简易智能商品定位系统设计与实现.docx
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简易智能商品定位系统设计与实现
简单控制系统设计与实现学年设计任务书
学院
计算机与信息工程学院
专业
网络工程
课程名称
简单控制系统设计与实现
题目
简易智能商品定位系统设计与实现
完成期限
自2015年6月25日至2015年7月10日共2周
内
容
及
任
务
一、项目的目的
通过设计开发基于RFID智能商品定位系统，提高学生动手实践能力，培养学生对应用系统开发能力，为后续课程打下坚实的基础。
二、项目任务的主要内容和要求
主要内容：
利用阅读器采集参数信息，送到定位系统中进行处理，并显示在界面终端上，根据显示信息顾客能很快找到所要找的物品位置。
基本要求：
（1）能够根据设计任务和指标要求，综合运用课程中所学到的理论知识与实践能独立完成一个老师给我们的一个课题设计。
（2）据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关资料，解决课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。
三、项目设计思路
（1）查找与本系统设计相关的资料；
（2）根据所阅读的资料，设计系统的总体设计方案；
（3）根据系统的总体设计方案，设计阅读器与电子标签的硬件电路;
（4）然后设计软件模块；
（5）软件模块设计好后，用阅读器通过串口连接到计算机，进行软硬件的调试。
四、具体成果形式和要求
完成设计说明书，提交一套完整的商品定位系统。
进
度
安
排
起止日期
工作内容
2015-6-25~2014-6-27
搜集资料，构建主体思路，为本次学年设计做好准备。
2015-6-28~2015-7-6
搜集实物元器件，把元器件连接成所需的硬件版，编写代码。
2015-7-7~2015-7-10
调试代码，把硬件电路通过串口与计算机连接，提交一套完整的商品店各位系统，准备文档。
主
要
参
考
资
料
[1].曹世华.主动式RFID阅读器与车辆识别系统的设计与实现[D].北京：
北京邮电大学，2007
[2].陈瑞鑫，邹传云.有源RFID定位系统设计与实现[J].电子技术应用，2010.Vol.35（10）:
41-44
[3].慈新新，王苏滨，王硕.无线射频识别（RFID）系统技术及应用[M].北京：
人民邮电出版社，2007
[4].KlausFinkenzeller编著，吴晓峰，陈大才译.射频识别（RFID）技术[M].第三版.北京：
电子工业出版社，2006
指导教师
意见
（签字）：
年月日
系（教研室）主任意见
（签字）：
年月日
简单控制系统设计与实现学年设计说明书
学院名称：
计算机与信息工程学院
班级名称：
学生姓名：
学号：
题目：
简易智能商品定位系统设计与实现
指导教师
姓名：
起止日期：
2015.6.25-2015.7.10
第一部分：
正文部分
一、选题背景
全球定位系统（GPS）的成功使人们对定位服务需求越来越多，然而在室内环境下，由于卫星信号接收收到很严重的干扰，全球定位系统就不能满足定位精度的需求。
射频识别技术（RFID）具有非接触，非视距，成本低且定位精准的优点，开始得到越来越多的关注，成为优先选择的室内定位技术。
本课题设计并开发出基于RFID的商场室内定位系统。
现在的商场越来越大，顾客要买的物品，他并不知道在什么位置，这样就很浪费时间，为了节约顾客的购物时间，所以就需要一套定位系统。
全球定位系统在室内受到严重干扰，故RFID室内定位系统就能很好地满足这个要求。
这个定位系统要满足能精确定位每一件物品，能满足顾客的需求。
二、方案论证
这些年随着集成电路设计技术的日益成熟，单片集成的规模也越来越大，原有的全球定位系统（GPS）不能覆盖室内范围的问题逐渐被人们所重视，人们开始致力于解决室内定位问题的研究。
经年来，有许多技术和方案被提出用于室内定位，这些技术有红外线技术、超声波技术、RFID技术。
红外线定位具有较高的精准度，但是它要求定位物品和红外线阅读器必须在一条直线上，当标识放在口袋或者有墙壁遮挡时就不能正常工作，而且定位距离太近，不利于实际应用，因此限制了其进一步的发展。
超声波定位主要采用反射测距法，通过三角定位等算法确定物品位置。
但超声波受多径效应和非视距传播的影响很大，同时需要大量的底层硬件设施，铺设面积大，成本太高，没办法普及推广。
RFID定位是利用射频方式进行非接触式的双向通信已达到识别和定位的目的，这种技术成本低、传输范围广，同时具有非接触的优点。
目前已成为优选的室内定位技术。
所以，本设计采用RFID定位技术。
三、过程论述
3.1系统整体需求
基于RFID智能商品定位系统是指利用无线射频识别技术，在室内环境下对附有电子标签的物品进行实时定位的系统。
该系统需要能实现：
在指定区域内对附有电子标签的物品进行实时定位，在计算机界面上显示其位置信息。
该系统的整体应用需求包括：
在指定区域内对附有电子标签的物品进行实时定位；阅读器以及相应控制设备在指定区域内安装；阅读器与计算机系统之间的通信搭建；系统应用方案的设计，包括应用所需软件，开发软件的支持等。
系统主要包括：
（1）阅读器：
安装在商场室内的指定位置，用于对电子标签进行数据通信，接收电子标签信息。
（2）电子标签：
要求体积小，便于携带，能长时间工作，能完成与阅读器之间的通信。
（3）定位软件：
能在计算机系统上运行，通过界面对电子标签的位置进行显示。
（4）计算机系统：
主要用于数据处理，计算电子标签的坐标，为定位系统软件提供应用平台。
3.2系统方案设计
3.2.1系统总体描述
设计思路：
根据实际情况在商场室内的指定地点安装阅读器，阅读器的位置坐标在安装之初就可以确定。
将其中一个阅读器与计算机相连，该阅读器负责接收数据以及向计算机传输数据。
系统通过运算就可以得到物品的位置信息。
从而实现对附有电子标签的物品的定位。
3.2.2系统应用框架
一个完整的RFID应用系统包括数据采集、数据处理和外部应用三部分，但本设计无外部应用。
数据采集部分包括电子标签、阅读器和带有RFID数据采集的设备。
数据处理部分包括计算机系统和数据库系统。
外部应用部分包括系统在适用范围内的各种应用。
系统框架图如图3-1：
图3-1系统框架图
3.3系统组成
本设计的基于RFID室内商品定位系统由阅读器、电子标签、计算机系统组成。
其中电子标签与阅读器是给系统的最重要的部分，电子标签主要负责测量距离，阅读器主要负责接收和传输数据，计算机系统主要负责处理数据和外部应用。
3.3.1阅读器
阅读器在RFID系统中起到很重要的作用，是RFID系统的主要部件之一。
因为电子标签的非接触性，这里需要借助阅读器来实现电子标签和应用系统之间的通信，阅读器的主要功能有：
第一个是接收和发送数据功能，用来与标签保持联系；第二个是对接收的信息进行初始化处理；第三个是链接服务器，用来将信息传送到计算机系统。
阅读器是与天线相连的，天线用于在标签和阅读器之间传递射频信号。
3.3.2电子标签
电子标签根据是否有外接电源分为有源电子标签和无源电子标签，无源电子标签没有外连电源（电池），这类电子标签在阅读器响应范围之内，从阅读器中获取能量供电路工作，电子标签工作所需的能量是通过天线，通过非接触的办法传送的，无源电子标签工作较近通常为几十厘米。
有源电子标签有供电电源，电路工作时，识别距离可以达到几十米到几百米。
通常情况下，处于睡眠状态，根据需要对标签进行唤醒。
电子标签是由耦合元件、芯片及微型天线组成的，每个标签内部存有唯一的电子编码，附着在物品上，用来标识目标对象。
3.3.3计算机系统
计算机系统包括了计算机硬件系统、软件系统、数据库系统、人机界面等。
其中软件系统是计算机系统的核心，本设计主要利用VisualStudio2010为开发工具，利用串口通信实现计算机与阅读器之间的数据交换。
阅读器通多串口将数据上传到计算机，软件系统利用收到的数据计算出电子标签的位置坐标，并将其显示在界面上。
软件系统的主要特点是：
便于查询、易于操作、界面美观等。
3.4系统的软件设计
3.4.1系统开发环境
本设计主要采用VisualStudio2010位系统的开发平台，VisualStudio是微软公司推出的开发环境，VisualStudio可以用来创建Windows平台下的Windows应用程序和网络应用程序，也可以用来创建网络服务、智能设备应用程序和Office插件。
VisualStudio2010强化对数据库的支持以及微软的基于工作流的编程模式，VisualStudio2010还提供了一些工具使并行计算更加简单。
VisualStudio2010所提供的功能：
快速、高效、灵活的编译器优化等。
其实现了可视化的编程环境和功能强大的编程语言的完美结合。
软件界面如图3-2：
图3-2VisualStudio2010界面图
3.4.2系统工作流程
定位系统按照功能分为四个模块：
接口模块、数据处理模块、定位算法模块和显示模块。
接口模块包括串口接口，串口接口通过利用VisualStudio2010zho中的串口通信控件接收来自串口的数据。
数据处理模块负责对串口接收到的信息进行处理。
定位算法模块计算位置坐标。
显示模块将位置信息在界面上显示。
系统大致流程图如3-3
图3-3系统大致流程图
3.4.3核心代码
主程序的部分代码：
界面的部分代码
四、结果分析
程序编写完成以后，单击调试按钮，会生成如图4-1的界面，
图4-1系统初始界面
然后把阅读器和计算机通过串口连接，然后单击界面上的串口，选择串口、波特率，单击打开串口，然后单击设置，设置功率，再然后在请输入查找的物品文本框中输入要查找的物品，最后点击开始寻卡，会在界面上显示物品位置信息。
如图4-2
图4-2输入数据后的界面
五、结论
本次设计系统的介绍了简易智能商品定位系统的软件设计和硬件设计。
在总体设计方案中，标签附着物品上，标签能唯一的标识物品，能把物品的信息发送到阅读器，阅读器接收到标签的信息，经过简单处理，把收到的信息通过串口传送到计算机上，计算机通过定位算法计算出物品的位置信息，然后在界面上显示物品的位置信息。
该系统可以帮助顾客快速的找到所要买的商品，节约顾客的时间，同时也方便商场的管理。
此次设计过程中，在完成设计任务之外也让我系统性地认识和全面地掌握了RFID的相关技术，从本次课程设计中我更加深刻地认识到理念来源于实际的含义。
在和同学以及老师的就相关问题的互相讨论交流中，我认识到自己的很多不足，但从这些不足中我又学到了很多知识，使我的综合应用能力有了很大提高。
第二部分：
参考文献
[1].曹世华.主动式RFID阅读器与车辆识别系统的设计与实现[D].北京：
北京邮电大学，2007
[2].陈瑞鑫，邹传云.有源RFID定位系统设计与实现[J].电子技术应用，2010.Vol.35（10）:
41-44
[3].慈新新，王苏滨，王硕.无线射频识别（RFID）系统技术及应用[M].北京：
人民邮电出版社，2007
[4].KlausFinkenzeller编著，吴晓峰，陈大才译.射频识别（RFID）技术[M].第三版.北京：
电子工业出版社，2006
学生签名：
填表日期：
年月日
第三部分：
指导教师评语
第四部分：
成绩评定
指导教师签名：
填表日期：
年月日
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