论文总字数：20719字

摘 要

校园投毒等事件对我们的校园安全造成了很大的威胁，因此设计该危险化学药品智能管控系统，希望能对危险化学药品在存储管理上做到合理的管理与监控。

为确保对危化品进行合理有效的管理，本系统设计了一套智能管控系统，对于危险化学药品进行分类储存管理。该系统有两个子系统：危险化学药品存储柜系统与管理服务器系统。其中存储柜系统由24个内置电子秤与电子锁的存储柜构成。存储柜系统以微处理器STM32F103为控制核心，通过用称重传感器制成的内置电子秤，自动记录每次药品使用的量，通过总线通信将结果传送给送给上位机。存储柜系统具有通过判断操作人的权限，开启特定单元，领取特定药品的功能，该功能由RFID读卡模块实现。上位机构成的管理服务器系统具有人员权限管理、储存柜单元管理、药品管理、信息记录等功能。

本设计根据危险化学药品智能管控系统的功能需求给出了总体的设计方案，硬件电路及原理图，软件结构流程，并详细分析了各模块的设计关键点。运用Keil编写了下位机的程序，用LabView编写上位机程序，并给出了软件流程图。最后调试成功，实现了自动称重，权限识别与管理，取药记录的功能。

关键词：危化品管理 智能管控 管理服务器 LabView

Design of Intelligent Control System for Dangerous Chemicals

Abstract

Campus poisoning and other events on our campus security caused a great threat, so the design of the dangerous chemicals intelligent control system, hoping to dangerous chemicals in the storage management to achieve a reasonable management and monitoring.

In order to ensure the rational and effective management of hazardous chemicals, the system has designed a set of intelligent control system for the classification of dangerous chemicals storage management. The system has two subsystems: a hazardous chemical storage system and a management server system. The storage cabinet system consists of 24 built-in electronic scales and electronic lock storage cabinet. Storage cabinet system to microprocessor STM32F103 as the control core, through the weighing sensor made of built-in electronic scale, automatically record the amount of each drug use, through the bus communication to send the results sent to the host computer. The storage cabinet system has the function of judging the authority of the operator, opening the specific unit, and receiving the function of the specific medicine, which is realized by the RFID reader module. The management server system of the host computer has the functions of personnel rights management, storage cabinet unit management, drug management, information record and so on.

This design gives the overall design scheme, hardware circuit and schematic diagram and software structure flow according to the functional requirements of the intelligent control system of dangerous chemicals, and analyzes the design key points of each module in detail. The use of Keil prepared the next crew of the program, with LabView written PC program, and gives a software flow chart.Finally, the success of debugging, to achieve the automatic weighing, the right to identify and manage, take the function of drug records.

Key words: Hazardous Chemicals Management；Intelligent Control ；Management server ；LabView

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景及意义 1

1.1.1 概述 1

1.1.2 背景及意义 1

1.2 智能管理系统研究现状 2

1.3 设计任务及论文结构 3

第二章 危险化学药品智能管控系统设计方案 5

2.1 功能需求与设计方案 5

2.1.1 功能需求 5

2.1.2 危险化学药品智能管控系统设计方案的选择 5

2.2 危险化学药品智能管控系统设计整体方案 6

2.2.1 危险化学药品智能管控系统工作原理 6

2.2.2 危险化学药品智能管控系统设计的整体硬件框图 6

2.3 器件的选择 7

2.3.1 主控芯片的选择 8

2.3.2 称重模块的选择 9

2.3.3 卡片及读卡器的选择 10

2.3.4 通信芯片的选择 12

第三章 危险化学药品智能管控系统硬件设计 14

3.1 电子秤模块电路 15

3.1.1 称重传感器 15

3.1.2 HX711A/D转换 16

3.2 主控单片机电路 18

3.2.1复位电路 18

3.2.2 时钟电路  19

3.3 RFID读卡器电路 19

3.3.1工作原理 19

3.3.2 RC522接口的实现 20

3.4 通信接口模块电路 22

3.4.1 USB转UART模块 22

3.4.2 HEXIN-III转换器 22

3.5 电子锁模块 23

第四章 危险化学药品智能管控系统软件设计 24

4.1 配置环境 24

4.1.1 KEIL软件开发系统 24

4.1.2 LabView 24

4.2 程序总体流程设计 24

4.2.1 软件功能 24

4.2.2 总流程图 25

4.3 电子秤模块程序流程设计 27

4.3 电子锁程序流程设计 28

4.4 上位机的软件设计 29

4.4.1 上位机的设计功能及流程图 29

4.4.2 上位机LabView程序设计 30

第五章 测试与调试 32

5.1 系统的测试 33

5.2 调试 32

5.2.1 硬件系统调试 32

5.2.2 软件系统的调试 32

总结与展望 34

参考文献 35

致 谢 36

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.1.1 概述

为了更好地管理校园实验室内的危险化学药品，我们设计了此危险化学药品药品智能管控系统，本设计由24个危化品存储柜和一个上位机构成，每个存储柜内置一个电子秤和电子锁由STM32控制器管理，上位机由LabView设计开发，系统通过RFID读卡器读取IC卡上信息，判断该卡持有人拥有哪些危险化学药品的使用权，并将其存储柜编号显示在上位机界面由持卡人选择开哪个存储柜。人员权限分为三类：管理员、老师、学生，不同权限拥有相应可使用的危险化学药品，并且可以对上位机系统进行相应的管理。上位机管理系统具有如下几种功能：人员权限管理、橱柜单元管理、药品管理、信息查询、系统状态查询。

上位机（PC）与存储柜（单片机）之间的通信方式如下：24个存储柜间采用总线RS485通信，再转换为RS232串口通信，最后由USB转UART模块实现与上位机的通信。

1.1.2 背景及意义

化学药品中有许多拥有剧毒、易燃易爆特性的危险化学药品类，危险化学药品的合理储存监控是一个应受重视的研究方向。当今世界，虽然和谐社会是旋律，但是总会发生校园投毒、不法分子爆炸袭击等事件威胁着我们的社会和平，而不法分子除了使用枪支刀具外，剧毒类和易燃易爆类的危险化学药品也被作为杀伤手段用于违法犯罪的恶行中。所以我们有必要加强危险化学药品的合理管控工作。现如今的化工、制药行业飞速发展，相当一部分原材料都是具有剧毒属性的化学品，并且其种类越来越多、数量越来越大，其必然带来监控难度的不断增加。在旧的管理方式中存在着诸多问题如：就业单位和职员的频繁变动，基础数据掌握难度大；现场监控能力较差，日常流通检查难度大；去向账目记录手段少，难以掌控动态数据等较多问题。由于偷盗危险化学药品而引发的安全问题也时有发生，如发生在2013年4月的复旦大学投毒案，由于实验室对化学药品监管不力使犯罪嫌疑人有机会裹挟剧毒化学药品N-二甲亚硝胺出实验室并用于犯罪。因此，传统的管控方法已经很难符合新阶段的管理需求。而计算机科学技术的快速飞跃，为我们解决此类问题，提供了新的且行之有效的办法。为了克服传统管控方法中的困难，保证危险化学药品的监管安全，我们充分借鉴信息化管理的优势性和稳定性，开发设计了危险化学药品智能管控系统，充分体现了信息化方法的先进性，有效的补足了传统管控方法的缺陷。

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