摘要:针对高校实验室开放管理的需求，结合大学生创新实践，设计了一套基于指纹识别的综合性实验管理系统。以SQLite作为数据库平台，对成品指纹识别模块进行了二次开发，采用模块化设计思想完成了实验室信息管理系统的搭建，实现了实验室的人员管理、课时管理和课业管理功能。系统界面简洁清新友好，且具有一定的开放性，有利于实验室管理系统的不断完善与升级。将其运用到实验教学管理中，提高了实验教学管理的智能化以及实验室的使用率，取得良好的教学管理效果。
关键词:指纹识别;SQLite;实验管理系统
近年来，为了满足建立新型的学生能力培养、鼓励探索多元实验考核办法和实验教学模式，推进学生自主学习、合作学习、研究性学习的目标，微型计算机原理及接口技术的课程设计尝试进行开放式实践教学。而实验室开放就会在管理上出现一些问题，例如:学生增多且流动性大，学生的考勤很难统计;学生交接混乱导致设备仪器损坏增多。为了提高实验室管理效率，更好地开展实验教学，本文结合大学生创新活动，对成品指纹识别模块进行了二次开发，设计了一套基于指纹识别的综合性实验管理系统，并在微型计算机原理及接口技术综合实践环节进行了应用尝试。该系统可以提高实验室的管理效率、使用率及安全性，有利于实验室的智能化管理，可为学生提供灵活自主的发展和实践锻炼空间［1－3］。
1系统总体构架
基于指纹识别的综合性实验管理系统主要包括指纹采集与识别系统、指纹数据库、实验室信息管理系统。指纹采集与识别系统通过指纹识别模块对学生指纹进行采集、处理和存储，实现了学生身份的录入和验证;指纹数据库包括两部分，一部分是指纹采集与识别系统中具有一定存储容量的数据库，该数据库主要用于指纹数据的暂时存储和备份，另一部分是上位机PC端的数据库，该数据库主要用于学生信息的录入，存储学生的指纹数据并对学生的身份加以识别验证;实验室信息管理系统是指上位机PC端的上位机管理系统，主要用于实验室学生考勤的统计和管理、实验教学中学生的课业管理和课时管理。
2指纹采集与识别系统
指纹采集与识别系统具有指纹录入、图像处理、特征值提取、模板生成、模板储存、指纹比对和搜索等功能。该系统主要包括指纹采集模块、微处理器控制模块、存储模块、通信模块等部分，组成框图如图1所示。微处理器采用ST公司的STM32F205高速数字处理器，该处理器采用的是AＲM32位Cortex－32内核，具有128kB程序存储器和64kBSＲAM，支持I2C、SPI等通信方式［4］，有低功耗、快速稳定的特点，可处理采集的指纹数据;指纹采集模块采用高精度光学传感器TFS－D400，该传感器具有灵敏度高、识别速度快的特点，用于采集学生的指纹数据;存储模块主要用于暂时存储识别的指纹数据，可最多存储1000枚指纹数据;通信模块采用的是串口通信，操作简单，用于微处理器与上位机的通信;电源模块为微处理器进行供电。
3实验室信息管理系统
实验室信息管理系统(LaboratoryInformationManagementSystem，LIMS)是以数据库为核心的信息化技术与实验室管理需求相结合的信息化和计算机化管理工具［5］。本文设计的实验室信息管理系统主要包括录入、信息管理、课时管理、课业管理等功能，其系统功能如图2所示。该系统首先要通过录入功能，录入学生的基本信息，然后通过PC机串口接收来自于指纹采集与识别系统输出的指纹信息，将此二者作为人员管理的原始信息存储于上位机PC端的指纹数据库中，用于记录学生的考勤，通过信息管理系统的控制策略对信息进行分析、判断和统计，进而得到实验室的使用情况以便于实验室资源的管理分配。课时管理主要是通过学生上机和下机时间，统计出学生每次实验的课时，将此记录在信息管理系统中，学生可以系统采用模块化设计思想，每个模块均独立完成各自的功能，根据设计的结构要求将模块组织起来，形成完整的实验室信息管理系统［7］，其中指纹录入任务流程图如图4所示。
4指纹数据库
指纹数据库包含在指纹采集与识别系统和实验室信息管理系统中。指纹采集与识别系统中的数据库主要通过设计系统中的存储器实现，用于暂时存储指纹识别传感器采集的指纹数据。实验室管理系统中的数据库基于嵌入式数据库SQLite实现实验室信息的存储与管理。系统选择SQLite首先是因为它是air能直接操作的数据库，且它是轻量级的数据库，但能满足系统设计的需求。SQLite是一个实现了可嵌入、零配置、功能齐全的SQL数据库引擎的小型C库［8－9］。与常见的SQLServer与Oracle数据库相较，SQLite不需要独自运行数据库的驱动系统，可以灵活调用不同类型的API数据存储流程［10］。Flashair可以通过同步和异步两种方式连接和操作数据库，异步方式相对比较复杂，本系统采用的是同步方式。Flashair操作数据库与传统的操作关系数据库过程基本相似。首先是使用SQLConnec-tion类连接数据库，然后使用SQLStatement对象对打开的数据库执行SQL语句。如有查询结果，将结果返回存入SQLＲesult对象。通过flash内置的一个组件DataGrid显示查询结果。将已开发好的实验室信息管理系统与SQLite数据库链接，设计出了一个合理高效的综合性实验管理系统。
5结语
综上所述，本文基于开放性综合实验教学模式的需要，在一种具有高速度、快识别、高稳定性特点的指纹采集与识别系统的基础上，结合数据库技术设计了一套综合性实验管理系统。该系统已在微机原理及接口技术实验室进行了成功地尝试。实践证明，该系统界面友好、方便灵活可靠，能有效地对实验室进行管理，本系统软件开发具有开放性，有利于实验室管理系统的不断完善与升级。努力在教学管理过程中使学生个性得以自由发展，增强学生主体意识，培养学生的开拓精神和创新意识。
作者：金文 韩洪洪 单位：天津大学电气与自动化工程学院
