張 瑜

（日照廣播電視大學(xué)，山東 日照 276826）

考勤辦公管理系統(tǒng)是企事業(yè)單位的一個(gè)重要的組成部分，它對提高本單位的工作效率，展現(xiàn)本單位的現(xiàn)代管理風(fēng)貌起了很大的作用.近幾年，隨著射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）的發(fā)展，考勤、公告等辦公系統(tǒng)也需要不斷研發(fā)新的功能才能適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的要求.為此筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)基于射頻卡的考勤辦公系統(tǒng).該系統(tǒng)易學(xué)易用，權(quán)限分明，數(shù)據(jù)安全.能簡易方便的管理員工考勤、請假等方面的事務(wù).

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)整體框架圖如圖1所示.

圖中基于射頻識別技術(shù)的多個(gè)刷卡器通過刷卡分別獲得卡號，通過485通訊方式上傳給PC，PC正確接收后，發(fā)送確認(rèn)信息給各個(gè)刷卡器，并在刷卡器上出現(xiàn)相應(yīng)的聲光反應(yīng).PC機(jī)將卡號和上班時(shí)間通過考勤系統(tǒng)計(jì)入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行考勤信息管理.

圖1 系統(tǒng)總體框架

1.1 射頻刷卡器

本系統(tǒng)中刷卡器采用了8052兼容單片機(jī)華邦78E52為控制核心，其功能是讀取ID卡的卡號，并將該卡號通過RS485串口發(fā)送給上位機(jī).刷卡器可以分為電源、晶振、復(fù)位電路、TTL－485轉(zhuǎn)換電路、ID卡讀取電路以及其他電路等單元模塊［1－2］.

電源電路設(shè)計(jì)采用了7805電源芯片，該芯片允許的最大輸入電壓為35V，滿足大多數(shù)電源適配器的輸出電壓，適應(yīng)范圍比較廣.只需簡單的外圍電路就能實(shí)現(xiàn)5V的穩(wěn)壓輸出，輸出電壓的誤差不會超過4%，即4.8－5.2V；峰值電流最大為2.2A；內(nèi)置短路電流限制電路和溫度過熱保護(hù)電路，如果出現(xiàn)過熱或者過流，芯片會自動降低輸出電流甚至關(guān)斷輸出以保護(hù)芯片不被燒毀，可靠性比較高，是一款應(yīng)用比較廣泛的電源芯片.7805的封裝類型有TO－220和D－PAK，本設(shè)計(jì)采用的是TO－220封裝形式.為了避免將錯(cuò)誤極性的電源加到7805電源芯片上而燒壞芯片，該設(shè)計(jì)中采用的1N4007是一款快速恢復(fù)整流二極管軸線引線式封裝.保險(xiǎn)絲主要是實(shí)現(xiàn)過流保護(hù).

該設(shè)計(jì)中的電解電容和電感都是濾波的作用.其中的小電容104（0.1μF）是去耦電容，用來消除高頻干擾.電源電路如圖2示.

圖2 電源電路

射頻ID卡與刷卡器的通訊［2－3］設(shè)計(jì)采用長春力得公司的LD001－W射頻讀卡模塊，該模塊讀卡距離在80～120mm；模塊封裝類似DIP28，工作頻率為125kHz，適用的卡片類型為uEM4001及兼容芯片，該卡片采用曼徹斯特編碼，而該模塊與單片機(jī)的通訊接口采用該公司的韋根26協(xié)議［1－3］，電路連接如圖3所示.

圖3 射頻卡通訊電路

圖3中引腳1:DATA0和引腳2:DATA1與單片機(jī)通過韋根協(xié)議進(jìn)行通訊，將卡號傳輸給單片機(jī)，3號引腳CS與單片機(jī)的INT0引腳相連，每個(gè)位的傳輸都會引起單片機(jī)的外部中斷，并在其中斷服務(wù)程序中將該位的數(shù)據(jù)存到單片機(jī)的緩存區(qū)中.15號和16號引腳接外部的感應(yīng)線圈.

設(shè)計(jì)采用的LD001－W模塊與單片機(jī)的通訊采用的是韋根26協(xié)議，該協(xié)議是長春力得公司在標(biāo)準(zhǔn)韋根26協(xié)議的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來.該協(xié)議的基本內(nèi)容為:

（1）韋根數(shù)據(jù)輸出的基本概念

DATA0為低電平，DATA1為高電平時(shí)，當(dāng)前傳輸?shù)奈粸?，而DATA0為高電平，DATA1為低電平時(shí)，當(dāng)前傳輸?shù)奈粸?.

（2）韋根26位輸出格式

第一位是2－13位的偶校驗(yàn)位；第二十六位是14－25位的奇校驗(yàn)位.

（3）韋根26的接收格式

韋根的接收對時(shí)間的實(shí)時(shí)性要求比較高，如果用查詢的方法接收會出現(xiàn)丟幀的現(xiàn)象:假設(shè)查詢到DATA0為0，DATA1為1時(shí)，主程序正在指向其他任務(wù)，等主程序執(zhí)行完該任務(wù)時(shí)DATA0變成1，DATA1變成0了，這樣讀出的卡號肯定奇偶校驗(yàn)通不過，所以表現(xiàn)出CPU接收不到ID模塊發(fā)送的卡號了.唯一的辦法是在外部中斷里接收每個(gè)位［4］.

（4）奇偶校驗(yàn)

奇偶校驗(yàn)是一種校驗(yàn)代碼傳輸正確性的方法，是所有校驗(yàn)算法中最簡單的方式.根據(jù)被傳輸?shù)囊唤M二進(jìn)制代碼的數(shù)位中“1”的個(gè)數(shù)是奇數(shù)或偶數(shù)來進(jìn)行校驗(yàn).采用奇數(shù)的稱為奇校驗(yàn)，反之，稱為偶校驗(yàn).采用何種校驗(yàn)是事先規(guī)定好的.通常專門設(shè)置一個(gè)奇偶校驗(yàn)位，用它使這組代碼中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù).若用奇校驗(yàn)，則當(dāng)接收端收到這組代碼時(shí)，校驗(yàn)“1”的個(gè)數(shù)是否為奇數(shù)，從而確定傳輸代碼的正確性.

ID卡的讀取程序流程如圖4所示.

圖4 ID卡讀卡流程圖

1.2 PC機(jī)軟件編程及調(diào)試

上位機(jī)軟件是本系統(tǒng)的重要實(shí)現(xiàn)平臺，本設(shè)計(jì)采用DELPHI編程環(huán)境實(shí)現(xiàn)上位機(jī)軟件的編寫、調(diào)試.分為兩大部分［2－5］:

（1）監(jiān)控軟件.主要面向系統(tǒng)管理員使用，實(shí)現(xiàn)對刷卡情況的監(jiān)控，并將卡號寫入數(shù)據(jù)庫.

（2）數(shù)據(jù)庫軟件.實(shí)現(xiàn)考勤信息的錄入，修改，刪除，請假管理等.

上位機(jī)軟件從技術(shù)方面主要分為兩大部分.

（1）數(shù)據(jù)庫操作部分.本設(shè)計(jì)采用的數(shù)據(jù)庫是SQL server 2000，主要操作是數(shù)據(jù)庫的連接、查詢、刪除、編輯、請假管理等.

（2）串口通訊部分.這部分實(shí)現(xiàn)與刷卡器的通訊，獲得卡號及考勤時(shí)間.

本文著重介紹與485串口刷卡器的通訊.

由于PC機(jī)是RS232串口，在進(jìn)行RS485通訊時(shí)，首先要進(jìn)行RS232與RS485轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)采用了STM485S型號的轉(zhuǎn)換器.

實(shí)現(xiàn)485通訊的前提是制定通訊協(xié)議，考慮到多個(gè)刷卡器與PC機(jī)通訊的及時(shí)性，因此，在制定通訊協(xié)議時(shí)，基于MODBUS協(xié)議進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男薷?

主從式485通訊協(xié)議數(shù)據(jù)格式［6］:

長度＋分機(jī)號＋命令碼＋幀數(shù)據(jù)＋XOR

長度:1字節(jié)，為除校驗(yàn)字節(jié)的所有數(shù)據(jù)長度（包括自身），

分機(jī)號:1字節(jié)，分機(jī)的地址；

命令碼:1字節(jié)，命令格式:

0x00:從機(jī)沒有數(shù)據(jù)；

0xFF:從機(jī)有數(shù)據(jù)；

0x01:數(shù)據(jù)接收成功；

0x02:重復(fù)簽退；

0x03:卡號異常；

0x04:未注冊手機(jī)；

0x05:無數(shù)據(jù)；

0xF1:數(shù)據(jù)地址錯(cuò)誤，結(jié)束；

0xF2:校驗(yàn)錯(cuò)誤，重試；

0xF3:校驗(yàn)錯(cuò)誤，結(jié)束；

幀數(shù)據(jù):n字節(jié)，幀數(shù)據(jù)可以為空；

XOR:1字節(jié)，異或校驗(yàn)位；

主從式485通訊協(xié)議:

從機(jī)正常狀態(tài)應(yīng)處于接收地址狀態(tài)（SM＝1）；

主機(jī)發(fā)送地址幀（MARKPARITY）；

主機(jī)進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)（SP＿PARITY）；

所有從機(jī)收到地址幀，地址核對正確的從機(jī)進(jìn)入接收數(shù)據(jù)狀態(tài)（SM＝0）；并根據(jù)數(shù)據(jù)格式，發(fā)送信息到主機(jī)；

主機(jī)收到返回?cái)?shù)據(jù)時(shí):

如果校驗(yàn)錯(cuò)誤，返回校驗(yàn)錯(cuò)誤命令（0xF2）；

如果校驗(yàn)成功，進(jìn)一步判斷地址是否正確，若地址錯(cuò)誤則返回地址錯(cuò)誤命令（0xF1）；否則有數(shù)據(jù)讀取卡號返回（0x01或0x02或0x03或0x04），無數(shù)據(jù)返回（0x05）；

從機(jī)收到返回?cái)?shù)據(jù)時(shí):

如果校驗(yàn)錯(cuò)誤，要求重新刷卡.

如果校驗(yàn)正確，當(dāng)命令字為（0xF2）時(shí)，保存數(shù)據(jù).否則，本次通訊結(jié)束.

功能測試界面如圖5、圖6所示.

圖5 請假處理界面

圖6 統(tǒng)計(jì)報(bào)表界面

2 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的基于485通訊的射頻卡刷卡考勤系統(tǒng)，能與多個(gè)刷卡器通訊，實(shí)現(xiàn)了考勤信息的自動化管理.且該系統(tǒng)具有準(zhǔn)確快捷、易于擴(kuò)展等特點(diǎn).

［1］蔣皓石，張成，樸嘉宇.無線射頻識別技術(shù)及其應(yīng)用和發(fā)展趨勢［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，2005（5）:56－58.

［2］桑靜.基于射頻識別卡的學(xué)生考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.蘇州:蘇州大學(xué)，2007.

［3］徐麗華.射頻識別卡讀寫模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［D］.蘇州:蘇州大學(xué)，2005.

［4］李錦濤，郭俊波.射頻識別技術(shù)及其應(yīng)用［J］.信息技術(shù)快報(bào)，2004，5（11）:88－90.

［5］凌國平.如何提高測控系統(tǒng)中RS485通信的可靠性［J］.儀器儀表學(xué)報(bào)，2005（8）:470－471.

［6］劉錚，章兢，劉建漢.非接觸式IC卡在公共汽車自動售票系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.微型電腦應(yīng)用，2002，18（5）:21－23.