基于RFID的云存储高校体测系统
2018-07-27 01:30马博文乔宏飞李刚
电子制作 2018年13期
马博文，乔宏飞，李刚
（湖北文理学院物理与电子工程学院，湖北襄阳，441053）
0 引言
如今，在物联网的概念的传播，并且在互联网基础上的扩展和延伸，使得“人-物-物-人”的交互更加频繁，更加便利。在校园中，各大高校都把加强学生体测管理放在首位，并把锻炼体测作为学生综合素质考核的一个重要指标。本文提出一种“基于RFID的高校体测系统”，该套系统基于信息安全的互联网云存储技术，通过云服务器上的MySQL数据库，记录并储存学生的信息和体测管理，并使用STM32单片机进行与服务器的相互通信，同时将体测信息进行交互。此系统与传统的体测打卡系统相比，该系统可以在云端实时监测、更新，并且实时上传到网络，便于学生查询自己的成绩，此系统的上位机与终端交互的更加灵活，并且提高了体测录入和查询、学生信息识别等的自动化程度。
1 高校体测系统架构
基于RFID的高校体测系统的研究内容分为软件处理（上位机）、硬件控制（下位机）两个部分。软件处理的含有与服务器的信息交互、与硬件的信息传输、学生信息的识别和管理等。该软件需要进过net平台通过QT应用程序语言开发进行编程，并且传输到数据库进行动态储存。硬件需STM32作为主控芯片，把通过RFID技术把智能卡的信息传输到服务器，并且在屏幕上显示。以下是对该套架构的详细介绍。
■1.1 系统软件功能详细介绍
如图1所示，上位机在服务器上注册好学生的基本信息后，进行与磁卡的映射。每当磁卡从终端射频扫描后将信息记录上传到服务器，对服务器进行自动同步并把信息更新网络服务器的页面，之后把更新后的体测的信息同步到上位机软件上。此时，学生在体测之后，可以立即通过账号进入网页进行体测记录查询，并且管理员可以将全体学生体测记录直接导出到Excel文件中，省去了人工输入的不便。
■1.2 系统硬件功能详细介绍
下位机就是服务终端，下位机模块包括高性能的单片机控制系统、RFID射频控制模块、射频控制模块、安全的蓝牙模块，在上位机编辑学生的卡号信息，通过射频控制模块与磁卡接近采集学生数据，并记录体测信息，经过单片机系统的高效信息处理后，通过蓝牙模块将体测记录上传到云端服务器。
图1 上位机软件功能拓扑图
2 系统软件及硬件设计
■2.1 上位机软件功能详细实现
(1)上位机主界面显示的设计与实现
本文中上位机软件是由核心多平台的C++为Qt语言为程序框架编写创建的。本文通过“ui->textBrowser->setOpenExternalLinks(true);”函数进行服务器的连接，管理员打开上位机界面，弹出对话框，在输入之前设定的用户名和密码后，进入上位机的界面，选择相应的串口号，选择“连接”后，便能将终端录入的体测记录上传到上位机，从而进行记录、储存。连接服务器弹窗如图2。当终端将体测记录上传到服务器后，通过函数“bool LinkServerDial og::createConnection()；”建立云数据库连接，并且实时更新显示学生体测信息。
图2 连接服务器弹窗
上位机体测记录的有效性通过函数“void Details Dialog::query()；”进行检测，通过函数“void Details Dialog::exportFile()；”来导出报表，并生成Excel文件。
主界面部分代码如下：
ui->setupUi(this); // 显示界面
void MainWindow::studentManage()；
//打开学生管理对话框
void MainWindow::studentManageClosed()；
//关闭学生管理对话框
(2)上位机部分功能的设计与实现
该上位机具有查询体测记录、记录打卡次数、导出体测报表等功能，部分功能的主要程序如下：
void MainWindow::detailsQuery() // 打卡查询对话框
{DetailsDialog dialog(this);
dialog.exec();}
void MainWindow::recordStart() // 开始记录
{QSqlQuery query;
query.exec(“begin”);}
void MainWindow::saveFile() // 保存文件
{ QStringfileName = QFileDialog::getSaveFileName(this, tr(“Excel file”),
qApp->applicationDirPath (), tr(“Excel Files(＊.xlsx)”));
if (fileName.isEmpty())
{return;}
ExcelEngine excel(fileName);
excel.Open();
excel.SaveDataFrTableView(ui->tableView);
//导出报表
excel.Close();}
图3 位机终端系统结构图
■2.2 系统硬件设计及详细实现
通过硬件设计将在服务器编辑学生信息，同步添加并保存学生卡的信息，通过RFID控制模块进行采集、记录后，将学生体测记录通过服务器上传到上位机。该系统硬件部分为操场起点和终点的无人监管平台设计，低功耗以及稳定性和安全性是我们要考虑的实现部分，如图3是下位机终端系统结构图，主要包含以下几个部分。
由图可知，本文单片机控制系统选用STM32F103CBT6单片机，此单片机基于ARM Cortex-M3内核微控制器性能出色，在同类产品中性能突出。该芯片能提供强大的计算和控制能力，同时消耗很低的能量，并为整套系统需要低功耗的升降压管理方案。体测卡使用射频控制模块RC522RFID读卡模块读取，MFRC522是非接触式通信中高集成度读写卡芯片，也是低电压、体积小、性价比高芯片。对于触屏控制系统是选用HMI组态串口屏，并将做好的界面通过串口与终端设备进行交互，再由单片机系统控制，从而在组态屏显示出来。再通过设计的按键控制选项，选项包括打开界面、项目信息、团队信息，如图4所示。
■2.3 互联网络网页设计
互联网网页设计是基于Apache，云服务器用于提供管理员管理学生体测信息，也可以学生通过互联网登陆查询自己的打卡信息。通过MySQL数据库与软件端的远程访问，并且可将服务器的信息表现在网站上。服务器功能介绍如图5所示。
图4 下位机主界面
图5 服务器功能介绍
(1)网页账号登录页面的设计与实现
学生使用网络浏览器查询信息进入系统登录界面，通过输入账号和密码进行登录，网页源码通过判断账号和密码是否匹配，若匹配则进入查询界面，若不匹配则提示“密码错误”。登录界面代码如下：
