)傳輸功能

ESP8266 模塊通過AT 指令配置連接網(wǎng)絡(luò)WiFi 熱點作為客戶端, 使用云服務(wù)器作服務(wù)端, 通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送與接收, 實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信.當(dāng)系統(tǒng)模式是微信小程序預(yù)約時, 終端通過ESP8266 WiFi 模塊接收服務(wù)器發(fā)送過來的指令和信息, 執(zhí)行相應(yīng)操作, 如進(jìn)行預(yù)約、提示燈顯示等, 并把狀態(tài)返回給服務(wù)器.現(xiàn)場使用座位時, 終端通過ESP8266 WiFi 模塊發(fā)送用戶信息、座位號等數(shù)據(jù)至服務(wù)器, 向服務(wù)器說明該座位已被使用.

2.1.4 信息顯示功能

嵌入式終端有LCD 屏和紅綠兩個小燈.由單片機(jī)控制LCD 液晶屏顯示座位號、當(dāng)前系統(tǒng)時間、座位預(yù)約狀態(tài)、如果已預(yù)約則顯示預(yù)約時間段.紅綠兩個LED 用來表示座位預(yù)約狀態(tài), 紅燈表示座位在當(dāng)前時間已被預(yù)約, 綠燈表示座位未被預(yù)約, 使進(jìn)館用戶能更直觀地發(fā)現(xiàn)可預(yù)約使用的座位.

2.1.5 恢復(fù)功能

出于設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性考慮, 須有可以讓設(shè)備恢復(fù)出廠設(shè)置以及備份、恢復(fù)當(dāng)前設(shè)置的功能.可以通過恢復(fù)鍵讓嵌入式終端恢復(fù)出廠設(shè)置, 并且嵌入式終端可以自動判斷網(wǎng)絡(luò)故障和自身故障從而自動進(jìn)行相關(guān)處理操作, 還可以通過后臺服務(wù)器發(fā)送指令恢復(fù)出廠設(shè)置.嵌入式終端硬件框圖如圖3所示.

圖3 嵌入式終端硬件框圖

2.2 微信小程序設(shè)計

2.2.1 個人信息管理模塊

用戶首次進(jìn)入微信小程序會提醒用戶進(jìn)入個人中心綁定個人身份信息, 后續(xù)還可以在個人中心修改已綁定的身份信息, 小程序會保存身份信息.在預(yù)約選座時, 小程序?qū)⑸矸菪畔⒑皖A(yù)約信息一起發(fā)送給服務(wù)器, 由服務(wù)器進(jìn)行記錄.界面如圖4所示.

2.2.2 選座模塊

(1) 小程序預(yù)約座位

用戶在微信小程序中預(yù)約選座界面選擇座位時, 程序會判斷用戶信用是否充足, 如果信用不足(低于20), 將不能預(yù)約; 如果信用充足, 用戶可以繼續(xù)選擇該座位的預(yù)約使用時間段, 程序判斷該時間段內(nèi)座位是否空閑, 如果座位空閑, 則預(yù)約成功.小程序再將預(yù)約信息發(fā)送至服務(wù)器, 由服務(wù)器進(jìn)行記錄.

用戶打開圖書館座位預(yù)約小程序, 預(yù)約選座界面有圖書館的仿真場景, 用戶到達(dá)圖書館后如果不熟悉座位區(qū)域, 可根據(jù)仿真場景快速找到自己預(yù)約的座位, 然后在座位上的終端刷卡完成簽到.選座界面如圖5所示.

圖4 個人中心

圖5 預(yù)約選座

用戶通過微信小程序在線預(yù)約座位, 服務(wù)器會將預(yù)約信息發(fā)送至座位上的嵌入式終端, 設(shè)備的紅燈亮起, 屏幕顯示預(yù)約信息.用戶到達(dá)座位后通過在終端刷卡進(jìn)行身份確認(rèn), 完成簽到.若用戶未按預(yù)約時間簽到, 將會被記錄違規(guī).座位預(yù)約時間結(jié)束或用戶刷卡離開圖書館, 意味著座位使用結(jié)束, 座位釋放變?yōu)榭深A(yù)約狀態(tài).具體流程如圖6所示.

圖6 微信小程序座位預(yù)約與使用流程

(2) 無預(yù)約現(xiàn)場使用座位

用戶直接去圖書館使用座位, 只需找到嵌入式終端亮著綠燈的可用座位, 刷卡完成簽到, 終端將使用信息發(fā)送至服務(wù)器, 服務(wù)器標(biāo)記該座位已使用并記錄使用信息.用戶刷卡離開圖書館, 意味著座位使用結(jié)束, 座位將可被其他用戶預(yù)約使用.具體流程如圖7所示.

圖7 用戶直接使用座位流程

2.2.3 預(yù)約信息及信用情況查看模塊

用戶進(jìn)入個人中心可以查看預(yù)約信息以及信用情況.小程序?qū)⒂脩粜畔⒉樵冎噶畎l(fā)送給服務(wù)器, 服務(wù)器在數(shù)據(jù)庫檢索用戶后, 將用戶當(dāng)前預(yù)約信息和用戶信用情況返回給小程序顯示.

2.2.4 通知提示模塊

用戶在進(jìn)入小程序時, 如果服務(wù)器有新通知發(fā)布, 小程序就會提示有新的通知需要查看.當(dāng)用戶有預(yù)約座位時, 小程序會有預(yù)約信息提示, 用戶信用過低時, 有信用警告提示等.

2.2.5 書目查詢模塊

本模塊連接到圖書館館藏書籍?dāng)?shù)據(jù)庫.用戶通過在書目查詢界面輸入書籍關(guān)鍵字, 系統(tǒng)會在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索, 并記錄包含關(guān)鍵字的書籍信息, 最后在該界面顯示所有含關(guān)鍵字的書籍信息及書籍所在位置.

2.2.6 問題反饋模塊

用戶通過在問題反饋界面輸入反饋內(nèi)容, 系統(tǒng)會將用戶反饋的內(nèi)容發(fā)送給系統(tǒng)開發(fā)者.反饋內(nèi)容包括: 微信小程序中出現(xiàn)的BUG、界面設(shè)計上存在的問題以及系統(tǒng)需要新增的功能等.

2.3 服務(wù)器功能設(shè)計

2.3.1 用戶管理模塊

服務(wù)器程序會自動將用戶信息導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫, 管理員在后臺進(jìn)行部分用戶相關(guān)信息的管理, 包括對用戶姓名、一卡通卡號和一卡通UID 號等的添加、修改和刪除.

2.3.2 信用管理模塊

設(shè)定用戶初始信用分為100, 每違規(guī)一次扣30.每成功預(yù)約座位并簽到一次加10, 信用分上限為120.當(dāng)用戶信用低于20 時, 用戶將不能預(yù)約座位, 每過一周信用加10, 可加至30.管理員還可根據(jù)用戶實際情況適當(dāng)修改用戶信用扣分?jǐn)?shù)據(jù).

2.3.3 預(yù)約管理模塊

服務(wù)器將用戶預(yù)約座位的信息和座位使用信息存入數(shù)據(jù)庫.用戶預(yù)約座位時, 服務(wù)器在數(shù)據(jù)庫中查詢當(dāng)前預(yù)約座位在預(yù)約時間段內(nèi)的使用信息, 若座位空閑, 則用戶預(yù)約成功, 并在數(shù)據(jù)庫記錄用戶預(yù)約信息.

2.3.4 教室管理模塊

管理員導(dǎo)入圖書館所有自習(xí)室和教室的教室名、使用狀態(tài)、可容納人數(shù)和位置等信息.對這些信息, 管理員都有權(quán)添加、修改和刪除.教室實際使用狀態(tài)(可用或不可用兩種狀態(tài))改變時, 管理員要及時修改服務(wù)器上的教室使用狀態(tài)并發(fā)布通知.

2.3.5 座位管理模塊

管理員將圖書館每層閱覽區(qū)、自習(xí)室和教室中座位的編號、使用狀態(tài)和位置等信息錄入數(shù)據(jù)庫.管理員可以修改座位信息、刪除多余的座位.

2.3.6 通知管理模塊

服務(wù)器在用戶有預(yù)約信息和用戶信用過低時, 會自動向用戶的小程序發(fā)布通知.管理員也可以發(fā)布新通知和刪除舊通知.

3 結(jié)語

針對圖書館占座、座位資源得不到充分利用等問題, 設(shè)計并開發(fā)由嵌入式終端和微信小程序組成的圖書館座位預(yù)約系統(tǒng).該系統(tǒng)方便用戶預(yù)約圖書館座位, 提高了座位資源利用率.