略談實驗室管理系統設計探討論文

隨着時代的不斷進步，計算機技術也在人們的生活中扮演着不可或缺的角色[1]。計算機的使用方法已成爲當代高校生必須掌握的技能之一。所以爲加強學生對計算機相關技術的理解，提高學生的操作能力，計算機的實驗課的開放變得必不可少，當下，爲給學生提供良好的學習環境和暢通的資源獲取渠道，多數高校設定了公共機房[2]。而且隨着我國教育事業的發展，學校的規模和師生的數量都不斷地在擴大，實驗室的數量也不斷地再增加，跨教室、跨校區的情況也隨之出現[3]。導致實驗室的管理越來越繁雜。同時，實驗室的課前考勤也會佔用上課時間，對學生課程進度影響不小。所以筆者爲提高微機實驗室管理效率，減少因考勤佔用的上課時間，設計出了一種基於單片機和主機服務器的自動控制管理系統的設計，用於實驗室的管理以及學生考勤。

1總體設計

在上課時，任課老師透過按鍵喚醒單片機，並按照顯示屏提示輸入賬號和與之對應的密碼。單片機透過逐字節比較的方式判斷輸入賬號與密碼是否正確，若正確則開啓電子密碼鎖，同時控制光耦隔離控制模組動作，室內用電設備通電；若輸入錯誤，則返回輸入介面，重新輸入賬號和密碼。進入微機實驗室之後，所有電腦均已通電，任課老師在電子門禁端輸入的賬號和密碼已經透過單片機和上位機間串口通訊傳遞至考勤管理系統，學生則透過客戶端輸入學號完成考勤。上課期間，考勤管理系統時刻檢測每臺電腦的學習情況（包括上機人數，學生的學號，姓名，上課時間等資訊）顯示在主機介面上，並完成學習時間的記錄。若到了下課時間，則任課老師點擊下課按鈕，系統結束學生上課資訊統計，並將已統計資訊存儲至數據庫，待室內所有人員均已離開，紅外體感傳感器輸出低電平，則切斷室內所有電源，關閉電子門禁。

2系統硬件設計

微機實驗室自動控制管理系統以STC89C52和計算機主機服務器爲檢測和控制核心，主要應用了人體紅外線檢測模組，控制模組，其主要功能有電子門禁功能、實驗室用電設備自動接通和自動斷電功能、室內照明自動開關功能。

2.1電子門禁單元當下的機房管理都是使用人工管理，以人工對機房的門鎖進行管理的模式容易發生鑰匙丟失等意外[4]。此舉不利於機房的管理。考慮到此類狀況，筆者對門禁模組進行了設計。實驗室的門禁由電子密碼鎖模組實現控制實驗室門的開啓和關閉。本單元以STC89C52單片機爲主控制芯片，LCD1602爲顯示單元，AT24C08爲存儲單元，蜂鳴器作爲報警裝置。電子門禁單元投入使用之前，給每位微機任課老師分別分配一賬號和與之對應的密碼，並寫入AT24C08存儲器。電子門禁單元工作時，若相關人員需進入微機實驗室，則需在控制面板上按照提示分別輸入賬號和密碼。單片機透過逐字節比較的方式，與AT24C08中存儲的賬號和密碼進行比較，僅當所有對應字節數字均一致時，電子門禁纔會開啟門鎖，並記錄登入者賬號資訊。若輸入有誤，與所存儲數據不匹配，系統則提示重新輸入賬號和密碼，連續輸入三次電子門禁系統則會啓動蜂鳴器進行報警。在電子門鎖開啟後，單片機則控制繼電器動作，使室內照明設備、微機等用電設備上電，在一定程度上節省學生及老師課前準備時間。爲防止繼電器動作瞬間電流較大，對單片機產生影響，本設計中採用了光耦控制模組，將控制電路與繼電器模組進行隔離，提高系統工作穩定性。

2.2自動控制模組上課結束後，當實驗室內無人使用電腦時，微機實驗室管理員需切斷室內所有用電設備電源。實際情況中，部分管理員有時會忘記切斷總電源，造成機房能源的浪費並且留下了安全隱患。紅外人體感傳感器是一種能檢測人或動物發射的`紅外線而輸出電信號的傳感器。當有人或動物進入其感應範圍時，傳感器輸出高電平；人或動物離開感應範圍時，傳感器自動延時輸出低電平。當單片機檢測到紅外體感傳感器輸出爲低電平時，即微機實驗室內無人，將切斷室內總電源，並關閉電子門鎖。

3考勤管理系統軟件

電子門鎖開啟後，主機服務器接收所有微機及單片機上傳數據資訊，包括單片機上傳的教師編號和微機端上傳的學生登入資訊[5]。考勤管理系統軟件採用C/S（客戶機/服務器）系統架構，使用visualstudio2012作爲開發平臺，透過C++語言進行軟件開發，採用SQLServer2008數據庫平臺進行數據管理。考勤軟件主介面可顯示教師編號，教師內學生人數，目前登入學生人數，學生序號，學生學號，姓名，登入IP，登入時間，課程等資訊。並且介面留有任課教師操作按鈕，可以選擇是否開啓網絡服務，並且可以進行修改登入密碼，串口設定，檢視上機情況，退出軟件等操作。圖3爲勤管理系統軟件主介面。圖3勤管理系統軟件主介面學生在進入微機實驗室之後，坐到微機前時，開啟電腦。學生可透過桌面彈出學生客戶端介面輸入學號等個人資訊。服務器在收到學生客戶端上傳數據後，與學生側微機建立TCP通訊連接，按照登入先後順序爲每個學生分配節點，並在對應結構體數組中儲存學生的學號、上課時間等資訊。在上課過程中，若是由於某種原因微機發生斷網、死機或重啓等情況，待電腦重啓，聯網重新登入系統後，服務器將透過逐個查詢的方式判定用戶之前是否已登入。若之前已登入，則爲其分配原節點，並進行上課時間的累加。若沒有查到相關資訊，則判定爲新登入人員，系統爲其重新分配節點，並存儲相關資訊。在下課後，任課老師點擊下課按鈕，所有學生上機資訊數據被匯入數據庫進行存儲，所有學生資訊匯出後，結構體數組將被清空，用於下一次上課存儲數據。

4結束語

在本設計在實際執行過程中，執行穩定，能夠較準確地統計室內人數，並完成學生上課資訊的統計工作，達到了設計目的，實現了設計目標。但是，在系統執行過程中發現存在學生冒名頂替上課的行爲，下一步工作爲該模組添加一卡通刷卡控制系統，記錄學生的上課考勤情況。

參考文獻：

[1]馬容生，嚴小兵.計算機教學與實踐[J].廣西師範大學學報（哲學社會科學版），1998（S3）：352-355.

[2]佟穎，辜竹筠，孫景瑞，陳勁.基於遠程控制的局域網機房管理系統[J].實驗室研究與探索，2011（09）：178-180.

[3]餘翀翀，黃麗萍.機房和多媒體教室管理系統的虛擬化建設[J].實驗室研究與探索，2014（04）：228-232，276.

[4]丁建民，趙卓，趙欣.基於多策略的機房管理系統的設計與實現[J].計算機工程與設計，2009（16）：3891-3893，3896.

[5]張玉潔，孟祥武.基於移動定位服務的考勤管理系統[J].計算機系統應用，2011（10）：6-10.