基于校园卡的实验室管理系统的设计与实现

论文摘要

面向21世纪高等教育的人才培养,必须服务于国家的经济建设和科技发展,符合社会和市场对人才的需求。因此,研究型、创新性人才培养成为世界一流高校人才培养的共同目标,使实践教学在高等教育中的地位越来越重要。各大高校也积极推进实验教学改革,建设开放性实验室、鼓励学生参加创新性实验成为很多高校的工作重点。全人工化管理给实验室开放带来一定的障碍,本文设计开发一种基于校园卡的实验室管理系统,支持自主预约、智能化管理,降低管理难度,提高实验室资源利用率。系统采用B/S、C/S相结合的架构,前者为基于WEB的实验室信息管理子系统,实现实验室基本信息管理、实验预约管理和设备管理功能；后者为实验台电源管理子系统,采用嵌入式技术、射频读写技术,预约用户可以凭本人校园卡进入实验室、控制实验台电源,全程无人化、智能化管理。两个子系统使用同一个数据库提供数据支持,上位机和下位机之间的数据同步采用Internet网络进行通信。本文的主要工作主要包括：1.调查并研究了实验室管理系统的发展和现状,指出现有系统的缺陷与不足,并分析了大型实验中心即本系统开发背景的建设概况2.分析系统的功能要求和性能要求,给出系统的总体框架设计3.给出实验室信息管理子系统的详细功能设计,并据此分析数据库结构及数据规范化设计,分析数据同步方案设计及通信协议的制定4.分析基于Windows CE的实验台电源管理子系统的设计方案,给出读卡器模块的软硬件设计、电源管理协调器的控制方案、操作系统定制、嵌入式软件设计与开发其中,实验室信息管理子系统采用ASP.NET框架,数据库使用SQL Server2005,实验台电源管理子系统采用基于S3C6410的嵌入式开发平台,读卡器模块以RC500为中心,电源协调器与下层节点采用ZigBee无线通信模块。基于校园卡的实验室管理系统具有信息管理系统的优点,又不局限于WEB管理,通过校园卡、电源管理设备将与实验室管理发生关系的人、设备紧密地联系到一起,在细化管理流程的同时,也提高了实验室的管理效率,符合建设绿色校园的思想。采用嵌入式平台提高了系统的可靠性、实时性和反应速度,降低了系统能耗和设备成本,其操作系统为Windows CE平台,技术成熟、系统稳定、开发流程短、任务管理和调度更加方便有效。系统中的数据流通分别采用网络通信和无线通信,克服了串口通信传输距离短、传输速率慢等缺点,可以利用已有的网络接口,降低了布线难度。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的研究背景与意义
• 1.1.1 选题的研究背景
• 1.1.2 选题的意义
• 1.2 论文的研究内容与创新点
• 1.2.1 论文的研究内容
• 1.2.2 论文的创新点
• 1.3 论文的结构安排
• 第二章 系统整体方案设计及关键技术
• 2.1 需求分析
• 2.1.1 山东大学电子电工实验中心现状
• 2.1.2 功能要求
• 2.1.3 性能要求
• 2.2 系统设计
• 2.2.1 系统工作原理
• 2.2.2 系统功能结构
• 2.2.3 系统业务流程
• 2.3 相关技术
• 2.3.1 嵌入式系统
• 2.3.2 射频IC卡读写原理
• 2.3.3 网络通信技术
• 2.3.4 数据库技术
• 2.4 本章小结
• 第三章 信息管理系统设计与实现
• 3.1 实验室信息管理系统模块设计
• 3.1.1 实验室管理模块
• 3.1.2 预约管理模块
• 3.1.3 设备管理模块
• 3.2 数据库设计
• 3.2.1 数据库结构设计
• 3.2.2 数据规范化管理设计
• 3.2.3 数据访问设计
• 3.3 同步服务的设计与实现
• 3.3.1 通信协议设计
• 3.3.2 软件实现
• 3.4 本章小结
• 第四章 电源管理系统设计与实现
• 4.1 读卡器设计
• 4.1.1 硬件设计
• 4.1.2 软件设计
• 4.2 电源控制协议设计
• 4.3 定制Windows CE操作系统内核
• 4.3.1 修改BootLoader
• 4.3.2 定制Windows CE内核
• 4.3.3 移植操作系统
• 4.3.4 修改注册表
• 4.4 实验室电源管理系统软件设计
• 4.4.1 人机交互模块
• 4.4.2 读卡器串口监控模块
• 4.4.3 电源协调器串口通信模块
• 4.4.4 网络通信模块
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表