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行開鎖帶來的諸多不便，設計和實現了基于校園一卡通的多媒體控制臺門鎖管理系統。該系統利用ARM9開發板作為讀卡節點，結合校園一卡通讀寫模塊的編程接口進行二次開發，通過局域網實現對各個教室多媒體控制臺門鎖的統一管理，當節點識別到教師的校園一卡通后，向電控鎖發出開鎖信號，實現自動開鎖。不僅方便了教師對多媒體設備的使用，而且方便了對多媒體設備的管理。
　　
　　教師使用多媒體教室授課，不僅能為學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生進行學習討論、輔導答疑等教學活動。另外，豐富多彩的多媒體教案，吸引學生的注意力、激發學生的學習興趣、提高學生上課的積極性，受到了廣大師生的歡迎。為進一步方便教師對多媒體設備的使用和管理，加速我校校園信息化建設。本設計借助廣泛使用的校園一卡通，結合網絡通信技術和嵌入式開發技術，實現了教師卡片信息的下發、教師打卡信息的上傳、教室多媒體設備使用情況查詢，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。該系統方便教師對多媒體設備的使用和管理，促進了校園信息化水平的提高。
　　
　　一、系統框架
　　
　　系統由主機、打卡節點、局域網交換機、電控鎖組成。在主機上安裝多媒體控制臺門鎖管理系統軟件，實現對整個門禁系統的維護管理；打卡節點在系統中負責讀卡、接收、上傳打卡數據，數據通信、向電控鎖發送控制信號等工作，打卡節點和電控鎖之間利用RS232串口線進行連接，實現對電控鎖的控制。為方便對各個教室的多媒體控制臺的統一管理，各打卡節點通過RJ45線接入局域網交換機，系統框架如圖1所示。系統首先通過主機管理軟件將一卡通數據下發到各打卡節點，有卡片讀入時，打卡節點將讀到的卡片信息與所存儲的卡片信息進行校驗，如果校驗合法，則將該卡片的數據信息及讀卡時間存儲在節點的存儲器內，同時向電控鎖發出開鎖指令，該指令傳送到電控鎖的電源端，電源啟動繼電器，切換電源內部供電方向，電鎖自動打開，此時打卡節點呈現開門狀態并將打卡節點的狀態通過局域網呈現在主機管理軟件中。軟件還可以提取各打卡節點存儲的打卡數據，分析教室多媒體設備使用情況。
　　
　　二、打卡節點框架結構
　　
　　打卡節點是整個門禁系統的核心，完成與主機的通信和對電控鎖命令的邏輯處理，打卡節點硬件是基于三星公司的ARM9S3C2410微處理器和Embedded-Linux操作系統，運行固化在Flash上的程序。節點內設存儲單元，可以存儲一定數量的人員信息、打卡信息。其結構如圖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外設和接口，方便用戶開發多功能的嵌入式設備，另外，對實時多任務有很強的支持能力，并且具有較短的中斷響應時間，可以極大地滿足教師刷卡以及通信和對電控鎖進行控制的需求。
　　
　　存儲模塊包括Flash和SDRam兩部分，用于存儲系統應用程序和卡片數據信息。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*的調制和解調概念，*繼承了各種被動非接觸式通信方式和協議，內部發送器不需要增加有源電路，能夠直接驅動操作距離為10cm的天線，接收器部分提供解調和解碼電路，用于調制應答器信號和奇偶檢測，本設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行控制。
　　
　　通信模塊包括以太網控制器和RS232串口通信兩部分，以太網控制器使用DM9000AEP，可以提供包括MAC幀的發送和接收功能，對MAC幀進行封裝解包以及錯誤檢測，可以實現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標準協議的MID，通過外接以太網實現網絡接入，RS232串口用于實現打卡節點和電控鎖的通信。
　　
　　三、多媒體控制臺門鎖管理系統的設計
　　
　　管理員登錄該管理軟件后，可以查看打卡歷史記錄的數據信息，新建更新、刪除打卡人員的信息，對軟件系統參數進行設置和對數據庫的相應操作；教室及打卡節點設置，對各個教室位置及打卡節點的IP進行設置，在系統軟件里添加、修改、刪除相應的教室和打卡節點，并根據各個打卡節點的IP信息，將各個節點和相應的教室進行關聯；刷卡有效性設置，根據學校的上課時間，設定各個教師的校園一卡通，只能在軟件允許的時間內進行刷卡，方可以打開電控鎖，如有特殊情況也可以對時間進行相應的更改。
　　
　　卡片管理模塊：將各個教師的校園一卡通數據信息導入到軟件的數據庫中，該模塊提供了批量導入和單個導入兩種方式，批量導入主要針對教師數據信息較多的情況下，一次性將這些數據導入軟件中，對于數量較少的卡片信息可以采取單個導入的方式，另外，單個數據信息導入中提供了數據修改功能，便于更改換卡、丟卡教師的卡片信息；
　　
　　報表及查詢模塊：該模塊可以實現查看各個多媒體教室的使用狀況，并將該情況生成相應的表格，同時軟件帶有報表導出及打印功能，通過查看各個打卡節點的開啟或關閉狀態能實時掌握各教室的多媒體設備正在使用的情況，方便為臨時需要使用多媒體教室的情況提供空閑教室，通過提取打卡節點存儲的打卡記錄，還可以掌握各教室多媒體設備的使用情況，并能根據教師的打卡次數分析其對多媒體設備的依賴程度；
　　
　　數據處理模塊：數據庫備份主要為防止錯誤的數據庫操作，斷電或計算機事故等造成的數據庫崩潰而引起的數據丟失。[6]過期數據處理，隨著系統的長期運行，軟件存儲的數據量會越來越大，程序處理數據速度會變得越來越緩慢，該功能可以將日期前的數據進行刪除，進而提高程序的運行效率。數據通信負責主機和打卡節點之間的數據傳輸，可以將軟件設置的打卡時間有效性、教師的一卡通信息下發到各個打卡節點、教師的打卡情況數據等信息提取到系統管理軟件中。
　　
　　四、軟件數據庫的設計
　　
　　鑒于數據的安全性和數據庫性能方面的考慮，我們使用SQLServer2005數據庫，在SQLServer2005ManageStudio的對象資源管理器中建立“jsdk”數據庫，作為管理軟件的后臺數據庫，系統使用的表主要有：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、離開時間等相應刷卡數據；打卡節點表（jd_B）,記錄各個打卡節點的編號、所處教室編號、節點的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、系統運行效果
　　
　　進入系統管理軟件頁面，打開電子地圖，查看主機和各打卡節點的網絡連接狀況和各個教室的多媒體電控鎖的開關狀態，其中顯示網絡正常的，說明主機和節點之間通信狀態良好，網絡不通則說明主機和該節點之間存在網絡故障，帶有人頭標志的說明該教室的電控鎖已經被打開，設備處在正使用狀態。將打卡節點的刷卡記錄提取到系統管理軟件的后臺數據庫中，選擇所要查詢的日期范圍，查看每個教室的多媒體設備使用情況。系統的運行效果如圖4、圖5所示。
　　
　　六、結論
　　
　　本文針對教室多媒體設備使用和管理的一些局限性，設計并實現了在校園一卡通基礎上的多媒體控制臺門鎖管理系統，解決了每次使用多媒體設備必須有專門教室管理人員進行開鎖的弊端，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備的管理。經過長期的運行測試，系統性能穩定，較好地實現了系統設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，促進了我校信息化建設的發展。（西北工業大學電子信息學院黃體富，于忠，段渭軍，李星）
　　
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