焦静颐1 刘晓龙1 王梦磊1 霍祎凡1 董素芬1，*
1.河北农业大学 信息科学与技术学院 河北 保定 071001；
摘 要：针对大量纸质公文需要重复盖章的问题，本文设计了一种以STM32F103VET6单片机为控制核心的智能盖章应用系统。该系统在软件实现层，使用Tomcat作为服务器，以JSP、HTML作为主要的实现语言，并利用D3数据可视化编程工具实时可视化数据图表。在硬件实现层，使用激光灯和红外线对印章位置进行引导和检测，利用空气动力学对已盖章和未盖章公文进行分类，并通过检测空气潮湿度指标来控制印油以保证印章的清晰度。
关键词：自动公文印章控制系统，D3，Tomcat，数据库，STM32
0 引言
如今在学校，公司等各种单位都存在大量公文需要重复盖章的问题，按照传统模式，即找到对应负责人进行审批及公文打印、盖章会浪费大量的时间和人力。本文设计并实现了一套，通过上传电子公文，在后台审批，并对已通过审批的公文进行自动打印并按照需求自动印章的自动公文印章控制系统来取代复杂繁琐人工操作。
1 工作原理
对已经注册的用户，通过在与服务器连接的数据库中进行身份查找，得到及响应应用并展示给用户。如果身份正确，再对客户端发送的请求报文进行分析，并选择身份修改，上传公文，撤销公文等功能。如果用户身份为管理员，则具有增加审批表单和身份管理的功能。在将审批状态实时返回给用户，并通过数据链路层和物理层发送给盖章机，盖章机为互斥资源，所以准备存储单元作为非抢占资源的就绪队列，将打印结果通过Servlet将数据封装反回给用户，告知用户成功与否。若成功，则领取打印结果；否则，与用户进行交互操作，反馈是否重新打印请求。同时利用D3数据可视化技术对于存储的数据实现可视化展示，直观反映出用户使用章和打印的频率。
2 系统架构
1.利用D3数据可视化技术实现数据的可视化展示：对于数据处理，采用D3技术实现数据可视化，D3是基于数据文档操作的js库，能够把数据和HTML、SVG、CSS结合起来，创造出可交互的数据图表。利用D3技术可以将我们所获得的复杂的数据以可视化图表的形式展现，便于理解。利用这种技术，将每个月盖章量利用动态图表显示出来，直观显示盖章量的变化情况；自动控制加入印油量，将每个人的盖章量利用静态图显示出来，直观地展示出每个用户对于盖章的需求量；对于每个章的使用量利用饼状图表显示出来，直观显示出使用比例，有根据的对于印章进行更换。
2. Tomcat服务器部署：Tomcat 服务器是一个免费的开放源代码的Web 应用服务器，属于轻量级应用服务器。它在Java虚拟机进程中独立运行，将其看做能运行Servlet的独立的Web服务器。
3 设计方案
身份查找模块：
DataBase模块，使用JDBC API对数据库进行连接，根据数据设定Connection，RequestSet，Statement对象和user，password，drive等变量，进行数据库配置操作，并根据请求中的关键词在数据库中进行查找，通过关键词搜索到规则并进行数据的全向对比，如果对比结果失败则根据会话响应给用户，重新输入，如果成功，则进入功能选择模块；否则，则返回注册界面。
身份注册：
点击注册，则转到JSP注册界面，在填写完成之后，进行数据库连接。如果已经有此关键字，则注册失败，刷新页面，不保留会话。如果无此关键词，则将所有已填写数据加入到数据库中，缺省值用null表示。
填写请假表单与撤销表单：
先在后台对同类负责人进行分类，并统计当前负责人(管理员)的在线情况。在所需公文上传完成后，点击提交，则将报文发送给服务器，并查看提交者的负责人员组别，如果当前活跃人数为0，则响应失败，将公文存入草稿箱中；如果活跃人数不为0，则提交至在线管理员，并响应正在审核状态，保存会话；如果执行撤销操作，则对会话进行删除，通知管理员，将此公文从就绪队列和备份数据库中删除。
管理员审批模块
设计管理员图形用户界面，从备份数据库中按照顺序将已提交公文呈现给管理员，并且设计两个按钮，同意与拒绝。同意则将其加入到就绪队列，拒绝则先将失败状态反馈给用户，并将拒绝的公文从备份数据库中删除，并加入到待删除数据库，方便管理员撤销使用。
如果待删除数据库的容量达到了一定量的规模，则将数据备份导出。
管理员身份管理
管理员对用户进行身份管理和不定时的数据检查，防止错误的发生，可以直接在数据库图形界面中对修改，删除，添加并保存数据。或者通过设计的界面通过服务器对数据库进行连接，通过提交表单的方式亦可实现上述功能。
数据库模块
该自动印章系统使用MySQL数据库作为后台数据库，将用户上传的电子公文进行存储，对于用户删除的数据，将其转存在副本数据库中，以防止用户误操作导致的数据丢失现象，但是由于服务器承载能力有限，系统对用户删除的数据仅留存180天。同时，对于用户赋予每张电子版本的标签做出分类，以便用户可以清楚区分电子版公文的种类。用户可以自由增添，删除，插入，修改电子公文。
STM32F103VET6单片机
智能印章系统采用STM32F103VET6单片机作为系统控制芯片。它采用ARMCortex-M3架构的低功耗、高性能的32位微控制器，芯片集成定时器，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART，等多种功能，同时此单片机支持睡眠、待机、停机3种模式具有低功耗、高性能、低成本的特性，十分适合作为主控制芯片。
机械臂控制
智能印章采用JGA25减速电机与LDX-218双轴数字舵机控制机械臂。JGA25减速电机的扭矩大，可通过编码器控制电机转动距离。LDX-218双轴数字舵机具有精度高、扭矩大、速度快等特点，该舵机作为智能印章机械臂的各个活动关节，能够在盖章时提供足够的压力。
降压供电方案
LM2596S DC-DC可调降压模块，输入电压3~40V，输出电压1.5~35V，具有可以连续调节输出电压的特点。本智能印章系统使用3个降压模块分别为STM32单片机、激光灯、舵机等模块提供稳定的电压输出。
印油量检测
使用FR4双面喷漆的潮湿度传感器检测印油量，此传感器输出的模拟信号可直接传送到STM32单片机。印油的含量变化会影响印油与传感器之间的接触密度和接触面积引起传感器输出模拟值的变化，从而实现对印油是否过多或过少的判断。
语音播报模块
利用STM32的USART接口与语音合成模块通信进行语音提示，实现文本到声音（TTS） 的转换。控制模块将要播放的内容通过 USART 传送给STM32单片机，该芯片收到发送的内容后进行合成，再将合成的语音通过语音线路信号输送到功率放大器，最后输送回系统语音模块进行实时语音播报。
4 结束语
该智能印章系统硬件部分以STMF103VET6单片机为控制核心，使用射式红外技术检测需要盖章的文件，并采用空气动力学原理实现对文件位置的移动操作，系统实现了对多份相同文件的精准、清晰、连续盖章操作。软件控制部分依托于Tomcat服务器为，使用Servlet对服务器功能Congfig进行编写，通过JSP技术在用户界面实现交互式操作，并利用mysql数据库存储技术，和D3可视化编程工具对盖章数据进行实现可视化展示，这些数据以直观、有效的方式展示出来，为高层管理者提供了更有效的决策支持，并提高了公文盖章的效率，节省了大量的人力、物力资源，具有一定的社会效益。
参考文献
[1]孙卫琴，飞思科技产品研发中心，Tomcat与Java Web开发技术详解，2版，北京：电子工业出版社。2009
[2]郭新，张颖，王丽梅，JSP实训教程，2版，北京：清华大学出版社，2019
[3]王斐，祝开艳，Java Web开发基础：从Servlet到JSP，2版，北京：清华大学出版社，2019
[4]斯蒂芬·奥斯丹尼 , 黄德荃 . 空气动力学与电风扇设计的演变 ,1850-1960[J]. 装饰 ,2014(01):28-35.
[5]邓重一 . 光电开关原理及应用 [J]. 传感器世界 ,2003(12):19-22.
[6]王永虹 , 徐炜 , 郝立平 .STM32 系列 ARM Cortex-M3 微控制器原理与实践 [M]. 北京航空航天大学出版社 ,2008.
[7]李恒文 , 冯向超 . 高 Q 值模拟电感的实现 [J]. 信息化建设 , 2016(01).
[8]顾海峰 . 基于中文 TTS 技术研究 [J]. 电脑知识与技术 ,2007,2(09):829.
[9]刘作新 . 高电压、大电流电机驱动芯片 L298[J]. 电子世界 ,2003(09):48.
通讯作者：董素芬（1982-），女，河北省邯郸市人，硕士，副教授，主要从事计算机应用技术研究
本项目来源于河北农业大学大学生创新创业训练计划基金项目，项目编号：2020169