CN106372712A - 一种基于rfid标签的智能u盘管理设备 - Google Patents

一种基于rfid标签的智能u盘管理设备 Download PDF

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周宇翔
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Abstract

本发明公开了一种基于RFID标签的智能U盘管理设备。U盘管理设备包括电源模块、STM32单片机控制模块、身份认证RFID读卡器模块、U盘识别RFID读卡器模块、SD卡存储模块、液晶屏显示模块、声音提示模块、网络通信模块、微型电子锁控制模块。通过非接触式的方式实现U盘的识别和信息的读取,并具有本地SD卡存储功能以及网络通信功能,本地存储功能使用SD卡作为存储设备,防止网络中断状态下数据记录的丢失,网络通信功能主要利用网页的方式实时显示所有U盘的状态以及借还记录,方便用户通过网络***查阅U盘是否可用。本发明的优点在于解决公共U盘的集中管理问题,通过刷卡的方式实现U盘的使用责任到人,方便使用和信息记录。

Description

一种基于RFID标签的智能U盘管理设备
技术领域:
本发明涉及一种智能管理设备,具体涉及一种基于RFID标签的智能U盘管理设备。
背景技术:
随着信息化水平的提高,U盘作为一种数据存储和共享的介质在人们日常工作和学习中发挥着重要作用。为了使用和携带的方便,U盘的外观往往被设计得非常小巧,小巧的外观增加了U盘遗失的可能性。为了保障U盘中数据的安全,在很多公司集团和科研单位中,除了使用具有软硬件加密方式的安全U盘以外,更多的是通过控制内部工作U盘的数量,即多人使用一个工作U盘的方式,来降低数据泄露的概率。因此,对智能化的U盘管理设备产生了需求。
目前在很多具有保密要求的企事业单位内部主要采用人工登记的方式对U盘的使用进行管理,当然也出现了一些接触式U盘管理设备。前者主要通过制度的约束,采用专人管理的方式,实现对U盘使用的管控,要求使用者借用或者归还都要登记。这种方式除了增加人力成本以外,更多的问题是当U盘数量较多时存在错记和漏记以及长期借走不还影响他人使用的问题。对于后者,接触式U盘管理设备需要将U盘***到设备的USB接口中进行识别,多次的插拔以及长时间的通电会对U盘的使用寿命产生影响,另外,使用也不是很方便。
随着RFID射频识别技术的发展,使用RFID标签对U盘进行标记,然后利用非接触式的读卡方式,可以实现U盘的快速识别和智能化管理。
发明内容:
本发明的目的在于解决U盘集中式管理问题,提供了一种基于RFID标签的智能U盘管理设备。
为了实现上述目的,本发明所述基于RFID标签的智能U盘管理设备采用下述解决方案:
基于RFID标签的智能U盘管理设备,包括电源模块、STM32单片机控制模块、身份认证RFID读卡器模块、U盘识别RFID读卡器模块、SD卡存储模块、液晶屏显示模块、声音提示模块、网络通信模块、微型电子锁控制模块;其特征是,
所述电源模块采用外部供电和锂电池供电两种方式。当接入外部适配器时,采用LM7805稳压芯片,将外部电源适配器提供的DC9V电压转换为U盘管理设备所需要的DC5V电压,提供电流1.5A,为设备供电;当断开外部电源时,***由聚合物锂电池供电,供电电流最大2A。
所述STM32单片机控制模块采用STM32F103ZET6芯片,时钟频率8MHz,具有11个定时器,13个通信接口,3个12位ADC,12通道DMA控制器。
所述身份认证RFID读卡器模块,工作频率13.56MHz,支持ISO14443A标准协议,工2。作电流20mA,待机电流1-2mA,工作电压DC3.3V-5V。
所述U盘识别RFID读卡器模块采用RC522芯片,工作频率13.56MHz,支持ISO14443A标准协议,工作电流13-26mA,待机电流1.0-1.3mA,工作电压DC3.3V。
所述SD卡存储模块采用microSD卡,容量16GB,最低数据传输速率4MB/秒。
所述液晶屏显示模块采用GPU22A串口液晶屏模块,尺寸2.2寸,分辨率320*240,工作电压3.5V~5.5V,工作电流60~80mA,内置存储器:2M字节采用串口通信模式,TTL电平,支持波特率2400~256000,默认115200;
所述声音提示模块采用无源蜂鸣器,使用9012三极管驱动,工作电压3.3V-5V。
所述网络通信模块采用ENC28J60以太网控制器,时钟频率25MHz,SPI接口方式,SPI接口最高速率10Mb/s,工作电压3.14-3.45V。
所述微型电子锁控制模块由继电器和微型电子锁两部分构成。继电器采用光耦隔离继电器,工作电压5V,触发电流5mA。微型电子锁工作电压DC5V,工作电流0.81A,吸力100g,行程5mm。
本发明的工作原理:本发明所述智能U盘管理设备是一种在STM32单片机平台上开发的基于RFID射频识别技术的智能化管理类电子产品。本发明主要利用RFID标签的信息存储功能,对U盘信息进行存储,并将其与U盘绑定在一起,通过RFID读卡器模块对RFID标签进行数据读取和修改,从而实现对U盘的智能化管理。由于用户的工作卡通常也是IC/ID卡,即RFID标签的一种,且具有唯一性,因此同样可以利用RFID读卡器模块实现对用户的合法性进行校验,对于合法用户给予设备使用权限,做到U盘的使用责任到人。同时,利用网络通信的方式,实时查询各个U盘的使用状态,以便用户及时获取可用的U盘。本发明作为一种管理类电子产品可以很好的实现对U盘的管理问题。
本发明的有益效果为:
1、利用硬件设备实现对U盘的管理,节省了人力成本,同时利用网络查询的方式,实时查询U盘的使用状态,对于正在使用的U盘,可以方便定位当前的使用者,做到U盘的使用责任到人。
2、相对于接触式U盘管理设备,本发明使用非接触式识别和管理的方式不会对U盘本身的使用寿命产生影响,另外,由于U盘信息以加密的方式存储在RFID标签中,可以方便的对不同种接口类型的U盘进行管理,不会出现U盘USB接口类型更换,无法识别的问题。
3、本发明具有很好的可扩展性,除了可以对U盘进行管理以外,其它小型的存储设备,比如移动硬盘等,也可以通过本发明的设备予以管理。
附图说明
图1为本发明所述的基于RFID标签的智能U盘管理设备的硬件模块框图。
图2为本发明所述的基于RFID标签的智能U盘管理设备的工作流程图。
具体实施方式:
下面根据附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
下面结合附图以及具体实施方式对本发明所述基于RFID标签的智能U盘管理设备作进一步的详细说明。
基于RFID标签的智能U盘管理设备,包括电源模块、STM32单片机控制模块、身份认证RFID读卡器模块、U盘识别RFID读卡器模块、SD卡存储模块、液晶屏显示模块、网络通信模块、微型电子锁控制模块、声音提示模块。其中所述微型电子锁模块包括继电器、微型电子锁、设备开关检测电路三部分组成。微型电子锁在通电时的工作电流相对较大,需要使用继电器来控制其开关状态,另外,开关检测电路主要用于设备开关状态的检测,方便STM32单片机实时监测设备的开关状态,并对U盘的借还状态进行分析。
其中所述电源模块同时支持外部直流电源供电和锂电池供电,外部直流供电电压9V,经稳压芯片转换为直流5V;内部锂电池供电直流电压5V。电源模块内部还有直流5V转3.3V的稳压芯片,给STM32单片机等供电。另外,电源模块内置电池充电电路和保护电路,在外部供电时可以给锂电池充电,外部断电时,自动切换为电池供电。
其中所述STM32单片机控制模块使用STM32系列单片机作为主控芯片,利用时钟单元电路实现计时功能,时钟单元使用3.3V纽扣电池作为备用电源,防止断电时计时停止。所述身份认证RFID读卡器模块、U盘识别RFID读卡器模块、SD卡存储模块、网络通信模块都是通过SPI总线协议与STM32单片机控制模块相连接。所述液晶屏显示模块通过串口与STM32单片机模块进行数据通信。
其中所述网络模块使用ENC28J60芯片搭建简易的CGI网关,用户通过浏览器访问U盘管理设备的IP地址,U盘管理设备实时查询显示U盘的状态信息和U盘借还记录并返回数据包给用户,实现U盘信息的实时显示。
本发明的具体工作过程如下,图2是本发明的工作流程图。
U盘管理设备上电以后,STM32单片机对各个模块进行初始化操作,并构建简易CGI网关;对于SD存储模块还需要挂载FATFS文件***,以便对SD中的各种txt文件进行读写。STM32单片机实时读取ENC28J60以太网控制器的状态,当有用户通过浏览器查询U盘状态时,单片机读取SD卡的U盘状态信息和U盘借还记录,并生成一个新的页面数据包发送给用户的网页浏览器,然后进入身份认证RFID检测部分。若没有用户请求,则直接进入身份认证RFID检测部分。
STM32单片机实时读取身份认证RFID模块的状态信息,查看是否有用户正在刷卡,如果有,读取卡的编号等信息,并与SD卡中的用户信息文件数据进行对比校验,检查刷卡用户是否有使用权限。如果该用户具有使用权限,STM单片机给继电器发出脉冲信号,控制继电器给微型电子锁脉冲式上电,门禁解锁,设备门在弹簧的推力下迅速打开,同时控制液晶屏显示用户的身份信息,并启动计时器开始计时;否则,设备处于关闭状态,并通过蜂鸣器模块发出提示音,液晶屏提示非法卡。
对于具有使用权限的用户刷卡成功后,设备打开,设备自动将开门的时间等信息写入SD卡的使用日志文件中。同时,STM32单片机使能U盘识别RFID模块,实时读取可识别区域内所有绑定在U盘上的RFID标签信息,并启动计时器计时,等待关门信号的到来。如果检测到关门信号,STM32单片机则控制U盘识别RFID模块读取可识别区域内的所有U盘信息,至少扫描3次,防止U盘漏检,并与SD卡中存储的U盘借还状态文件中的数据进行比对,分析有变动U盘的借还状态,并将之前存储的刷卡用户的信息写入到相应记录中去,同时更改液晶屏中相应U盘的状态信息,然后循环读取RFID模块的状态信息。若计时时间到了,设备还未关门,则控制蜂鸣器发出提示音,液晶屏提示关门。设备关门以后,进行U盘的状态分析、记录以及显示,并进行下一轮的工作过程。

Claims (10)

1.一种基于RFID标签的智能U盘管理设备,包括电源模块、STM32单片机控制模块、身份认证RFID读卡器模块、U盘识别RFID读卡器模块、SD卡存储模块、液晶屏显示模块、声音提示模块、网络通信模块、微型电子锁控制模块;其特征在于:
所述的U盘管理设备上电以后,STM32单片机对各个模块进行初始化操作,并构建简易CGI网关;对于SD存储模块还需要挂载FATFS文件***,以便对SD中的各种txt文件进行读写;STM32单片机实时读取ENC28J60以太网控制器的状态,当有用户通过浏览器查询U盘状态时,单片机读取SD卡的U盘状态信息和U盘借还记录,并生成一个新的页面数据包发送给用户的网页浏览器,然后进入身份认证RFID检测部分。若没有用户请求,则直接进入身份认证RFID检测部分;STM32单片机实时读取身份认证RFID模块的状态信息,查看是否有用户正在刷卡;如果有,读取卡的编号等信息,并与SD卡中的用户信息文件数据进行对比校验,检查刷卡用户是否有使用权限;如果该用户具有使用权限,STM单片机给继电器发出脉冲信号,控制继电器给微型电子锁脉冲式上电,门禁解锁,设备门在弹簧的推力下迅速打开,同时控制液晶屏显示用户的身份信息,并启动计时器开始计时;否则,设备处于关闭状态,并通过蜂鸣器模块发出提示音,液晶屏提示非法卡;对于具有使用权限的用户刷卡成功后,设备打开,设备自动将开门的时间等信息写入SD卡的使用日志文件中;同时,STM32单片机使能U盘识别RFID模块,实时读取可识别区域内所有绑定在U盘上的RFID标签信息,并启动计时器计时,等待关门信号的到来;如果检测到关门信号,STM32单片机则控制U盘识别RFID模块读取可识别区域内的所有U盘信息,至少扫描3次,防止U盘漏检,并与SD卡中存储的U盘借还状态文件中的数据进行比对,分析有变动U盘的借还状态,并将之前存储的刷卡用户的信息写入到相应记录中去,同时更改液晶屏中相应U盘的状态信息,然后循环读取RFID模块的状态信息;若计时时间到了,设备还未关门,则控制蜂鸣器发出提示音,液晶屏提示关门;设备关门以后,进行U盘的状态分析、记录以及显示,并进行下一轮的工作过程;另外,STM32单片机利用网络通信模块构建一个简易的CGI网关,当有用户通过浏览器查询U盘状态时,单片机会及时读取SD卡的U盘状态信息和U盘借还记录,并生成一个新的页面数据包发送给用户的网页浏览器,实现U盘信息的实时显示和查询。
2.根据权利要求1所述的一种基于RFID标签的智能U盘管理设备,其特征在于:所述电源模块具有外部供电和锂电池供电两种方式,当接入外部适配器时,采用LM7805稳压芯片,将外部电源适配器提供的DC9V电压转换为U盘管理设备所需要的DC5V电压,提供电流1.5A,为设备供电;当断开外部电源时,***由聚合物锂电池供电,供电电流最大2A;另外,采用AMS1117-3.3芯片将DC5V转为DC3.3V给STM32单片机模块供电。
3.根据权利要求1所述的一种基于RFID标签的智能U盘管理设备,其特征在于:所述STM32单片机控制模块采用STM32F103ZET6芯片,时钟频率8MHz,具有11个定时器,13个通信接口,3个12位ADC,12通道DMA控制器。
4.根据权利要求1所述的一种基于RFID标签的智能U盘管理设备,其特征在于:所述身份认证RFID读卡器模块,工作频率13.56MHz,支持ISO14443A标准协议,工作电流20mA,待机电流1-2mA,工作电压DC3.3V-5V。
5.根据权利要求1所述的一种基于RFID标签的智能U盘管理设备,其特征在于:所述U盘识别RFID读卡器模块采用RC522芯片,工作频率13.56MHz,支持ISO14443A标准协议,工作电流13-26mA,待机电流1.0-1.3mA,工作电压DC3.3V。
6.根据权利要求1所述的一种基于RFID标签的智能U盘管理设备,其特征在于:所述SD卡存储模块采用microSD卡,容量16GB,最低数据传输速率4MB/秒。
7.根据权利要求1所述的一种基于RFID标签的智能U盘管理设备,其特征在于:所述液晶屏显示模块采用GPU22A串口液晶屏模块,尺寸2.2寸,分辨率320*240,工作电压3.5V~5.5V,工作电流60~80mA,内置存储器:2M字节,并采用串口通信模式,TTL电平,支持波特率2400~256000,默认115200。
8.根据权利要求1所述的一种基于RFID标签的智能U盘管理设备,其特征在于:所述声音提示模块采用无源蜂鸣器,使用9012三极管驱动,工作电压3.3V-5V。
9.根据权利要求1所述的一种基于RFID标签的智能U盘管理设备,其特征在于:所述网络通信模块采用ENC28J60以太网控制器,时钟频率25MHz,SPI接口方式,SPI接口最高速率10Mb/s,工作电压3.14-3.45V。
10.根据权利要求1所述的一种基于RFID标签的智能U盘管理设备,其特征在于:所述微型电子锁控制模块由继电器和微型电子锁两部分构成;继电器采用光耦隔离继电器,工作电压5V,触发电流5mA;微型电子锁工作电压DC5V,工作电流0.81A,吸力100g,行程5mm。
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