（dBm） 最大发射电流（mA） 最大接收电流（mA） 休眠电流（uA） 工作电压范围（V） 硬件自动CSMA-CA 硬件自动帧重发 硬件自动帧确认 硬件自动地址过渡 硬件FCS计算功能 硬件清除无线通道确认 硬件RSSI计算功能 硬件AES/DES 硬件开放度 15 35 35 37.5 21 30 18 24 42 41.5 20 14 0.2 1 1 1 0.28 0.5 2.0~3.6 2.0~3.6 2.0~3.4 2.1~3.6 1.8~3.6 1.8~3.6 有 有 无 无 有 有 有 无 无 无 有 有 有 无 无 无 有 有 有 有 无 无 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 无 无 有 有 有 有 有 有 有 有 有 不开放 有 部分开放 无 部分开放 无 部分开放 有 全开放 有 全开放 图4-3 JN5148模块实物图
通过上表可以看出，Jennic公司的JN5148模块具有在同类方案中的最小的工作功率、最小的发送电流和最小的休眠电流。JN5148在功耗的需求方面具有非常大的优势，为此，综合考虑本系统的需求，选用了JN5148作为硬件平台。图4-3为JN5148的实物图。
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4.2.2 Zigbee节点设计
在本系统中，为每一个书架配备一个JN5148模块，并为它们编号1~n分别对应RFID节点的1~n。第二章中的图2-1已经很好了表述了这个设计方案。在第三章中详细论述了RFID节点的结构和功能，在RFID节点的基础上，将Zigbee节点与RFID节点的单片机连接起来，把单片机处理好的数据通过JN5148发送出去。 每一个书架上的Zigbee节点既可作为终端，又可作为路由器。考虑到每个JN5148的无线传送距离最大可以达到100米，在一个图书馆中，这样的距离在各个路由器之间连接已经足够。而且Zigbee的无线传输受墙壁阻碍很小，信号质量几乎不会减弱，如果图书馆的地形比较复杂，可以考虑在关键地区增加路由器节点，保证信号完整的传输路径。 4.2.3 Zigbee节点与其它模块的数据沟通
本系统设计单片机与JN5148模块进行串行通信。在实时定位过程中，当单片机处理完其所采集到的所有数据后，将通过串行总线把数据信息发送给JN5148，后者再把数据信息向外传输，最终到达图书馆服务终端。 当Zigbee节点作为路由器并开启路由功能时，一旦接收到其它节点发送来的数据信息，将立即向其它方向的路由器节点或协调器传递这些信息。 在图书馆服务终端，一个或多个协调器通过串口转USB连接到PC，大量的图书信息都将通过这些协调器传入电脑，在电脑做适当的处理后更新图书馆数据库，读者便可通过网页查询到此时正确的图书信息。
4.3 问题与改进措施
图书馆实时定位系统的管理对象是整个图书馆，这是一个大型的管理对象，空间跨度大、信息数量大，而且对信息的准确度要求高。 本系统中Zigbee节点采用的是网状拓扑结构，即所有节点都作为路由器节点，接收四面八方的信息并把信息发送给周围的设备。这样做不免会出现数据冗余的情况，而且信息最终传递到协调器的路径可能不是最短途径。针对这些问题，考虑采取以下的解决办法： （一）把路由器节点变为终端节点，只向外发送信息，不接收信息，削减这些节点的工作量。 （二）设置几个固定位置的节点作为路由器节点，考虑数据量过大的问题，可以选取更高性能的Zigbee模块，以保证数据的准确传输。 （三）采用树形拓扑结构，从终端到协调器只有一条路径，并且可按照人的意义设计它途径的路线，大大简化了数据的传输流程。
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第五章可行性分析
5.1 概论
本章以前面论述的“基于超高频RFID的图书实时定位系统”为分析对象，从供求预测、技术论证、经济分析三个方面研究该项目的可行性，并最终得出结论。
5.2供求预测
图书馆行业从过去的闭架管理到如今的开架借书，正在一步步地朝着更加方便、更加易用、更满足读者需求的方向发展。而它今后的发展方向也一定是沿着这条道路，让人们在图书馆看书借书成为一种享受。借书者以年轻人为主，而年轻人对新科技的热情是最高涨的，当图书馆实现实时定位系统后，再辅以美观、大气的客户端访问页面，一定会受到广大读者青睐。 另一方面，图书馆的发展总要跟随科技的进步，新科技的出现往往带来新的管理模式和新的需求。如今无线射频技术的广泛应用已经渗入图书馆的方方面面，而我们做的就是让这个技术在更深的层面上与图书馆融为一体，在每个细微的部分服务读者。 所以，从图书馆需求上来说，该系统是完全有必要的。
5.3 技术论证
在技术层面上，本系统主要应用了超高频RFID技术和Zigbee无线网络技术，而这两项技术恰恰是当前发展最为迅猛的技术，它们正在悄悄改变我们生活。 RFID射频技术已经无处不在，从公交卡到学生卡，再到食品、畜牧业的生产流程，人们通过RFID记录生产生活的方方面面，而这样一个小小的卡片也改变了我们的生活。超高频RFID技术方兴未艾，还存在着一些问题，但随着科技的进步，这些问题一定会得到解决。 Zigbee无线网络技术也是新兴产物，始于2001年，可以说是非常新的产品了。但是它以低功耗、远距离、可组网等特性迅速引起人们的注意。在本系统中，由于图书馆空间及书架摆放的不确定性，使用Zigbee组网可以完美解决数据传输问题，不必使用一根数据线，就能实现大容量的数据传输。如今多个厂家的产品已经琳琅满目，很容易满足我们的需求。
5.4 经济分析
此处的经济分析以该系统在图书馆运行时所需的维护费用为主，对于一个新产品，创意是最重要的，当它能很好地运行并实现其功能后，开展大规模的生产就顺理成章，所以暂时不考虑该系统的研发费用。 下面分条论述系统在使用过程中的大致成本：
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（一）当图书馆处于正常人流量时，并不需要长时间开启图书实时定位系统，因为图书位置的变化在一天中并不是很频繁的。考虑每隔一小时启用该系统，每次统计书籍位置信息共需要5分钟，其余时间所有设备处于休眠状态，基本不消耗能量。（系统的开启与否可以通过服务器端给Zigbee协调器发送指令，指令通过协调器传送到各个Zigbee节点，最后送入单片机执行。 （二）目前市面上超高频RFID读卡器价格在2000元左右，属于比较昂贵的产品。以此价格计算，如果图书馆有200个书架，每个书架配备一个RFID读卡器，则读卡器成本在40万，基本上占据整个系统的大部分成本。相信随着技术的进步，会有性能更好，价格更低的产品出现。 （三）Zigbee的JN5148模块的市场价在150元左右，以此价格计算，整个图书馆所需Zigbee成本在3万。 （四）单片机电路以及附带的电子元器件经过粗略计算单价大概30元，以此价格计算，整个图书馆所需单片机电路成本在6000元。 （五）由于每个书架都是独立的节点，必须考虑供电问题。电池供电虽然方便但是由于数量太多，更换电池比较麻烦，而且对环境造成污染。只能通过接电线的方式，这样就需要改良图书馆的供电系统，对电源位置重新布置。考虑到今后的发展前景，书架上电的一天必然会到来，所以这样的大规模工事也是很有必要。这项工作的成本预计1万元。 （六）以上是初装系统所需的成本，总计446,000元。下面估计维护成本。 （七）假设系统每天工作14次，每次工作5分钟，则每天共工作70分钟。下面估计系统能耗。 （八）超高频RFID读卡器的功率大约在500mW，单片机功率大约33mW，Zigbee功率大约100mW，总功率在633mW左右。以每天70分钟计算，共需要2658.6J电能。再乘以200计算出每天整个图书馆的能耗为531,720J。这个数字还是比较小的。如果以年为单位，可计算出一年该系统的能耗大约为53.9度电。从节约用电的角度，这个系统无疑是成功的，一旦建设成功，其所需的维护费用将少之甚少。而且图书馆环境条件好，没有人为破坏的情况下系统基本不会出现故障。 以上详细分析了本系统的经济预算，虽然初始成本比较高，但其维护费用相当低，可以说是一劳永逸。而且对于一个大型的图书馆，四十多万的更新费用应该也完全可以承担。所以该系统的经济可行性很高。
5.5 结论
通过以上三个方面的可行性分析，可以得出结论：该系统完全可行。而且依靠现有的能力和资源就可以开发出一个完善的图书实时定位系统。
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第六章总结与展望
本文从生活中发现的实际问题出发，详细阐述了创意的思路和想法，并介绍了该创意从规划到实现的具体细节。虽然没有做出实物，但本文中所述的各个部分经过论证是完全可行的，而且在每一章的结尾都提出了现有方案存在的不足和可行的改进措施。 展望未来，美好的生活等着我们去创造，每一个好的创意都可能成就一个完美的作品。感谢学校世纪杯这个平台，可以让我充分展示这些想法和创意。由于作者水平有限，其中难免会有不足之处，在此恳请指正。
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