本文針對教師使用多媒體教室授課時，多媒體控制臺門鎖需要專門的教室管理人員進(jìn)行開鎖帶來的諸多不便，設(shè)計和實現(xiàn)了基于校園一卡通的多媒體控制臺門鎖管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用ARM9開發(fā)板作為讀卡節(jié)點，結(jié)合校園一卡通讀寫模塊的編程接口進(jìn)行二次開發(fā)，通過局域網(wǎng)實現(xiàn)對各個教室多媒體控制臺門鎖的統(tǒng)一管理，當(dāng)節(jié)點識別到教師的校園一卡通后，向電控鎖發(fā)出開鎖信號，實現(xiàn)自動開鎖。不僅方便了教師對多媒體設(shè)備的使用，而且方便了對多媒體設(shè)備的管理。
　　
　　教師使用多媒體教室授課，不僅能為學(xué)生傳授大量的知識信息，而且得以從繁瑣的板書中解脫出來，從而安排更多的時間組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)討論、輔導(dǎo)答疑等教學(xué)活動。另外，豐富多彩的多媒體教案，吸引學(xué)生的注意力、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生上課的積極性，受到了廣大師生的歡迎。為進(jìn)一步方便教師對多媒體設(shè)備的使用和管理，加速我校校園信息化建設(shè)。本設(shè)計借助廣泛使用的校園一卡通，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和嵌入式開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)了教師卡片信息的下發(fā)、教師打卡信息的上傳、教室多媒體設(shè)備使用情況查詢，以及多媒體控制臺自動開鎖等功能的多媒體控制臺門鎖管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)方便教師對多媒體設(shè)備的使用和管理，促進(jìn)了校園信息化水平的提高。
　　
　　一、系統(tǒng)框架
　　
　　系統(tǒng)由主機(jī)、打卡節(jié)點、局域網(wǎng)交換機(jī)、電控鎖組成。在主機(jī)上安裝多媒體控制臺門鎖管理系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)對整個門禁系統(tǒng)的維護(hù)管理；打卡節(jié)點在系統(tǒng)中負(fù)責(zé)讀卡、接收、上傳打卡數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通信、向電控鎖發(fā)送控制信號等工作，打卡節(jié)點和電控鎖之間利用RS232串口線進(jìn)行連接，實現(xiàn)對電控鎖的控制。為方便對各個教室的多媒體控制臺的統(tǒng)一管理，各打卡節(jié)點通過RJ45線接入局域網(wǎng)交換機(jī)，系統(tǒng)框架如圖1所示。系統(tǒng)首先通過主機(jī)管理軟件將一卡通數(shù)據(jù)下發(fā)到各打卡節(jié)點，有卡片讀入時，打卡節(jié)點將讀到的卡片信息與所存儲的卡片信息進(jìn)行校驗，如果校驗合法，則將該卡片的數(shù)據(jù)信息及讀卡時間存儲在節(jié)點的存儲器內(nèi)，同時向電控鎖發(fā)出開鎖指令，該指令傳送到電控鎖的電源端，電源啟動繼電器，切換電源內(nèi)部供電方向，電鎖自動打開，此時打卡節(jié)點呈現(xiàn)開門狀態(tài)并將打卡節(jié)點的狀態(tài)通過局域網(wǎng)呈現(xiàn)在主機(jī)管理軟件中。軟件還可以提取各打卡節(jié)點存儲的打卡數(shù)據(jù)，分析教室多媒體設(shè)備使用情況。
　　
　　二、打卡節(jié)點框架結(jié)構(gòu)
　　
　　打卡節(jié)點是整個門禁系統(tǒng)的核心，完成與主機(jī)的通信和對電控鎖命令的邏輯處理，打卡節(jié)點硬件是基于三星公司的ARM9S3C2410微處理器和Embedded-Linux操作系統(tǒng)，運(yùn)行固化在Flash上的程序。節(jié)點內(nèi)設(shè)存儲單元，可以存儲一定數(shù)量的人員信息、打卡信息。其結(jié)構(gòu)如圖2所示，各個模塊的功能如下。
　　
　　S3C2410微處理器是一款基于ARM920T內(nèi)核的32位RISC微處理器，具有低成本、低功耗、高性能的特點，它集成了豐富的系統(tǒng)外設(shè)和接口，方便用戶開發(fā)多功能的嵌入式設(shè)備，另外，對實時多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，并且具有較短的中斷響應(yīng)時間，可以極大地滿足教師刷卡以及通信和對電控鎖進(jìn)行控制的需求。
　　
　　存儲模塊包括Flash和SDRam兩部分，用于存儲系統(tǒng)應(yīng)用程序和卡片數(shù)據(jù)信息。射頻卡讀寫模塊基于MPC89E58AF,用于識別教師的校園一卡通，MPC89E58AF是應(yīng)用于非接觸式通信中高集成讀卡系列中的一員。其利用了*的調(diào)制和解調(diào)概念，*繼承了各種被動非接觸式通信方式和協(xié)議，內(nèi)部發(fā)送器不需要增加有源電路，能夠直接驅(qū)動操作距離為10cm的天線，接收器部分提供解調(diào)和解碼電路，用于調(diào)制應(yīng)答器信號和奇偶檢測，本設(shè)計采用中斷工作模式，即微處理器利用MPC89E58AF提供中斷信息并對其進(jìn)行控制。
　　
　　通信模塊包括以太網(wǎng)控制器和RS232串口通信兩部分，以太網(wǎng)控制器使用DM9000AEP，可以提供包括MAC幀的發(fā)送和接收功能，對MAC幀進(jìn)行封裝解包以及錯誤檢測，可以實現(xiàn)10Mbps和100Mbps兩種傳輸速率及半雙工和全雙工兩種工作模式，提供符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的MID，通過外接以太網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入，RS232串口用于實現(xiàn)打卡節(jié)點和電控鎖的通信。
　　
　　三、多媒體控制臺門鎖管理系統(tǒng)的設(shè)計
　　
　　管理員登錄該管理軟件后，可以查看打卡歷史記錄的數(shù)據(jù)信息，新建更新、刪除打卡人員的信息，對軟件系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和對數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)操作；教室及打卡節(jié)點設(shè)置，對各個教室位置及打卡節(jié)點的IP進(jìn)行設(shè)置，在系統(tǒng)軟件里添加、修改、刪除相應(yīng)的教室和打卡節(jié)點，并根據(jù)各個打卡節(jié)點的IP信息，將各個節(jié)點和相應(yīng)的教室進(jìn)行關(guān)聯(lián)；刷卡有效性設(shè)置，根據(jù)學(xué)校的上課時間，設(shè)定各個教師的校園一卡通，只能在軟件允許的時間內(nèi)進(jìn)行刷卡，方可以打開電控鎖，如有特殊情況也可以對時間進(jìn)行相應(yīng)的更改。
　　
　　卡片管理模塊：將各個教師的校園一卡通數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到軟件的數(shù)據(jù)庫中，該模塊提供了批量導(dǎo)入和單個導(dǎo)入兩種方式，批量導(dǎo)入主要針對教師數(shù)據(jù)信息較多的情況下，一次性將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件中，對于數(shù)量較少的卡片信息可以采取單個導(dǎo)入的方式，另外，單個數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入中提供了數(shù)據(jù)修改功能，便于更改換卡、丟卡教師的卡片信息；
　　
　　報表及查詢模塊：該模塊可以實現(xiàn)查看各個多媒體教室的使用狀況，并將該情況生成相應(yīng)的表格，同時軟件帶有報表導(dǎo)出及打印功能，通過查看各個打卡節(jié)點的開啟或關(guān)閉狀態(tài)能實時掌握各教室的多媒體設(shè)備正在使用的情況，方便為臨時需要使用多媒體教室的情況提供空閑教室，通過提取打卡節(jié)點存儲的打卡記錄，還可以掌握各教室多媒體設(shè)備的使用情況，并能根據(jù)教師的打卡次數(shù)分析其對多媒體設(shè)備的依賴程度；
　　
　　數(shù)據(jù)處理模塊：數(shù)據(jù)庫備份主要為防止錯誤的數(shù)據(jù)庫操作，斷電或計算機(jī)事故等造成的數(shù)據(jù)庫崩潰而引起的數(shù)據(jù)丟失。[6]過期數(shù)據(jù)處理，隨著系統(tǒng)的長期運(yùn)行，軟件存儲的數(shù)據(jù)量會越來越大，程序處理數(shù)據(jù)速度會變得越來越緩慢，該功能可以將日期前的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，進(jìn)而提高程序的運(yùn)行效率。數(shù)據(jù)通信負(fù)責(zé)主機(jī)和打卡節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸，可以將軟件設(shè)置的打卡時間有效性、教師的一卡通信息下發(fā)到各個打卡節(jié)點、教師的打卡情況數(shù)據(jù)等信息提取到系統(tǒng)管理軟件中。
　　
　　四、軟件數(shù)據(jù)庫的設(shè)計
　　
　　鑒于數(shù)據(jù)的安全性和數(shù)據(jù)庫性能方面的考慮，我們使用SQLServer2005數(shù)據(jù)庫，在SQLServer2005ManageStudio的對象資源管理器中建立“jsdk”數(shù)據(jù)庫，作為管理軟件的后臺數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)使用的表主要有：教師卡片信息表（js_B），記錄刷卡教師校園一卡通的ID號、姓名、工號、性別和卡號等相關(guān)信息；刷卡信息表（shuaka_B）,記錄刷卡教師教授的課程、卡號、姓名、工號、簽到時間、離開時間等相應(yīng)刷卡數(shù)據(jù)；打卡節(jié)點表（jd_B）,記錄各個打卡節(jié)點的編號、所處教室編號、節(jié)點的IP信息；刷卡時間及課程名稱表（shyxm_B），記錄各個教室的編號、所上課程的名稱、開始打卡時間。
　　
　　五、系統(tǒng)運(yùn)行效果
　　
　　進(jìn)入系統(tǒng)管理軟件頁面，打開電子地圖，查看主機(jī)和各打卡節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)連接狀況和各個教室的多媒體電控鎖的開關(guān)狀態(tài)，其中顯示網(wǎng)絡(luò)正常的，說明主機(jī)和節(jié)點之間通信狀態(tài)良好，網(wǎng)絡(luò)不通則說明主機(jī)和該節(jié)點之間存在網(wǎng)絡(luò)故障，帶有人頭標(biāo)志的說明該教室的電控鎖已經(jīng)被打開，設(shè)備處在正使用狀態(tài)。將打卡節(jié)點的刷卡記錄提取到系統(tǒng)管理軟件的后臺數(shù)據(jù)庫中，選擇所要查詢的日期范圍，查看每個教室的多媒體設(shè)備使用情況。系統(tǒng)的運(yùn)行效果如圖4、圖5所示。
　　
　　六、結(jié)論
　　
　　本文針對教室多媒體設(shè)備使用和管理的一些局限性，設(shè)計并實現(xiàn)了在校園一卡通基礎(chǔ)上的多媒體控制臺門鎖管理系統(tǒng)，解決了每次使用多媒體設(shè)備必須有專門教室管理人員進(jìn)行開鎖的弊端，利用校園一卡通刷卡便可以直接開鎖，同時也方便了教室管理人員對多媒體設(shè)備的管理。經(jīng)過長期的運(yùn)行測試，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，較好地實現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計中的功能需要及性能要求，方便了對多媒體教室的使用和管理，促進(jìn)了我校信息化建設(shè)的發(fā)展。（西北工業(yè)大學(xué)電子信息學(xué)院黃體富，于忠，段渭軍，李星）
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　
　　[1]李靜海.一種基于AT80C52的教室門禁系統(tǒng)設(shè)計[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2008,18:73-75.
　　
　　[2]吳唐燕,李伊涵.校園一卡通在數(shù)字化校園建設(shè)中的作用[J].中國教育信息化,2008,19:16.
　　
　　[3]周潤景.基于PROTEUS的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計及仿真[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2006,5:86-95.
　　
　　[4]蘇新紅,尹立強(qiáng).基于指紋識別技術(shù)的考生身份驗證系統(tǒng)的設(shè)計[J].科技信息（學(xué)術(shù)研究）,2008,10:84-85.
　　
　　[5]郭彥偉,孟松青.基于AFIS技術(shù)的考務(wù)系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].福建電腦,2008,9:145-146.
　　
　　[6]戴佳.51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計實例精講[M].電子工業(yè)出版社.2006,5.