高校新型电子器材管理系统的设计与开发

肖易山　章圣威　王赞　陈嘉祥

摘要：高校的电工电子实验中心是高校电子类相关专业学生最主要的实践基地，牵涉学生数量众多，所用到的各种芯片器材数量众多。本着节约办学和循环利用的宗旨，有必要对这些器材进行有序的管理、综合利用。文章介绍了一种新型电子器材管理系统的设计，让学生可以自由地查询和取用各种器材芯片，节约了人力，加快了办事效率。

关键词：电子器材；管理系统；高校

1.芯片器材管理背景概述

在各大高校的电工电子实践中心中，器材的应用十分广泛而且需求量比较大，以芯片为代表的器材更是需求巨大。在课程设计或者电路实验中，往往有学生操作不当从而导致器材的损坏。以前总是通过人工发放，当需要器材时，不得不通过实验中心的老师给予。这样做的弊端是在工作时间之外，想要实验的学生没有器材使用，往往不得不搁置实验。而且普通的记录方式也使得工作量巨大，容易出错。所以笔者设计了一种新型的电子器材管理系统，类似于无人售卖机，可以自给自足，只需在里面添加足够的芯片。而为了老师方便管理，还有数据库作为支撑，所以老师可以不用待在办公室也可以掌握器材的动态。不仅方便老师管理，更有利于学生使用。

2.新型电子器材管理系统的设计与开发

2.1软件部分设计

器材管理系统软件部分使用MSP430，数据库使用SQLServer，而信息则使用TC35芯片。管理内容包括信息管理，出入柜管理，数据统计查询等功能。如图1所示。

信息管理包括器材信息，并且可以将使用情况发送给管理者。出入库管理包括入库、出库，数据统计包括入库数量统计、出库数量统计、剩余数量统计等。

在器材出入管理中，当学生输入数量，能否出来对应的个数才是思考的重点。在控制系统中，步进电机使用非常广泛。由于利用单片机实现的步进电机具有控制成本低，使用灵活等特点，所以引起了人们的重视。步进电机是数字控制电机，它将格脉冲信号转变成角位移，即给一个那脉冲信号，步进電机就转动一个角度，因此非常适合单片机的控制。步进电机可分为反应式步进电机、永磁式步进电机和混合式步进电机。不仅电机区别于其他电机的最大特点是：它是通过输入脉冲信号来控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。步进电机的驱动电路发送不同的控制信号就可以控制步进电机的不同的动作，这样可以准确地控制个数。

通过单片机笔者还设计了电机的自动复位功能，不管是使用完之后可以自动复位，当管理员想添加过减少芯片的数量，可以通过自动复位建将数据清空，从而回到初始状态。

对于器材使用的数量不够或者达到某种条件，可以通过TC35通知管理者。这就是信息管理。使用TC35收发短信息，用户必须准备一张已开通短信息服务SIM卡，并将其插入MC2002之TC35扩展模块SIM卡座中或TC35T的SIM卡座中。本设计采用通过单片机控制TC35，只需设计一个TTL转RS232电平电路，连接到MCU和UART口，另一端直接连接到TC35。

2.2硬件部分设计

为了方便学生取用器件，减少人工工作量，笔者设计了器材自动取用柜，先判断是否有需要的器材；如果有，输入需要的数量，器材会自动被电机推出，不用人工实时记录，且不受时间限制，管理变得十分高效。

器材自动取用柜以MSP430为控制核心，通过控制多个步进电机来实现器材的自动取用。由于MSP430的工作电压只有5 v，所以需要通过驱动来控制电机，如图2所示。

为了简单起见，直接使用MSP430上的I/O接口，而版面的电机驱动模块也可以直接使用。例如P41，P42。而需要注意的是，当多个驱动的工作电压连接在一起时，提供的电压也需要增加，否则电机将转动不了。

参照于现在很多使用的无人售卖机，医院里的药片管理柜。本次设计的器材自动取用柜由多个小管组成。每个管中存放一种类型的器件，并悬浮在电机上。当输入某一种器件的数量后，对应柜中的电机开始启动，通过连接于电机上的推动装置，推动管中的芯片，输出对应数量的器件，然后由学生取走，具体结构如图3所示。

当使用的数量不够时，需要指示灯来提示学生，类似于现在的自动售卖机。该设计采取的是MSP430控制的LED灯，当数量不够时，电机自动复位，同时LED亮起。同时TC35像管理员发送信息，通知添加数量。需要注意的是LED灯和控制电机时的接口不能一样，否则会出现冲突。当器材的数量变多时，可以采用多驱动器，这样可以控制更多的电机从而控制器材。

学生取用器材流程为：学生查询器材信息-查询到有库存则输入需要数量-自动取用柜输出相应数量器材-学生取走器材。

3.结语

这是基于MSP430的一种新型器材管理系统的设计与开发，事实上实际应用也很需要这种装置。在周末或者工作时间之外，那些需要使用器材的学生有了实践的动力。学生可以选择需要的数量和种类，自行取用，管理起来也变得轻松许多。在此基础上，设计者考虑还可以添加一些远程服务，例如控制芯片输出的个数，或者是将使用信息能够准确地在移动设备上实现，这样可以实现更精确、安全、高效率的管理，更好地服务于学生与老师。