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摘要：该项目设计出一种基于RFID技术的图书电子标签系统。该电子标签系统可以为出版社、图书发行商、书店、图书馆提供便利。对于学校图书馆来说，只要在每本书上贴上一个电子便签，电子便签便记录了该本书的书名、作者、位置等信息。在图书馆的所有的走廊、书架、阅览室等关键节点上设立电子标签的读取设备，当该本书通过某个节点，读取设备则自动与管理信息库中的数据进行核对。这样有利于人们很快地找到在图书书库各处的、自己所需要的图书。同时图书管理人员也可利用该电子标签系统，实现图书快速上架、盘点。另外，它还有偷书报警等功能，提高了对图书的管理。该项目拟利用P89CS1RA2BN和MFRC500分别作为MCU和RF芯片设计并实现了RFID系统中有源电子标签的硬件部分，同时利用ALOHA防碰撞算法，解决多标签可能同时存在造成的识别问题，对实际应用奠定了基础。
关键词：图书电子标签;RFID技术;图书管理
中图分类号：TP311 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）19-0267-02
1 项目背景
现有的很多老图书馆出于经济考虑一般是靠磁条来防盗，有很大的安全隐患，且不能记录书籍的名字等数据信息，导致图书的顺架与排架困难，工作人员劳动强度高、图书查找、馆藏清点烦琐并耗时，磁带与光盘读物难以流通，导致图书管理自动化程度比较低，管理也缺乏人性，同时传统磁条容易消磁，导致防盗效果比较差等问题一直困扰着图书馆的管理及工作人员。
传统的磁条使用的材料通常是一种非晶体材料，这种材料价格便宜，经济实用。由于这种材料是金属高温熔液在非常短的时间里从石英喷嘴高速喷出，形成固态条状的产物，因为该材料从液态到凝固的时间非常短，故很容易形成非晶体状态。当我们设计成分合理、制作工艺科学时，通常得到的非晶材料就具有很高的导磁率，我们就用它来制作传统的图书磁条。传统的图书监测仪就是利用这种材料制成的图书标签高导磁特性进行探测并报警。
传统磁条按照基本材料一般可以分为钴基磁条与铁基磁条。钴基磁条的成分为金属钴;铁基磁条的成分为纯铁。我们根据在实际使用中能否对图书磁条反复充消磁，可以进一步将图书磁条划分为复合型磁条与永久型磁条二种。因为在图书馆的图书需要反复外借，所以我们一般使用复合磁条方便管理;在阅览室的书籍因为很少外借，出于成本考虑我们可以使用永久磁条。
传统图书磁条如果遇水或在潮湿的环境中非常容易生锈，如果是铁基磁条生锈，他的性能就会失效，并可能进一步对图书造成损坏。另外，当图书进入监测区，磁条被磁场被磁化时，图书磁条很有可能会产生一种磁致伸缩的现象。这种现象通常会使磁条产生束缚应力，导致磁条的性能下降，严重时甚至会失效。
综上所述，现有的图书标签管理体系是一种低效、低廉、功能低下的管理体系，应该被升级改造。
2 研究现状
目前主流研究的图书电子标签系统主要是通过RFID与信息技术、数据库技术结合起来，首先使用支持国际通用协议的图书数据标签，再接着利用第三方书架天线通过对图书进行分层、分面扫描，就可以直接完成馆藏图书的清点、查询、定位和错架统计等实用功能。
3 意义及实施必要性
采用RFID技术的图书电子标签系统，有效帮助图书管理员进一步改进图书的管理方式、并进一步提高图书管理员的工作效率、降低劳动强度，还可以通过第三方智能设备如书架天线、盘点仪、智能安全门等设备实现了图书自动盘点、自助借还、区域定位、自动分拣等管理功能。
我们设计了一种利用RFID技术的图书电子标签系统。该系统可以存储书籍的信息，包括书名、作者、位置等信息。在图书馆的所有的楼道、书架、大门等关键节点上设立电子标签的读取设备，当该本书通过某个节点，读取设备则自动记录，并与管理信息库中的数据进行核对。不需要人工干预可以自行处理书籍出库与入库的信息。
拟设计系统结构如图1所示。
读写器的硬件设备主要由MCU模块、射频读与写模块、无线收发天线等构成。其中MCU模块主要由CPU、通信电路、数据复位电路，电路供电电路，状态显示与报警器驱动放大电路等部分组成。CPU我们采用P89CS1RA2BN，因為他的指令集与MCS51系列CPU指令集兼容。而且经济实惠，并且进一步提供系统可编程功能。
射频芯片使用MFRC500。该芯片集成了在13.56MH下主要类型的被动接触与非接触式通信协议。
在RS-232通信电路中，硬件的采用，考虑到既要实现预定的通信功能，又要简化电路的设计，节约成本。
读写无线收发天线的设计上，我们考虑到系统是低功能设计，我们在设计上要求电子图书标签与无线收发天线必须满足系统要求。
4 系统实现的难点
（1）本系统是一种结构简单但工作复杂的无线系统，从大体上只能分为询问器与应答器。与互联网有点相似，但与之不同的是，在互联网中，每一台电脑是一个应答器，其体型远远大于标签的体型，设计与实现难度成倍增加。
（2）本系统最重要的特点是非接触识别，它能适用于条形码无法使用的环境，并且读取速度很快。这项技术关键的一点在于标签如何如何能在没有外加电源的条件下，能够通过天线发出的电磁波，产生足够的能量将自身携带的信息发射出去。
（3）本系统工作环境十分复杂：信号发射器与标签能够接收到的信号的频率是否匹配，只有匹配，才能稳定精确的传递信息。
（4）本系统编写的软件能否满足需求，是难点之一。每一个好的系统，一定离好软件。而一个好的软件能够极大地提升系统的性能。
5 总结
我们设计系统完成后，通过本系统可以记录书籍的信息，包括书名、作者、位置等信息。在经过电子标签的读取设备时，自动读取书籍信息并与后台数据库核对，自动完成书籍的出库与入库并记录。本系统使用电子标签记录信息，具有体积小，重量轻，附着在书本和其他一些小巧的物品上，并且不会妨碍物品的使用，最重要的优点是非接触识别，并且读取速度很快。
本系统功能实现后，利用第三方智能天线使快速查找图书的具体位置与顺架成为可能。
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