摘要：文章介绍了一种新型的实验室开放管理与控制系统的设计方案、系统硬件组成和主要功能,以及软件的设计方法。关键词：非接触式IC卡;实验室开放管理;实验实时控制概述随着我国经济的高速发展和科教兴国战略的实施,国内高校都纷纷扩大办学规模,并加大对教学设施的投入,实验教学仪器设备日益精良,原有的验证性实验项目多被设计性和综合性实验项目取代,开放实验室已成为许多高校提高仪器设备使用率,培养学生综合素质和创新能力的重
摘要：文章介绍了一种新型的实验室开放管理与控制系统的设计方案、系统硬件组成和主要功能,以及软件的设计方法。
关键词：非接触式IC卡;实验室开放管理;实验实时控制
概述随着我国经济的高速发展和科教兴国战略的实施,国内高校都纷纷扩大办学规模,并加大对教学设施的投入,实验教学仪器设备日益精良,原有的验证性实验项目多被设计性和综合性实验项目取代,开放实验室已成为许多高校提高仪器设备使用率,培养学生综合素质和创新能力的重要举措。
非接触式IC卡因其高容量、高可靠、无接触双向通信、无污染、安全防伪、操作简单、寿命长（擦写次数在10万次以上）等诸多优点,现被广泛应用在公交收费、考勤、餐厅记帐、小区管理等系统中,并以惊人的速度得到推广。目前,由于高校招生人数不断扩大,实验室人员编制数相对降低,开放实验室又必需安排专人负责,再加上管理工作复杂,致使实验技术人员负担过重,实验室开放很难进行。为此,我们把非接触式IC卡与计算机系统结合起来,研制开发了一种新型的实验室开放管理与控制系统。
系统的整体设计
系统设计的目的是：学生做实验时,系统能自动识别学生身份,并跟据教师指定或学生事先预约的实验时间、实验项目等,由系统给学生提供实验思路、实验注意事项、实验应得出的结论和要验证的问题等实验资料,学生根据需要自行设计实验,独立完成实验,教师则通过计算机对实验室及学生实验过程进行有效管理与控制,最大限度降低教师和工作人员的工作量。
系统的硬件组成和主要功能系统框图参见图1。系统硬件由：主计算机、主读写器、打印机、非接触式IC卡实验室出入控制器、实验室电子门、RS485接口卡、实验室安全检测报警装置、实验台等组成。其中实验台由单片机、非接触式IC卡实验控制器、实验装置构成,实验装置上的电源和仪器仪表均带有计算机接口。主计算机安装了管理软件,通过RS485接口卡与主读写器、IC卡实验室出入控制器及实验台上的单片机相连接,并对它们进行控制,如预约实验、设置权限、识别身份、记录测试数据、统计实验故障类型、误操作次数和实验成绩等,一台主计算机同时可连接128个实验台,一般可控制5至6间中规模实验室。IC卡实验室出入控制器通过读取主读写器写入IC卡上的信息,控制实验室电子门的开关,记录出入实验室人员情况。IC卡实验控制器读取IC卡上的信息,控制实验台主电源的通电状态和学生实验时间,限定学生实验范围。单片机主要是对学生实验的数据进行采集,将处理后的数据传递给主计算机并接受主计算机的各种控制指令,对实验台进行实时控制。实验室安全检测装置通过传感器自动检测,如出现异常情况,则自动报警和切断实验室主电源。实验台与学生之间联系的人机界面由一液晶显示屏和标准的16键小键盘组成,学生可通过此界面,方便地调用主计算机中的实验资料、仪器仪表资料、元器件资料等。IC卡控制器硬件结构框图如图2所示。本系统使用非接触式IC卡作为学生的身份标识,在卡中存储其姓名、学号、专业和教师写入的有关实验信息及预约实验等有关信息,系统通过读写IC卡只允许学生进行由教师指定或预约的若干个实验。
系统的主机选用586以上的微机;单片机采用美国Microchip公司的PIC16C74A系列单片机,该系列单片机时钟频率能达20MHZ,A/D转换时间仅需16μs,能很好满足实时监测的需要;非接触式IC卡选用可读可写的e5551-125kHZ芯片,该芯片设置有8个区块和264位的EEPROM存储器,实际可供用户存贮数据使用的有7个区块的224位存储空间;可读写型读写器选取长波125KHz的E5551/E5561读写器,该读写器采用了专用的U2270B基站芯片进行通信,性能稳定可靠,成本适中,其内部电路示意图如图3所示。
系统的软件设计主计算机部分
