嵌入式报考机系统技术方案

一种嵌入式报考机系统，用于实现考生自助报考。嵌入式报考机系统包括服务器、ＰＣ控制机、协议转换器、嵌入式报考机，是基于ＣＡＮ总线和ＴＣＰ／ＩＰ两级网络结构的系统。其中嵌入式报考机包括处理器和ＣＰＬＤ逻辑模块、汉字显示模块、ＣＡＮ通讯模块、读卡器模块、打印模块，键盘模块。该系统具有注册考生报考课程，信息查询、课程和考试基本信息显示、报名单打印、数据库操作等功能。可以减轻工作人员的劳动强度和考生的压力，减少人为操作错误，加快报考速度，提高工作效率。另外，还具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高同时能够获得大型数据库的支持并且经过简单的软件修改能与其它管理信息系统实现无缝连接，系统的可升级性好等优点。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

嵌入式报考机系统用于考生自助报考，是计算机技术、网络通讯技术、自动控制技术、现场总线技术以及信息处理技术等在教育考试中的应用，属于计算机信息处理

技术介绍
根据调查，自学考试是适合中国国情的教育方式，由于国外在教育体制方面和国内存在差异，目前未见国外同类设备应用的事例。国内，目前北京地区尚无嵌入式报考设备的研究和应用，其它省市也未有大规模的应用。仅有一些分立式基于PC的报考机虽然可以实现考生独立报考，但考生的误操作以及网络打印机的故障使得系统维护成本高、灵活性不也足。目前，自学考试报考大多采用集中报考的方式，由于考生的信息输入必须有工作人员的指导和参与，环节较多，易出差错，报考信息的输入已成为整个系统瓶颈。采用单片机作为处理器可以大幅度降低成本，但是由于单片机的本身的接口和寻址范围等资源非常有限，而报考机要实现的功能很多，所以采用单片机作为处理器实现一个完整的报考机系统在技术上存在有一定困难。
技术实现思路
本技术就是为了解决上述问题而设计的。系统整体结构如图1所示，首次将CAN现场总线和嵌入式系统应用到教育考试报考领域。根据自学考试的特点(分散学习，分散考试)，为了满足考生报考课程的要求，本技术具有注册考生报考课程，信息查询、课程和考试基本信息显示、报名单打印、数据库操作等功能。本技术设计的嵌入式报考机系统如图1所示，特征在于包括服务器1、PC控制机2、协议转换器3、嵌入式报考机4；其中，嵌入式报考机系统的网络结构采用CAN总线连接方式，所有嵌入式报考机4挂在同一CAN总线上，连接到一台CAN总线协议转换器3，协议转换器3通过RS232连接到PC控制机2，PC控制机2通过TCP/IP局域网同服务器相连；嵌入式报考机把考生的操作指令和报考数据加密后通过CAN总线传给协议转换器，协议转换器把收到的信息转换成RS232格式传送给PC控制机，PC控制机通过运行在其上的监控程序对收到的数据校验后对服务器数据库进行操作；PC控制机把从数据库中读到的数据经过加密打包后传送给协议转换器，协议转换器对数据包进行简单校验后转换成CAN格式分发送给各个嵌入式报考机；所述的嵌入式报考机2如图2所示，包括处理器和CPLD逻辑模块5、汉字显示模块、CAN通讯模块、读卡器模块、打印模块，键盘模块；键盘模块中的键盘通过一个8574芯片直接同处理器连接；读卡器模块中的读卡器通过串口直接连入处理器；汉字显示模块中的LCD显示屏、打印模块中的微型打印机、汉字显示模块中的字库和CAN总线芯片组的数据/地址总线直接连到处理器的数据/地址总线上；处理器通过一组控制总线连入CPLD逻辑模块5，从CPLD逻辑模块出来的控制线分别连到汉字显示模块中的LCD显示屏、打印模块中的微型打印机、汉字显示模块中的字库和CAN总线芯片组。服务器1用于存储整个系统的数据库，存储有考生的基本信息、开考专业和开考课程等重要报考数据，它是整个报考系统的核心。基于该网络结构的系统，能够使嵌入式终端获得大型数据库的支持并且经过简单的软件修改能与管理信息系统实现无缝连接，极大地扩展了系统的功能，提高了系统的可升级性。PC控制机可选用公知的微型计算机，是报考终端与服务器数据交换的枢纽。一台PC控制机能够同时处理多台报考机终端的请求，完成多个考生的课程报考，充分利用了计算机的处理能力、节约了成本，极大地提高了系统的吞吐量。PC控制机上运行的监控程序具有可靠性高，容错能力强，执行效率高等特点，以保证数据库中数据处理的完整性和一致性，保证考生能够顺利完成整个报考过程，它与服务器采用以太网协议进行通信。既满足了报考课程，信息查询、课程和考试基本信息显示、报名单打印、数据库操作等功能同时又提高了系统的可靠性，降低了成本、简化了网络结构和操作。所述的处理器和CPLD逻辑模块5分别由单片机和CPLD逻辑芯片组成如图3所示，单片机的P1.2引脚连接到CPLD逻辑模块5芯片的一个I/O引脚，在CPLD逻辑模块5中设计两个3-8译码器，其中一个3-8译码器的片选信号由P1.2反向后接入，输出信号通过CPLD芯片的一个I/O连接到字库芯片的片选引脚；另一个3-8译码器的片选信号由P1.2直接接入，输入信号分别连接到单片机的P2.5、P2.6、P2.7，输出信号分别接到打印模块、显示模块、CAN通讯模块、外存储器等芯片的片选引脚。这样单片机通过P1.2、P2.5、P2.6、P2.7几个信号相互协作可以把对汉字字库模块的访问同对其它模块的访问区别开，很好地扩展了系统的接口资源，使多功能于一体的单片机系统得以实现。所述的汉字显示模块如图4所示，根据逻辑划分，由有18条地址线的27C020芯片、带有控制器的LCD液晶屏、CPLD逻辑芯片及其外围电路组成；采用单片机的P1口的两条I/O引脚作为扩展地址线，连接到27C020汉字库芯片地址引脚的高两位；27C020汉字库芯片的片选信号来自CPLD逻辑芯片的一个I/O引脚；通过单片机的18条地址线和由单片机P1.2控制的CPLD芯片产生的逻辑片选信号来实现对字库的正确访问；单片机把从字库取到的字型数据通过CPLD逻辑模块5的控制，经过内部总线传给LCD显示屏上显示存储器来进行显示，来实现汉字显示和字库访问。所述的打印模块如图5所示，根据逻辑划分，由74HCT245芯片、带有字库的微型打印机和CPLD逻辑芯片5组成；单片机的外部数据写选通引脚连接到CPLD的一个I/O引脚；在CPLD中接入外部数据写选通引脚的I/O信号通过一个反向器与打印机片选信号相与后接入到打印机芯片的数据选通引脚。这样通过单片机外部数据写选通信号和由其它信号所产生的打印机片选信号两个信号对打印机进行写操作，其它芯片的读操作的信号不需要通过CPLD芯片直接连接到单片机外部数据写选通写引脚。这样就解决了对多个设备进行读写的总线冲突问题。使系统能够正确地对各个设备进行操作。所述的协议转换器是报考终端与PC控制机通信的中介，主要进行协议转换和路由功能，该协议转换器为带有CAN接口和RS232接口的双口协议转换器，该协议转换器完成由CAN总线向主控计算机RS-232接口的双向转换，负责传输数据和命令，同时在该协议转换器中对数据的完整性进行控制。以防止帧传送过程中出现丢包和丢数据，提高系统的可靠性。本技术是一种组合创造式系统，主要创新点在于将单片机、复杂可编程逻辑器件、现场控制网络、软件设计、数据库等几大关键技术组合应用，构成报考领域中一个全新概念的嵌入式报考系统。它允许考生直接进行报考操作，大大减轻了工作人员的劳动强度和考生的压力，减少人为操作错误，加快报考速度，提高工作效率。另外，还具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高同时能够获得大型数据库的支持并且经过简单的软件修改能与其它管理信息系统实现无缝连接，极大地扩展了系统的功能，提高了系统的可升级性等优点。附图说明图1嵌入式报考机系统结构图图2嵌入式报考机结构图图3处理器和CPLD模块电路原理图图4汉字显示模块电路原理图图5打印模块电路原理图图6读卡器和键盘模块电路原理图图7CAN模块原理图图8网络拓扑结构图图9CPLD芯片内部电路图图中，1-服务器 2-PC控制机 3-协议转换器 4-报考机 5-CPLD本文档来自技高网...

【技术保护点】
嵌入式报考机系统，其特征在于：包括服务器（１）、ＰＣ控制机（２）、协议转换器（３）、嵌入式报考机（４）；其中，嵌入式报考机系统的网络结构采用ＣＡＮ总线连接方式，所有嵌入式报考机（４）挂在同一ＣＡＮ总线上，连接到一台ＣＡＮ总线协议转换器（３），协议转换器（３）通过ＲＳ２３２连接到ＰＣ控制机（２），ＰＣ控制机（２）通过ＴＣＰ／ＩＰ局域网同服务器（１）相连；嵌入式报考机把考生的操作指令和报考数据加密后通过ＣＡＮ总线传给协议转换器，协议转换器把收到的信息转换成ＲＳ２３２格式传送给ＰＣ控制机，ＰＣ控制机通过运行在其上的监控程序对收到的数据校验后对服务器数据库进行操作；ＰＣ控制机把从数据库中读到的数据经过加密打包后传送给协议转换器，协议转换器对数据包进行简单校验后转换成ＣＡＮ格式分发送给各个嵌入式报考机；所述的嵌入式报考机（４），包括处理器和ＣＰＬＤ逻辑模块（５）、汉字显示模块、ＣＡＮ通讯模块、读卡器模块、打印模块，键盘模块；键盘模块中的键盘通过一个８５７４芯片直接同处理器连接；读卡器模块中的读卡器通过串口直接连入处理器；汉字显示模块中的ＬＣＤ显示屏、打印模块中的微型打印机、汉字显示模块中的字库和ＣＡＮ总线芯片组的数据／地址总线直接连到处理器的数据／地址总线上；处理器通过一组控制总线连入ＣＰＬＤ逻辑模块（５），从ＣＰＬＤ逻辑模块出来的控制线分别连到汉字显示模块中的ＬＣＤ显示屏、打印模块中的微型打印机、汉字显示模块中的字库和ＣＡＮ总线芯片组。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓凌，晋永康，吴强，耿志刚，陈健中，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]