一种图书馆馆藏书籍定位装置

1.本实用新型涉及图书馆管理、射频控制的技术领域，具体涉及一种图书馆馆藏书籍定位装置。


背景技术：

2.图书馆馆藏书目的高效、准确定位索引是提升图书馆管理效能，提升借阅者入馆体验的重要保障。传统的图书馆管理时，需要管理人员对图书进行定期分类排架，耗费了大量的人力物力，同时读者也可能随意拿放，造成书籍错位。
3.针对上述问题，图书馆管理行业常用解决方法如下：
①
条形码扫描确认出入馆，由人工进行书籍归/顺架管理。该方法为最传统的书籍管理方法，仅仅解决的书出入馆的问题，书籍的整理、索引需要耗费大量人力；
②
采用超宽带定位终端，实现每本书籍的定位。该方法虽然可实现书籍的精确定位，但是需要在每本书上安装有源定位终端，成本极高，并且终端的厚度、体积较大，需要电池供电，寿命有限。


技术实现要素：

4.为了解决以上问题，本发明提供一种图书馆馆藏书籍定位装置，以使图书馆书籍管理成本低廉、定位精确且易于实现。
5.一种图书馆馆藏书籍定位装置，包括微控制器，和与微控制器连接的显示器、电源开关模块、电平转换模块和射频驱动电路及射频解码电路；还包括与电源开关模块和电平转换模块连接的通信模组；还包括与微控制器和电源开关模块连接的存储器；所述射频驱动电路及射频解码电路包括与射频线圈连接的驱动电路，依次连接的整流电路、滤波模块和比较器电路，与滤波模块连接的接近检测电路。
6.进一步的，所述接近检测电路用于当滤波后的分压信号大于阈值时，为有卡，继续发射pwm波；当所述分压信号小于阈值时，装置进入待机状态以降低整机功耗。
7.进一步的，所述驱动电路用于将输入信号经过栅极互连的两个晶体管，经过所述两个晶体管的信号和原始信号保持同相，为射频线圈提供驱动功率。
8.进一步的，经过滤波后的电路分经两个电阻分压后进入所述比较器的同相和反相输入端，所述比较器输出解调后的信号。
9.进一步的，书籍侧设置有射频标签，为无源低频t5557卡。
10.进一步的，所述驱动电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一晶体管、第二晶体管和输入信号，所述第一电阻的一端和第二电阻的一端连接，所述第一晶体管的发射极和第一电阻的另一端连接，第一晶体管的基极和第二晶体管的基极连接且和第三电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第二晶体管的发射极连接，所述第一晶体管的集电极与电源连接，所述第二晶体管的集电极与地连接。
11.进一步的，所述通信模组采用窄带通信技术的物联网模组，用于将书籍借阅信息发送至图书馆管理系统，所述通信模组通过电源开关模块控制以实现待机状态下的低功
耗。
12.本发明具有如下的技术效果：
13.（1）书籍侧射频标签采用无源低频t5557卡，不需要电池供电，不存在实用寿命问题；
14.（2）射频标签可采用柔性标签，便于贴于书籍任何页面；
15.（3）存储容量大，支持2^64=18446744073709551616个标签，并且可保存32*7bit的数据内容，便于将书籍信息、借阅历史等信息保存于射频标签本身；
16.（4）书架管理器采用低功耗nb-iot通信，待机功耗小于10ua，一节er34615型锂亚电池供电可使用10年以上，并且数据字节上传至图书馆管理系统，实现了集中管理；
17.（5）实现了书籍的分架定位，避免了人力排架。
附图说明
18.图1 本实用新型的图书馆馆藏书籍定位装置示意图；
19.图2 本实用新型的图书馆馆藏书籍定位电路示意图；
20.图3 本实用新型的射频驱动和射频解码电路示意图。
具体实施方式
21.下面将参考附图描述本发明的实施方式。注意，本发明可以以各种不同的模式实现，并且本领域的技术人员将容易认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以以各种方式修改本发明的模式和细节。因此，本发明不应被解释为限于对实施方式的描述。 注意，在下面描述的本发明的结构中，在不同的附图中共同使用表示相同部分的附图标记。
22.注意，在本说明书等中，术语“被连接”是指“被电连接”，并且对应于能够提供或传输电流，电压，电势，信号，电荷等的状态。因此，“连接”状态不仅指直接连接状态，还指通过例如布线，导电膜，电阻器，二极管，晶体管或开关元件的间接连接状态。
23.如图1所示，系统由书架、安装于每个书架（区域）上的书架管理器、书籍、以及贴附于书籍的无源射频标签组成。
24.射频标签内存储有：书籍编号、书籍状态、书籍所处书架（区域）编号；
25.书架管理器具有如下属性：书架编号、书架所存放的书籍编号列表及借阅状态、书架内安装有nb-iot射频模组及天线、显示屏、发射线圈及驱动电路、射频解码电路、er34615型锂亚电池供电，具有低功耗特征；
26.借书操作流程：读者从书架上取下书籍后，将书籍置于书架管理器扫描面（10cm以内），书架管理器通过线圈发射125khz的高频脉冲，并提供一定的驱动功率给发射线圈；同时发射线圈感应书籍射频标签返回的曼彻斯特码数据流，进而获取书籍的编号，在书架管理器内将该书籍状态设置为借出；然后，通过高频码流将更新后的书籍状态写入书籍射频标签，完成借阅；
27.换书操作流程：读者将书籍置于书架管理器扫描面（10cm以内），书架管理器通过线圈发射125khz的高频脉冲，并提供一定的驱动功率给发射线圈；同时发射线圈感应书籍射频标签返回的曼彻斯特码数据流，进而获取书籍的编号，然后判断该书籍是否属于该书架。如属于，则通过显示屏提示读者按编号排列。在书架管理器内将该书籍状态设置为在
馆；然后，通过高频码流将更新后的书籍状态写入书籍射频标签，完成还书；如不属于，则提示读者放置于指定书架。
28.如图2所示，各部分功能如下：
29.微控制器：管理器的数据处理核心，通过内置的spi、do、串口、i2c等接口与相关其他部件通信、连接，本实用新型采用fm3316型微控制器；
30.nb-iot模组：采用窄带通信技术的物联网模组，用于将书籍借阅信息发送至图书馆管理系统，该模组需要通过pmos电源开关控制以实现待机状态下的低功耗；同时由于该模组的io电平为1.8v，故该模组还需要3.3-1.8电平转换芯片与微控制器的tx\rx端口连接，实用新型采用me3616c1a型nb-iot模组；
31.128段码液晶显示器：通过com和seg管脚与微控制器连接，用于显示相关信息；
32.24c25：eeprom存储器，主要用于相关数据的存储，通过sci和sda管脚与微控制器连接。该存储器需要通过pmos电源开关控制以实现待机状态下的低功耗；
33.射频驱动电路及射频解码电路：用于驱动射频线圈和射频标签返回信息处理的相关电路，具体电路结构如图3所示：
34.j2接射频线圈；ic_pwm为125khz的方波信号，经第一三极管1和第二三极管3处理后，其电流驱动能力达到100ma，进而为射频线圈提供足够的驱动功率；
35.其中驱动电路包括第一电阻r1、第二电阻r3、第三电阻r2、第一晶体管1、第二晶体管3和输入信号ic_pwm，所述第一电阻r1的一端和第二电阻r3的一端连接，所述第一晶体管1的发射极和第一电阻r1的另一端连接，第一晶体管1的基极和第二晶体管3的基极连接且和第三电阻r2的一端连接，所述第二电阻r3的另一端与所述第二晶体管3的发射极连接，所述第一晶体管1的集电极与电源连接，所述第二晶体管3的集电极与地连接。
36.射频收发线圈感应到射频卡返回的信号后，经二极管d2整流，再经c5和r9构成的低通滤波电路处理；
37.信号继续经c7\r7滤波电路处理后经u1构成的比较器后输出射频解调后的曼彻斯特码，完成信号的解调；
38.ic_input2为卡片接近检测，通过在ic_pwm周期性的（本例4s）发射10个pwm波，检测ic_input2侧的电平，当其大于某阈值时，便判定为有卡，继续发射pwm波，以实现后续读写卡操作；当其小于某阈值时，直接进入待机状态以降低整机功耗。
39.其中，125khz的方波信号经第一三极管1和第二三极管3，得到和原始信号保持同相的信号，驱动能力提升至100ma，经电阻r8进行限流后，输出至j2射频线圈接口；
40.射频线圈感应到射频卡输出的射频信号后，首先经过二极管d2进行整流，整流后的信号变为直流信号;
41.c5\r9构成无源低通滤波电路，对整流后的信号进行低通滤波，滤波后的信号在电阻4和2之间形成分压后的信号ic_input2，当其大于某阈值时，便判定为有卡，继续发射pwm波，以实现后续读写卡操作；当其小于某阈值时，直接进入待机状态以降低整机功耗；
42.经上述电路处理后的信号分为两路，一路经r5/r4分压后进入比较器u1的3端，一路直接经进入比较器u1的1端，由于充放电时间常数的变化，造成比较器u1同相输入端和反相输入端的大小差异，最终比较器u1的比较输出管脚输出解调后的方波型号。
43.本实用新型的书籍侧射频标签采用无源低频t5557卡，不需要电池供电，不存在实
用寿命问题；射频标签可采用柔性标签，便于贴于书籍任何页面；实现了书籍的分架定位，避免了人力排架。
44.最后应该说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的技术人员阅读本技术后，参照上述实施例对本发明进行种种修改或变更的行为，均在本发明申请待批的权利申请要求保护范围之内。