VI引言隨著微型技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)和傳感設(shè)備也在不斷發(fā)展與擴(kuò)散，從而使RFID技術(shù)不斷應(yīng)用于圖書館圖書借還系統(tǒng)中，小型圖書借還系統(tǒng)使用非接觸式的感應(yīng)卡，性能高于傳統(tǒng)的條形碼，從而提高了借還圖書的服務(wù)水平，并節(jié)省了操作時(shí)間。小型圖書借閱和歸還系統(tǒng)是指讀者在沒有業(yè)務(wù)人員的操作下，自行對(duì)終端進(jìn)行智能化操作，簡化借還圖書、還款與充值過程，實(shí)現(xiàn)自助借閱和歸還圖書功能的系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)了以STC89C51為基礎(chǔ)的小型圖書借閱及歸還系統(tǒng)。運(yùn)用射頻識(shí)別技術(shù)控制圖書借閱與歸還系統(tǒng)。從硬件和軟件兩方面來分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)，從而保證系統(tǒng)的安全性，穩(wěn)定性和便利性。在硬件設(shè)計(jì)方面，對(duì)RFID模塊的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，確認(rèn)了各模塊的模塊型號(hào)，并分析了相關(guān)模塊的接口方式，選擇了各模塊和STC89C51之間的通訊端口，設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路。軟件部分將采用模塊化的思維用來設(shè)計(jì)圖書借閱、歸還系統(tǒng)的軟件部分，VisualStudio2010設(shè)計(jì)PC上位機(jī)的管理軟件部分。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)管理圖書的借閱和歸還，保證圖書的自助借閱和歸還流程順利進(jìn)行，限制不符合借閱條件的讀者的借閱和歸還，并記錄讀者的借閱情況以及圖書的借閱時(shí)間是否到期，決定是否打印文件的憑證等功能。第1章緒論圖書的借閱系統(tǒng)還包括多種新技術(shù)領(lǐng)域，其中包括RFID技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)等等，是一種智能化的新型現(xiàn)代圖書借閱與歸還管理系統(tǒng)。1.1研究背景：進(jìn)入21世紀(jì)之后，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)和傳感器設(shè)備越來越受到大眾的歡迎，圖書館的圖書借還操作也從傳統(tǒng)的手工借閱轉(zhuǎn)向數(shù)字條碼管理和流通借閱。在這種情況下,也可以通過使用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行圖書的借閱與歸還操作，而這已經(jīng)成為圖書館改革和可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路,但是就目前傳統(tǒng)領(lǐng)域的公共圖書館而言,圖書館物理位置的服務(wù)與圖書館的開放時(shí)間是有限制的,讀者也只能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)親自前往相關(guān)圖書館才能進(jìn)行圖書的借閱與歸還操作。與此同時(shí)，圖書館的圖書開架服務(wù)方式也為讀者增加了搜索和獲取自身所需文獻(xiàn)資料的難度，并且圖書的借閱和歸還任務(wù)大多由工作人員純手工處理，不僅工作量大且處理效率很低，常常有讀者長時(shí)間排隊(duì)等待借書的情況出現(xiàn)。因此，為了實(shí)現(xiàn)圖書館借閱和歸還圖書的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，同時(shí)也能確?；ヂ?lián)、高效和便利性，RFID無線射頻識(shí)別技術(shù)的幫助是必不可少的。在過去的幾十年間，自動(dòng)識(shí)別技術(shù)已經(jīng)在世界各地發(fā)展到了相對(duì)較高的水平,并初步建立起了高新技術(shù)學(xué)科，即包括條碼技術(shù)、無線射頻技術(shù),語音識(shí)別和視覺識(shí)別技術(shù)等集中了計(jì)算機(jī)、機(jī)械、物理、光、磁性和通訊技術(shù)于一體的技術(shù)。目前，圖書館主要使用五種技術(shù)，包括條形碼技術(shù)、RFID射頻識(shí)別技術(shù)、色彩點(diǎn)碼識(shí)別技術(shù)、指紋識(shí)別技術(shù)(facerecognitiontechnology)、NFC(NearFieldCommunication)技術(shù)。雖然自動(dòng)識(shí)別技術(shù)提高了圖書館的服務(wù)和管理水平，但其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)也是顯而易見的。1.2RFID技術(shù)概述RFID系統(tǒng)最大的特點(diǎn)便是非接觸識(shí)別,在該系統(tǒng)中可以同時(shí)對(duì)多個(gè)電子標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別，并且對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的電子標(biāo)簽也可以進(jìn)行識(shí)別操作。它以無線通信方式作為自身的特點(diǎn),無須外露電觸點(diǎn),電子標(biāo)簽的芯片可以按照不同的應(yīng)用要求來進(jìn)行封裝操作,因此具有可以抵抗惡劣環(huán)境的能力。1.2.1RFID射頻識(shí)別技術(shù)的概念：無線射頻識(shí)別技術(shù)，即RFID

(RadioFrequencyIdentification),又稱電子標(biāo)簽,無線射頻技術(shù)利用射頻信號(hào)通過空間耦合（交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）實(shí)現(xiàn)無接觸式信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的，可通過無線電信號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，并且識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間不需要建立機(jī)械或光學(xué)接觸。RFID標(biāo)簽相對(duì)于條形碼而言，擁有更加快速的讀取速度，更大的內(nèi)存，更遠(yuǎn)的工作距離，更強(qiáng)的穿透性，更強(qiáng)大的工作環(huán)境適應(yīng)性和可重復(fù)利用的性能，通過RFID標(biāo)簽和RFID讀卡器可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的向下整合，并且在自動(dòng)分揀設(shè)備的配合下，可以實(shí)現(xiàn)自助借還圖書以及自動(dòng)排架等一系列操作，在解放圖書館圖書管理員雙手的同時(shí)，也為圖書館服務(wù)水平的提升提供了可靠的技術(shù)支撐。目前，國內(nèi)外各圖書館都開始相繼使用射頻識(shí)別系統(tǒng)，在國內(nèi)的圖書館中，比如集美大學(xué)誠毅學(xué)院、深圳大學(xué)圖書館、清華大學(xué)等一大批著名高校圖書館，皆已經(jīng)在使用基于RFID技術(shù)的圖書借閱與歸還圖書管理系統(tǒng)。1.2.2、RFID技術(shù)在圖書館的應(yīng)用作為典型的RFID應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)、RFID射頻識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在圖書館可以履行下列職責(zé):簡化借還書操作流程:當(dāng)前圖書館的紙本數(shù)據(jù)以安全原因作為理由，除了使用光學(xué)條形碼作為每一本書的書籍加貼磁條,用來防范圖書被讀者偷偷攜帶出圖書館。應(yīng)用RFID技術(shù),以RFID標(biāo)簽取辨識(shí)碼外,還需在代條形碼及磁條,借還書時(shí)還可以免除消磁及上磁的工作。加快確認(rèn)工作:由于條形碼閱讀器必須在能夠不受阻礙的情況下閱讀附近的條形碼，因此必需將書從書架上一一取出確認(rèn)。RFID標(biāo)簽通過無線電波傳輸信號(hào)，同時(shí)讀取多個(gè)RFID標(biāo)簽，簡化了確認(rèn)工作。方便尋找不在書架上或散落在書架上的書籍:通過無線電波的引導(dǎo)，查找書籍變得更加容易。讀者借書:配上外圍借還圖書設(shè)備與自動(dòng)送書系統(tǒng)相結(jié)合，讀者可以自動(dòng)處理圖書的借閱與歸還。5）極大程度上解決圖書被盜和書籍損毀問題：本系統(tǒng)通過將書籍的物理特性儲(chǔ)存到具有感應(yīng)能力的RFID電子芯片，在讀者歸還圖書是能夠?qū)D書的物理變化進(jìn)行檢測(cè)，以此來判斷圖書是否被損毀，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖書損毀、防盜功能預(yù)防的目的。1.3、研究意義RFID技術(shù)相對(duì)于現(xiàn)有的傳統(tǒng)條形碼技術(shù)而言具有更多的優(yōu)勢(shì)：擁有非接觸式數(shù)據(jù)采集能力。RFID電子標(biāo)簽允許在屏幕端窗口顯示圖書的信息與圖書名稱，從而實(shí)現(xiàn)文檔管理的自動(dòng)化管理。擁有更高水平的處理能力。RFID技術(shù)具有強(qiáng)大的讀取和掃描系統(tǒng)，可以將大量的文檔信息傳輸?shù)诫娮訕?biāo)簽中，提高文檔管理的效率。電子標(biāo)簽可以重復(fù)使用。RFID技術(shù)中電子標(biāo)簽的存儲(chǔ)容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的條碼，更小的電子標(biāo)簽體型大大降低了使用電子標(biāo)簽的成本。第四，電子標(biāo)簽具有更高的安全性系數(shù)。RFID電子標(biāo)簽,可以同時(shí)滿足密碼保護(hù)功能與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)功能,而標(biāo)簽在與門型通道天線相互合作的過程中,充分發(fā)揮了RFID技術(shù)的防盜功能，能夠有效避免圖書被盜的情況發(fā)生。1.4、研究現(xiàn)狀發(fā)達(dá)國家新的自助借閱和歸還圖書管理系統(tǒng)主要使用RFID技術(shù)來識(shí)別圖書。與條形碼或磁條模式相比，RFID模式具有更大的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)讀者進(jìn)行自助辦理圖書借還操作時(shí)，可以同時(shí)完成多本書的借閱與歸還手續(xù)，大大提高了工作效率。RFID標(biāo)簽技術(shù)是一種能夠自動(dòng)分揀圖書、快速安裝輔助圖書、快速圖書館檢索、快速圖書館文檔識(shí)別定位等應(yīng)用的技術(shù)，但是過高的成本限制了RFID標(biāo)簽技術(shù)在圖書館的使用。RFID標(biāo)簽的價(jià)格現(xiàn)在已經(jīng)超出了大多數(shù)圖書館的承受能力。在中國大陸，RFID標(biāo)簽只在極少數(shù)的圖書館內(nèi)得到使用，如深圳圖書館和集美大學(xué)誠毅學(xué)院圖書館等極少數(shù)圖書館。另外，根據(jù)文獻(xiàn)中的一些文章報(bào)道，目前使用RFID標(biāo)簽來識(shí)別圖書存在以下幾個(gè)比較明顯的問題:（1）識(shí)別性能過強(qiáng)問題在使用RFID模式自助借還系統(tǒng)時(shí)，常常發(fā)生讀者與前方正在執(zhí)行借閱操作的讀者距離過近，從而導(dǎo)致了后排讀者手中持有書籍中的RFID標(biāo)簽進(jìn)入到RFID讀卡器的無線射頻識(shí)別范圍內(nèi)，從而導(dǎo)致了誤讀現(xiàn)象的發(fā)生，將后排讀者手持的書籍誤判為前一位讀者借閱，進(jìn)而對(duì)前排讀者的借書記錄造成影響。安全檢測(cè)性低問題由于金屬具有對(duì)電波傳遞的干擾性和液體對(duì)于電波有吸收性，因此RFID芯片特別容易受到金屬和液體的干擾，從而導(dǎo)致了信號(hào)的讀取率十分差，與此同時(shí)，由于RFID標(biāo)簽體型較為小巧，經(jīng)常發(fā)生RFID標(biāo)簽的天線被讀者隨意扭曲、卷折,導(dǎo)致天線折斷,使得標(biāo)簽失效沒有辦法讀取RFID標(biāo)簽的內(nèi)部信息。除此之外，由于RFID電子標(biāo)簽大多支持多次讀寫功能但是自身卻又無法進(jìn)行寫保護(hù)功能,因此對(duì)于標(biāo)簽信息被讀者借助RFID閱讀器或者掌上電腦等設(shè)備故意更改甚至刪除的可能性也不能忽視。（3)識(shí)別成功率低問題RFID射頻識(shí)別技術(shù)一次可以讀取多本圖書，但實(shí)際操作中也需要對(duì)RFID標(biāo)簽之間的位置提出要求。有時(shí)，RFID標(biāo)簽之間堆積的大量書籍無法全部被系統(tǒng)識(shí)別。此外，RFID芯片通常受到金屬和液體的強(qiáng)烈影響，導(dǎo)致準(zhǔn)確率下降或識(shí)別錯(cuò)誤的情況發(fā)生。(4)圖書的破損率問題由于自助借還系統(tǒng)借還圖書不需要經(jīng)過圖書管理員的當(dāng)場(chǎng)檢查，圖書管理員通常不能在第一時(shí)間對(duì)圖書進(jìn)行檢查并控制書籍涂寫、破損、撕頁行為的發(fā)生，從而使得圖書破損率一直處于比較嚴(yán)重的水平，甚至有上升趨勢(shì)。具體表現(xiàn)為讀者用小刀對(duì)書籍進(jìn)行切割，隨意在書籍內(nèi)容里進(jìn)行個(gè)人的涂寫作畫，甚至整頁撕下自身所需書頁，而這些行為也為后續(xù)讀者的閱讀體驗(yàn)帶來了極差的影響。第2章硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)小型圖書借還系統(tǒng)采用嵌入式系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，主要包含以下部分：（1）主控制模塊（2）射頻識(shí)別模塊（3）矩陣按鍵模塊（4）液晶顯示屏模塊(5)串口模塊2.1、主控制模塊：主控制模塊由單片機(jī)最小系統(tǒng)組成，包含晶振電路、復(fù)位電路和MCU；2.1.1、選擇主控制模塊的主要考慮因素包含以下的幾個(gè)方面:在自身的應(yīng)用領(lǐng)域方面：產(chǎn)品的主要功能依據(jù)自身的定義來決定，根據(jù)RFID無線射頻技術(shù)可以將主控制模塊的范圍限制在一定的區(qū)域，從而減少選擇考慮。在自身的低功耗方面：根據(jù)產(chǎn)品自身的耗能決定，產(chǎn)品的耗能越低，則產(chǎn)品越節(jié)能環(huán)保，自身的成本也隨之降低，在降低環(huán)境污染的同時(shí)也能增加使用方面的穩(wěn)定性能。在自身包含的資源方面：根據(jù)選擇芯片自帶的資源與開發(fā)產(chǎn)品的需求決定，越符合產(chǎn)品的需求，則產(chǎn)品的開發(fā)越便捷。芯片及技術(shù)的延續(xù)性與繼承性方面：芯片及技術(shù)的延續(xù)性與繼承性是所有芯片與供應(yīng)商必須考慮的因素，因此盡可能選擇銷量較高的供應(yīng)廠商，該芯片應(yīng)用的廣泛性與普遍性也能隨之體現(xiàn)出來，資料的收集與整理工作也更快完成，如有疑問也能隨時(shí)向商家詢問。2.1.2、主控制模塊型號(hào)比較與選用1）STC89C51單片機(jī)STC89C51RC是使用8051ISP系統(tǒng)的可編程芯片，80MHz為最高時(shí)鐘運(yùn)行頻率,內(nèi)含4k字節(jié)可以重復(fù)擦寫上千次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器,可以與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)和80C51器件引腳結(jié)構(gòu)兼容，ISPFlash存儲(chǔ)單元與通用8位中央處理器在芯片內(nèi)部集成，在系統(tǒng)內(nèi)部擁有可編程特性，通過串口可以與上位機(jī)的控制程序配合，直接將用戶編寫的程序代碼下載到單片機(jī)內(nèi)部，從而節(jié)省了通用編程器的購買需求，并且下載速度也得到了提升。2）AVR單片機(jī)AVR單片機(jī)采用精簡指令集，以字作為指令長度單位，將內(nèi)容豐富的操作數(shù)與操作碼安排在一字之中。AVR單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)采取8位機(jī)與16位機(jī)的折中策略，即采用局部寄存器存堆(32個(gè)寄存器文件)和單體高速輸入/輸出的方案(即輸入捕獲寄存器、輸出比較匹配寄存器及相應(yīng)控制邏輯)。3）MSP430單片機(jī)MSP430單片機(jī)稱之為混合信號(hào)處理器，是由于其針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，將多個(gè)不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個(gè)芯片上，以提供"單片機(jī)"解決方案。該系列單片機(jī)多應(yīng)用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。綜上所述，結(jié)合本次設(shè)計(jì)的需求選用STC89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控制芯片。2.2、射頻識(shí)別模塊：射頻識(shí)別模塊主要用于獲取用戶和圖書信息，使用不同類型的RFID卡，根據(jù)通信協(xié)議，所采用的對(duì)應(yīng)射頻識(shí)別芯片也有所不同。因此RFID卡選擇ISO14443_A協(xié)議，在支持ISO/IEC14443_A協(xié)議的射頻識(shí)別芯片中進(jìn)行市場(chǎng)應(yīng)用與購買途徑的比較，結(jié)果為當(dāng)下市場(chǎng)里的MFRC522射頻識(shí)別模塊芯片的性價(jià)比最高。為了正常工作，無線射頻識(shí)別芯片必須選擇合適的接口并接入STC89C51單片機(jī)。為了穩(wěn)定地接收高頻信號(hào)，射頻讀片芯片應(yīng)該經(jīng)由高頻濾波器線路連接到天線部分。讀卡器和STC89C51單片機(jī)使用標(biāo)準(zhǔn)SPI接口通信。讀寫模塊的硬件設(shè)計(jì)有兩個(gè)核心部分:(1)STC89C51單片機(jī)與MFRC522芯片的連接是STC89C51單片機(jī)正?？刂芃FRC522的硬件基礎(chǔ)。(2)讀寫模塊天線部分的設(shè)計(jì)及其與射頻讀寫芯片的連接。根據(jù)該功能，可用來確定RFID射頻識(shí)別芯片是否正常工作。如果MFRC522正常工作，則必須提供5v電源。產(chǎn)品選用：產(chǎn)品型號(hào)：RC522工作頻率：13.56MHz工作電壓：DC5V功耗：30mA（DC5V）輸出接口：RS232讀卡距離：0-80mmrc522無線射頻模塊通過讀寫器向電子標(biāo)簽射出固定頻率的電磁波,電子標(biāo)簽內(nèi)部的LC諧振電路和電磁波共振,在電容內(nèi)部形成電荷，電容另一端的單向?qū)娮颖脤㈦姾伤偷搅硪浑娙輧?nèi)儲(chǔ)存,充電達(dá)到5V時(shí),可以作為一個(gè)電源的工作電壓,發(fā)送電子標(biāo)簽內(nèi)部數(shù)據(jù)或者接收讀寫器數(shù)據(jù)，最終將數(shù)據(jù)傳送至STC89C51單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行相關(guān)處理工作，執(zhí)行相關(guān)命令。2.3、矩陣按鍵模塊：矩陣鍵盤又稱作行列式鍵盤，在矩陣鍵盤之中，各個(gè)按鍵之間的連接并不是相互獨(dú)立的,它由行線和列線構(gòu)成,行線使用4條I/O線，列線使用4條I/O線，按鍵則是位于行線、列線的交叉點(diǎn)上。行線通過電阻接入正電源，矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入，在行線和列線的每一個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵，形成4*4矩陣鍵盤組。矩陣鍵盤的電路原理圖見附錄圖1所示。在實(shí)際操作中，當(dāng)按鍵被按下和釋放的過程中，對(duì)鍵盤的操作動(dòng)作都會(huì)引發(fā)抖動(dòng)現(xiàn)象。抖動(dòng)時(shí)間的長短與開關(guān)的機(jī)械特性密切相關(guān)，通常在5-10ms之間。由于存在抖動(dòng)這一因素，會(huì)對(duì)單片機(jī)識(shí)別按鍵造成影響。因此必須要將按鍵抖動(dòng)這一影響因素除去，消除按鍵抖動(dòng)的方法通常分為兩種方式:一種是軟件消抖，大致思路為：在單片機(jī)首次檢測(cè)到按鈕鍵被按下的信號(hào)時(shí)、假設(shè)按鍵所對(duì)應(yīng)的信號(hào)線為低電平,執(zhí)行一段延時(shí)10ms的程序以后,確認(rèn)該信號(hào)線的電平狀態(tài)是否發(fā)生改變,如果信號(hào)線的電平狀態(tài)依舊是為低電平,便認(rèn)定該信號(hào)線為有按鍵按下。此時(shí)將按鍵松開,信號(hào)線的電平狀態(tài)從低電平變?yōu)楦唠娖?執(zhí)行一段延時(shí)10ms的程序以后,檢測(cè)該信號(hào)線電平狀態(tài)是否從低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?是則說明按鍵松開。該方法通過軟件延遲方法避開了按鍵抖動(dòng)周期，從而消除了按鍵抖動(dòng)。另一種消除按鈕抖動(dòng)的方法是在按鈕的兩側(cè)平行連接一個(gè)瓷片電容器。該瓷片電容器可以平滑抖動(dòng)按鈕的電平波形狀。其電路原理圖見附錄圖2所示。從整體來看，可以該電路原理圖運(yùn)用了線路的反轉(zhuǎn)法來對(duì)按鍵進(jìn)行識(shí)別,可以將次方法分為兩步驟，第一步驟是將矩陣鍵盤的行線和列線進(jìn)行編程，設(shè)置行線為輸入線，列線為輸出線，并控制全部輸出線輸出信號(hào)為低電平，確定按鈕所在的行和列中的行，并標(biāo)識(shí)電平信號(hào)從高到低的行作為按鍵所處于的行線；第二步驟則是將矩陣鍵盤的行線編程設(shè)置為輸入線，行線設(shè)置為輸出線，控制全部輸出線輸出信號(hào)為低電平，列線中電平狀態(tài)由高到低所在的列為按鍵所在的列線。通過以上兩步便能夠最終確認(rèn)按鍵所處于的行線與列線，成辨識(shí)按下按鍵的功能。2.4、液晶顯示模塊：液晶顯示屏模塊選用LCD1602液晶顯示屏；LCD1602液晶顯示屏擁有16個(gè)引腳,每個(gè)引腳的具體功能見附錄表1所示。在這之中，RS、R/W、E為控制信號(hào)。當(dāng)RS=0時(shí),系統(tǒng)輸入指令；當(dāng)RS=1時(shí),系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)；當(dāng)R/W=0時(shí),系統(tǒng)進(jìn)行寫操作；當(dāng)R/W=1時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行讀操作。LCD1602液晶內(nèi)部的數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)器DDRAM的作用是用于存放通過LCD顯示屏顯示字符的數(shù)據(jù)，其內(nèi)部的存儲(chǔ)空間大小為80*8bit。如果想要顯示某個(gè)字符時(shí),只需要寫入相應(yīng)的ASCII碼即可。舉個(gè)例子，如果想要顯示數(shù)字0,便可以往DDRAM內(nèi)部編寫0的ASCII碼0x30，除此之外，由于DDRAM有兩行,一行擁有40個(gè)地址,第一行的位置起點(diǎn)是從00H開始的,第二行的位置起點(diǎn)則是從40H開始的,具體位置與DDRAM的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示，因此還需往DDRAM中寫入地址信息。由于1602液晶顯示屏顯示的內(nèi)容為16*2,即顯示兩行字符,每行字符可達(dá)16個(gè),因此在1602中每行用前16個(gè)地址就行了,在這里特別需要注意的一點(diǎn)的是數(shù)據(jù)地址指針設(shè)置需要在地址碼加上80H,否則相應(yīng)的字符便無法在1602顯示屏上顯示出來。舉個(gè)例子，如果要在LCD1602屏幕的第一行、第二列顯示數(shù)字9,就需要向DDRAM的地址81H(01H+80H)編寫上0x39。在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中單片機(jī)的主要任務(wù)是對(duì)按鍵的狀態(tài)不斷進(jìn)行掃描,并且根據(jù)按鍵動(dòng)作狀態(tài)進(jìn)入相應(yīng)的按鍵處理程序獲得密碼數(shù)值,然后LCD1602液晶將要顯示的密碼數(shù)值和字符一并送到對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行顯示。STC89C51單片機(jī)的P0口接LCD1602液晶顯示屏的數(shù)據(jù)端口D0~D7,P2口的P2.0、P2.1、P2.2分別接LCD1602液晶的RS、R/W、E端,P3口的P3.0、P3.1、P3.2分別接光標(biāo)左移鍵、光標(biāo)右移鍵、數(shù)據(jù)清零鍵這三個(gè)獨(dú)立按鍵,詳情見附錄表。按鍵的一端接地,另一端通過電阻接電源,當(dāng)按鍵按下時(shí),輸入到單片機(jī)I/O口的是低電平,當(dāng)按鍵沒有按下時(shí),輸入到單片機(jī)I/O口的是高電平。利用AltiumDesigner軟件繪制系統(tǒng)硬件電路圖,軟件編程主要實(shí)現(xiàn)對(duì)按鍵的識(shí)別,并將要顯示的內(nèi)容送到LCD1602液晶對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行顯示。采用模塊化設(shè)計(jì)思路,包括系統(tǒng)初始化程序、LCD1602液晶顯示子程序設(shè)計(jì)、按鍵掃描子程序設(shè)計(jì)、延時(shí)子程序等等。主程序流程見附錄圖1所示。LCD1602液晶顯示屏編程的關(guān)鍵在于LCD1602液晶顯示屏與單片機(jī)接口和驅(qū)動(dòng)程序的編寫,單片機(jī)對(duì)LCD1602液晶顯示屏的操作主要包括顯示模式的設(shè)置、顯示開關(guān)控制、輸入模式控制、清屏、數(shù)據(jù)指針設(shè)置、讀寫數(shù)據(jù)等。其部分代碼設(shè)計(jì)見附錄表1。硬件接好后,啟動(dòng)Keil4單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境,采用C51語言編寫好系統(tǒng)程序,編譯并排除錯(cuò)誤,直至無誤,生產(chǎn).hex十六進(jìn)制文件,加載到STC89C51單片機(jī)芯片中,就可以看到計(jì)數(shù)器的仿真運(yùn)行效果,1602液晶顯示當(dāng)前輸入的密碼數(shù)值。2.5串口模塊設(shè)計(jì)CH340G串口模塊，實(shí)際上就是USB轉(zhuǎn)TTL模塊，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)上位機(jī)的連接以及程序燒錄等操作。串口模塊使用USB轉(zhuǎn)串口數(shù)據(jù)線連接51單片機(jī)。第三章軟件設(shè)計(jì)3.1VisualStudio2010開發(fā)環(huán)境應(yīng)用軟件系統(tǒng)分為嵌入式系統(tǒng)和上位機(jī)微處理器。嵌入式系統(tǒng)的處理單元是微處理器，這意味著整個(gè)系統(tǒng)的功能相對(duì)簡單。除了管理標(biāo)簽的分發(fā)以外，唯一的功能便是檢查書籍的合理性，并決定它們是應(yīng)該借出還是歸還。上位機(jī)的微處理器功能非常復(fù)雜，除了圖書出借和歸還功能外，還有咨詢圖書借閱和歸還的時(shí)間是否逾期功能，以及讀者與上位機(jī)的人機(jī)交互功能等附加功能。為了便于信息的記錄和檢索，大型圖書館的借還和檢索圖書系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)程序控制和管理。該系統(tǒng)將使用VisualStudio2010構(gòu)建上位機(jī)微處理器應(yīng)用程序。一般來說，開發(fā)窗體應(yīng)用程序包含以下步驟：（1）創(chuàng)建Windows窗體項(xiàng)目。依次點(diǎn)開開菜單命令文件/新建/項(xiàng)目，找到并點(diǎn)開“新建項(xiàng)目”對(duì)話框，選擇要用于“Windows窗體應(yīng)用程序”的模型。輸入項(xiàng)目名稱，確定項(xiàng)目名稱的存儲(chǔ)位置，并創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目名稱。(2)創(chuàng)建用戶界面并添加工具。使用工具箱在窗體的適當(dāng)位置添加不同的工具。在屬性窗口中，顯示并設(shè)置相應(yīng)工具的位置、顏色、大小等。（3）設(shè)計(jì)程序代碼。Windows窗體應(yīng)用程序軟件使用事件系統(tǒng)編程機(jī)制，其中程序主要使用窗口操作方法進(jìn)行編程，并支持事件編程。（4）運(yùn)行和測(cè)試程序。按下啟動(dòng)或單擊F5來執(zhí)行和測(cè)試程序以打開菜單中的debug/start命令。（5）保存項(xiàng)目。打開并保存菜單文件中的所有項(xiàng)目。3.2系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫將利用Java語言輸入系統(tǒng)信息，對(duì)圖書信息(姓名、題目、作者、譯者、出版社、庫存、購買時(shí)間、分類)、讀者信息(姓名、性別、出生年月日、手機(jī)號(hào)碼、身份證號(hào)碼)、管理者信息(職務(wù)號(hào)碼、姓名、性別、手機(jī)號(hào)碼、身份證號(hào)碼、電子郵件)進(jìn)行編排。學(xué)生能夠通過上網(wǎng)借閱圖書，查看圖書借閱情況，管理員能夠?qū)D書進(jìn)行補(bǔ)充、修改，查看學(xué)生用戶信息，查看圖書借閱情況等。用戶必須輸入有效密碼才能進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)入系統(tǒng)后，可根據(jù)相應(yīng)提示進(jìn)行相應(yīng)的操作。3.2.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1）一般邏輯模型設(shè)計(jì)書籍信息(編號(hào)、標(biāo)題、作者、譯者、編輯、庫存、到貨日期、分類)。學(xué)生信息(學(xué)號(hào)、姓名、班級(jí)、性別、出生日期、身份證號(hào)碼、手機(jī)號(hào)碼)。學(xué)生帳號(hào)信息(學(xué)生帳號(hào)、密碼、保密問題、保密回答，剩余可借用次數(shù))。學(xué)生借閱書籍(校號(hào)、書號(hào)、借閱時(shí)間和日期)。學(xué)生歸還書籍(編號(hào)、書號(hào)、歸還時(shí)間)。管理信息(員工號(hào)碼、姓名、性別、手機(jī)號(hào)碼、電子郵件、身份證號(hào)碼)。2）具體邏輯模型設(shè)計(jì)使用SQLServer2014數(shù)據(jù)庫，首先創(chuàng)建學(xué)生網(wǎng)上圖書借還系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，隨后根據(jù)數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)分析創(chuàng)建數(shù)據(jù)表，緊接著在前臺(tái)訪問數(shù)據(jù)庫階段設(shè)置用戶名稱和密碼，設(shè)定用戶名稱為AS，密碼設(shè)置為654321。3.2.2嵌入式系統(tǒng)的建立包含的功能：1）作為管理員登錄管理界面時(shí)，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行書籍的添加和更新的主要功能，也能夠?qū)崿F(xiàn)模糊查詢和精密查詢書籍內(nèi)容功能。2）以讀者身份進(jìn)入借還圖書界面時(shí)，可進(jìn)行對(duì)密碼的修改，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)功能，可以實(shí)現(xiàn)讀者的借書和還書功能，運(yùn)用參數(shù)可以記錄下讀者借書和還書次數(shù)，并且在讀者超過可借總次數(shù)后，依次調(diào)用程序，實(shí)現(xiàn)讀者在借書次數(shù)用完后便無法進(jìn)行借書操作，此外讀者可以根據(jù)對(duì)比書籍編號(hào)來進(jìn)行借閱和歸還圖書的操作。3）用戶菜單的快速輸出，在用戶向圖書借還系統(tǒng)輸入指定指令后，系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地調(diào)用相應(yīng)的程序與指令，從而讓用戶界面可以高效快速地運(yùn)行程序和指令，完成用戶菜單地快速輸出。詳情參見附錄圖。3.2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)使用Java編程語言的知識(shí)來設(shè)計(jì),Bean包作為連接數(shù)據(jù)庫和Java程序地連接橋梁,目標(biāo)是連接數(shù)據(jù)庫內(nèi)各表列名與Java對(duì)象，其中就包含了Student_Bean、Book_Bean等對(duì)象，其作用是對(duì)學(xué)生的個(gè)人信息表與數(shù)據(jù)庫的表格內(nèi)容進(jìn)行聯(lián)系操作。通過對(duì)每個(gè)屬性的set和get方法分析，促進(jìn)了對(duì)后續(xù)程序的調(diào)用。在handle包里主要是實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的各個(gè)功能,以管理員的身份進(jìn)入，主要實(shí)現(xiàn)添加、更新書籍的信息,同時(shí)支持模糊查詢和精確查詢兩種資料查詢方法，使用Add_Book()方法添加書籍,連接數(shù)據(jù)庫,首先判斷書籍的書名，如果結(jié)果為書籍不存在或表中已經(jīng)存在同名書籍,系統(tǒng)將會(huì)判定不能插入。如果滿足此條件，則將圖書信息的不同屬性依次添加到圖書表中。更新圖書信息的方法是使用

Update_Book()來實(shí)現(xiàn)的，通過使用Update語句，依次比較數(shù)據(jù)庫表中的信息和數(shù)據(jù)庫中的信息。如果圖書編號(hào)不匹配，則無法更新。查詢圖書的方法是

Select_Book()。該系統(tǒng)允許模糊搜索，即關(guān)鍵字搜索和特定標(biāo)題搜索。當(dāng)查看所有圖書信息時(shí)，使用左側(cè)連接語句顯示所有圖書信息。模糊查詢是使用SQL語句like關(guān)鍵字來實(shí)現(xiàn)的，而精確查詢是使用select語句來實(shí)現(xiàn)的，這些語句直接比較書名并查詢具體結(jié)果。Add_Student()方法用來添加有關(guān)于學(xué)生的信息，這意味著要確保入學(xué)號(hào)碼不是空的，也不是重復(fù)的。一旦學(xué)校號(hào)碼符合條件，就會(huì)進(jìn)行事務(wù)性編程。事務(wù)處理可確保除非事務(wù)性單元內(nèi)的所有操作都成功完成，否則不會(huì)永久更新面向數(shù)據(jù)的資源。通過將一組相關(guān)的操作組合到一個(gè)單元中來簡化錯(cuò)誤恢復(fù)，并使得應(yīng)用程序更加地可靠，這些操作要么成功，要么失敗。詢問關(guān)于學(xué)生的信息類似于詢問關(guān)于書籍的信息。密碼修改功能可在讀者以學(xué)生身份進(jìn)行連接的時(shí)候?qū)崿F(xiàn);通過密保問題提示更新和修改密碼后，獲取密碼時(shí)使用select

語句，更新密碼時(shí)，使用update語句實(shí)現(xiàn)。學(xué)生的借書和還書功能在數(shù)據(jù)庫中使用存儲(chǔ)過程實(shí)現(xiàn)，使用參數(shù)Book_stock記錄借書和還書次數(shù)，在超過學(xué)生可借總次數(shù)后，依次調(diào)用系統(tǒng)程序，實(shí)現(xiàn)在借書次數(shù)用完后不能借書，可通過比對(duì)書號(hào)實(shí)現(xiàn)圖書的還書和借書操作，使用Callable_Statement

類調(diào)用在數(shù)據(jù)庫中的存儲(chǔ)過程。還書時(shí)首先返回用戶的借書信息，之后按菜單中的指示完成還書動(dòng)作。數(shù)據(jù)庫部分存儲(chǔ)過程主要代碼見附錄表。3.3RFID射頻識(shí)別模塊功能設(shè)計(jì)RFID標(biāo)簽?zāi)軌驅(qū)崿F(xiàn)對(duì)圖書信息進(jìn)行保存和修改;RFID讀卡器能夠?qū)ψx者個(gè)人信息進(jìn)行輸入與驗(yàn)證，在相關(guān)指令傳遞給RFID讀卡器后，讀卡器開始作業(yè)，對(duì)信息進(jìn)行解碼操作后發(fā)送回中央信息系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)信息處理，從而帶動(dòng)書架，在書架上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)借還功能;除此之外，系統(tǒng)還需兼具圖書信息搜索功能與圖書信息實(shí)時(shí)更新功能。具體實(shí)現(xiàn)步驟為讀者通過RFID讀卡器對(duì)貼有RFID標(biāo)簽的書籍進(jìn)行卡號(hào)讀取，并通過串口線把數(shù)據(jù)從51單片機(jī)傳送到系統(tǒng)主機(jī)上，系統(tǒng)通過以太網(wǎng)將RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)傳遞給服務(wù)器，服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，隨后服務(wù)器會(huì)把書籍的類型通過因特網(wǎng)傳回給系統(tǒng)主機(jī)，系統(tǒng)主機(jī)再根據(jù)服務(wù)器傳來的書籍類型將數(shù)據(jù)傳遞給51單片機(jī)，并對(duì)相應(yīng)的I/O口進(jìn)行控制，從而帶動(dòng)書架執(zhí)行相應(yīng)行為從而達(dá)成圖書借還的目的。具體流程圖參見附錄圖。第4章結(jié)論與建議本文對(duì)RFID技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析,對(duì)生活質(zhì)量的日益增長的要求導(dǎo)致了智能圖書管理系統(tǒng)的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的圖書出借方式已經(jīng)無法滿足讀者的需求。射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)是圖書館管理系統(tǒng)中比較重要的識(shí)別技術(shù)之一，一直是人們研究的重點(diǎn)。本文利用現(xiàn)有的RFID技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種基于STC89C51的圖書借閱和歸還系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了圖書的自助借閱和歸還功能。本設(shè)計(jì)的主要工作為：對(duì)RFID技術(shù)進(jìn)行了初步研究。本文闡述了RFID技術(shù)的概念、技術(shù)原理、研究背景和存在的問題；該電路采用STC89C51主芯片，能夠與不同的模塊進(jìn)行有效的通信，控制圖書的出借和歸還。RFID無線射頻采集模塊使用MFRC522。讀者可以使用射頻卡借書；對(duì)系統(tǒng)中使用的芯片進(jìn)行了研究。內(nèi)容包含芯片硬件結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)、功能和開發(fā)環(huán)境等；VisualStudio2010使用Java語言完成圖書借還系統(tǒng)的整個(gè)上位機(jī)管理軟件的設(shè)計(jì)；本圖書借還系統(tǒng)的設(shè)計(jì)