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略談實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討論文
隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)也在人們的生活中扮演著不可或缺的角色[1]。計(jì)算機(jī)的使用方法已成為當(dāng)代高校生必須掌握的技能之一。所以為加強(qiáng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)的理解，提高學(xué)生的操作能力，計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)放變得必不可少，當(dāng)下，為給學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和暢通的資源獲取渠道，多數(shù)高校設(shè)置了公共機(jī)房[2]。而且隨著我國(guó)教育事業(yè)的發(fā)展，學(xué)校的規(guī)模和師生的數(shù)量都不斷地在擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)室的數(shù)量也不斷地再增加，跨教室、跨校區(qū)的情況也隨之出現(xiàn)[3]。導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室的管理越來(lái)越繁雜。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室的課前考勤也會(huì)占用上課時(shí)間，對(duì)學(xué)生課程進(jìn)度影響不小。所以筆者為提高微機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理效率，減少因考勤占用的上課時(shí)間，設(shè)計(jì)出了一種基于單片機(jī)和主機(jī)服務(wù)器的自動(dòng)控制管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，用于實(shí)驗(yàn)室的管理以及學(xué)生考勤。
1總體設(shè)計(jì)
在上課時(shí)，任課老師通過(guò)按鍵喚醒單片機(jī)，并按照顯示屏提示輸入賬號(hào)和與之對(duì)應(yīng)的密碼。單片機(jī)通過(guò)逐字節(jié)比較的方式判斷輸入賬號(hào)與密碼是否正確，若正確則開(kāi)啟電子密碼鎖，同時(shí)控制光耦隔離控制模塊動(dòng)作，室內(nèi)用電設(shè)備通電；若輸入錯(cuò)誤，則返回輸入界面，重新輸入賬號(hào)和密碼。進(jìn)入微機(jī)實(shí)驗(yàn)室之后，所有電腦均已通電，任課老師在電子門(mén)禁端輸入的賬號(hào)和密碼已經(jīng)通過(guò)單片機(jī)和上位機(jī)間串口通訊傳遞至考勤管理系統(tǒng)，學(xué)生則通過(guò)客戶(hù)端輸入學(xué)號(hào)完成考勤。上課期間，考勤管理系統(tǒng)時(shí)刻檢測(cè)每臺(tái)電腦的學(xué)習(xí)情況（包括上機(jī)人數(shù)，學(xué)生的學(xué)號(hào)，姓名，上課時(shí)間等信息）顯示在主機(jī)界面上，并完成學(xué)習(xí)時(shí)間的記錄。若到了下課時(shí)間，則任課老師點(diǎn)擊下課按鈕，系統(tǒng)結(jié)束學(xué)生上課信息統(tǒng)計(jì)，并將已統(tǒng)計(jì)信息存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫(kù)，待室內(nèi)所有人員均已離開(kāi)，紅外體感傳感器輸出低電平，則切斷室內(nèi)所有電源，關(guān)閉電子門(mén)禁。
2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
微機(jī)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)控制管理系統(tǒng)以STC89C52和計(jì)算機(jī)主機(jī)服務(wù)器為檢測(cè)和控制核心，主要應(yīng)用了人體紅外線檢測(cè)模塊，控制模塊，其主要功能有電子門(mén)禁功能、實(shí)驗(yàn)室用電設(shè)備自動(dòng)接通和自動(dòng)斷電功能、室內(nèi)照明自動(dòng)開(kāi)關(guān)功能。
2.1電子門(mén)禁單元當(dāng)下的機(jī)房管理都是使用人工管理，以人工對(duì)機(jī)房的門(mén)鎖進(jìn)行管理的模式容易發(fā)生鑰匙丟失等意外[4]。此舉不利于機(jī)房的管理。考慮到此類(lèi)狀況，筆者對(duì)門(mén)禁模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)室的門(mén)禁由電子密碼鎖模塊實(shí)現(xiàn)控制實(shí)驗(yàn)室門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。本單元以STC89C52單片機(jī)為主控制芯片，LCD1602為顯示單元，AT24C08為存儲(chǔ)單元，蜂鳴器作為報(bào)警裝置。電子門(mén)禁單元投入使用之前，給每位微機(jī)任課老師分別分配一賬號(hào)和與之對(duì)應(yīng)的密碼，并寫(xiě)入AT24C08存儲(chǔ)器。電子門(mén)禁單元工作時(shí)，若相關(guān)人員需進(jìn)入微機(jī)實(shí)驗(yàn)室，則需在控制面板上按照提示分別輸入賬號(hào)和密碼。單片機(jī)通過(guò)逐字節(jié)比較的方式，與AT24C08中存儲(chǔ)的賬號(hào)和密碼進(jìn)行比較，僅當(dāng)所有對(duì)應(yīng)字節(jié)數(shù)字均一致時(shí)，電子門(mén)禁才會(huì)打開(kāi)門(mén)鎖，并記錄登錄者賬號(hào)信息。若輸入有誤，與所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不匹配，系統(tǒng)則提示重新輸入賬號(hào)和密碼，連續(xù)輸入三次電子門(mén)禁系統(tǒng)則會(huì)啟動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。在電子門(mén)鎖打開(kāi)后，單片機(jī)則控制繼電器動(dòng)作，使室內(nèi)照明設(shè)備、微機(jī)等用電設(shè)備上電，在一定程度上節(jié)省學(xué)生及老師課前準(zhǔn)備時(shí)間。為防止繼電器動(dòng)作瞬間電流較大，對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生影響，本設(shè)計(jì)中采用了光耦控制模塊，將控制電路與繼電器模塊進(jìn)行隔離，提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性。
2.2自動(dòng)控制模塊上課結(jié)束后，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)無(wú)人使用電腦時(shí)，微機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理員需切斷室內(nèi)所有用電設(shè)備電源。實(shí)際情況中，部分管理員有時(shí)會(huì)忘記切斷總電源，造成機(jī)房能源的浪費(fèi)并且留下了安全隱患。紅外人體感傳感器是一種能檢測(cè)人或動(dòng)物發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器。當(dāng)有人或動(dòng)物進(jìn)入其感應(yīng)范圍時(shí)，傳感器輸出高電平；人或動(dòng)物離開(kāi)感應(yīng)范圍時(shí)，傳感器自動(dòng)延時(shí)輸出低電平。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到紅外體感傳感器輸出為低電平時(shí)，即微機(jī)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)無(wú)人，將切斷室內(nèi)總電源，并關(guān)閉電子門(mén)鎖。
3考勤管理系統(tǒng)軟件
電子門(mén)鎖打開(kāi)后，主機(jī)服務(wù)器接收所有微機(jī)及單片機(jī)上傳數(shù)據(jù)信息，包括單片機(jī)上傳的教師編號(hào)和微機(jī)端上傳的學(xué)生登錄信息[5]。考勤管理系統(tǒng)軟件采用C/S（客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器）系統(tǒng)架構(gòu)，使用visualstudio2012作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)C++語(yǔ)言進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，采用SQLServer2008數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。考勤軟件主界面可顯示教師編號(hào)，教師內(nèi)學(xué)生人數(shù)，目前登錄學(xué)生人數(shù)，學(xué)生序號(hào)，學(xué)生學(xué)號(hào)，姓名，登錄IP，登錄時(shí)間，課程等信息。并且界面留有任課教師操作按鈕，可以選擇是否開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并且可以進(jìn)行修改登錄密碼，串口設(shè)置，查看上機(jī)情況，退出軟件等操作。圖3為勤管理系統(tǒng)軟件主界面。圖3勤管理系統(tǒng)軟件主界面學(xué)生在進(jìn)入微機(jī)實(shí)驗(yàn)室之后，坐到微機(jī)前時(shí)，打開(kāi)電腦。學(xué)生可通過(guò)桌面彈出學(xué)生客戶(hù)端界面輸入學(xué)號(hào)等個(gè)人信息。服務(wù)器在收到學(xué)生客戶(hù)端上傳數(shù)據(jù)后，與學(xué)生側(cè)微機(jī)建立TCP通訊連接，按照登錄先后順序?yàn)槊總�(gè)學(xué)生分配節(jié)點(diǎn)，并在對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)體數(shù)組中保存學(xué)生的學(xué)號(hào)、上課時(shí)間等信息。在上課過(guò)程中，若是由于某種原因微機(jī)發(fā)生斷網(wǎng)、死機(jī)或重啟等情況，待電腦重啟，聯(lián)網(wǎng)重新登錄系統(tǒng)后，服務(wù)器將通過(guò)逐個(gè)查詢(xún)的方式判定用戶(hù)之前是否已登錄。若之前已登錄，則為其分配原節(jié)點(diǎn)，并進(jìn)行上課時(shí)間的累加。若沒(méi)有查到相關(guān)信息，則判定為新登錄人員，系統(tǒng)為其重新分配節(jié)點(diǎn)，并存儲(chǔ)相關(guān)信息。在下課后，任課老師點(diǎn)擊下課按鈕，所有學(xué)生上機(jī)信息數(shù)據(jù)被導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)，所有學(xué)生信息導(dǎo)出后，結(jié)構(gòu)體數(shù)組將被清空，用于下一次上課存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
4結(jié)束語(yǔ)
在本設(shè)計(jì)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)行穩(wěn)定，能夠較準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)室內(nèi)人數(shù)，并完成學(xué)生上課信息的統(tǒng)計(jì)工作，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)。但是，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在學(xué)生冒名頂替上課的行為，下一步工作為該模塊添加一卡通刷卡控制系統(tǒng)，記錄學(xué)生的上課考勤情況。
參考文獻(xiàn)：
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