魏明哲，王麗俠，唐萬(wàn)偉

（唐山學(xué)院 信息工程系，河北 唐山063000）

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

實(shí)驗(yàn)室考勤管理系統(tǒng)包括多個(gè)學(xué)生考勤終端和一個(gè)教師數(shù)據(jù)采集終端。考勤管理系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示［1］。

圖1 考勤管理系統(tǒng)總體框圖

設(shè)計(jì)中采用一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)配備一臺(tái)學(xué)生考勤終端的方式，通過選擇設(shè)置功能，將部分學(xué)生考勤終端設(shè)置為中間節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)收發(fā)端，使這部分學(xué)生考勤終端兼具考勤功能和無(wú)線數(shù)傳中間節(jié)點(diǎn)功能，結(jié)合教師數(shù)據(jù)采集終端，構(gòu)成樹形組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)考勤和教師數(shù)據(jù)收集的功能。由于每個(gè)無(wú)線模塊最多接收6通道的信息，所以每個(gè)學(xué)生考勤終端就需要設(shè)置一個(gè)開關(guān)，用來(lái)設(shè)置其無(wú)線模塊的發(fā)送或接收模式，即設(shè)置該模塊是作為終端節(jié)點(diǎn)還是中間節(jié)點(diǎn)。由于每個(gè)學(xué)生考勤終端基本一樣，選用兩個(gè)學(xué)生考勤終端（即學(xué)生考勤終端1和學(xué)生考勤終端2）來(lái)代表所有學(xué)生考勤終端，設(shè)計(jì)一個(gè)教師數(shù)據(jù)采集終端，以便與兩個(gè)學(xué)生考勤終端之間進(jìn)行通信。

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。

圖2 設(shè)計(jì)總體框圖

1.1 學(xué)生考勤終端

學(xué)生考勤終端主要包括學(xué)生信息采集讀寫模塊、學(xué)生信息顯示模塊、數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸模塊以及其他外圍電路。學(xué)生考勤終端總結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示［2］。

圖3 學(xué)生考勤終端總結(jié)構(gòu)框圖

1.1.1 學(xué)生信息采集讀寫模塊

此部分主要以單片機(jī)作為主控核心，完成對(duì)射頻模塊的初始化工作及控制工作，控制讀卡器與無(wú)線收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)傳輸，接收上位機(jī)發(fā)出的指令，通過控制射頻模塊對(duì)IC卡進(jìn)行操作。

1.1.2 學(xué)生信息顯示模塊

此部分采用LCD12864液晶顯示模塊對(duì)刷卡采集的學(xué)生信息進(jìn)行顯示。

1.1.3 數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸模塊

此部分利用NRF24L01＋無(wú)線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)終端之間的數(shù)據(jù)通信。

1.1.4 其他外圍電路

包括蜂鳴報(bào)警模塊、復(fù)位控制模塊、開關(guān)及LED顯示燈模塊等。

1.2 教師數(shù)據(jù)采集終端

教師數(shù)據(jù)采集終端主要由教師終端數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和PC機(jī)組成。教師接收數(shù)據(jù)終端結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。

圖4 教師接收數(shù)據(jù)終端結(jié)構(gòu)框圖

1.2.1 教師終端數(shù)據(jù)收發(fā)模塊

此部分以單片機(jī)作為主控模塊，控制無(wú)線收發(fā)模塊無(wú)線接收來(lái)自學(xué)生考勤終端的數(shù)據(jù)，并通過串口實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。

1.2.2 上位機(jī)

與教師終端數(shù)據(jù)收發(fā)模塊之間通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并編寫上位機(jī)界面，完成考勤數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和查閱，且界面友好。同時(shí)增加了信息提取功能，可將采集到的學(xué)生信息提取出來(lái)，存入到EXCEL表格中，以便于后期信息的統(tǒng)計(jì)整理。

2 關(guān)鍵技術(shù)解決方案

2.1 無(wú)線傳輸模塊

本次設(shè)計(jì)選用NRF24L01無(wú)線收發(fā)模塊作為數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸部分。由于利用了無(wú)線模塊，學(xué)生考勤終端與教師考勤終端的數(shù)據(jù)傳輸變得更加便捷。

在進(jìn)行本部分硬件連接時(shí)，為防止模塊被燒壞，NRF24L01模塊的VCC一定要接3.3V，不能與系統(tǒng)的電源模塊直接相連，需要用3.3V電平轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換后再與之相連接。模塊連接方式如圖5所示［3］。

圖5 無(wú)線收發(fā)模塊電路圖

2.2 IC卡讀卡模塊

本設(shè)計(jì)的射頻刷卡模塊由非接觸式IC卡和讀卡器模塊組成。其中，非接觸式IC卡選用Mifare1IC S50卡，讀卡器模塊選用MFRC522非接觸IC卡讀卡模塊。IC卡與讀卡器通信順序如圖6所示［4］。單片機(jī)與MFRC522連接如圖7所示。

圖6 IC卡與讀卡器通信順序圖

3 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)

3.1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)功能，選用的開發(fā)工具為Delphi7.0。上位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)非接觸式IC卡讀寫器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，控制讀寫器完成讀IC卡的操作，并接收IC卡的信息。上位機(jī)軟件功能主要有：上位機(jī)參數(shù)設(shè)置，記錄查詢，數(shù)據(jù)提取、保存等功能。上位機(jī)主程序流程圖如圖8所示［5］。上位機(jī)數(shù)據(jù)查看界面如圖9所示。

圖8 上位機(jī)流程圖

圖9 上位機(jī)數(shù)據(jù)查看界面

圖7 單片機(jī)與MFRC522連接圖

3.2 學(xué)生考勤終端

本次設(shè)計(jì)將學(xué)生終端設(shè)置為發(fā)送模式，發(fā)送采集到的學(xué)生信息，并將其通過12864顯示出來(lái)，同時(shí)將信息發(fā)送給教師考勤終端［6］。學(xué)生考勤終端主程序流程圖如圖10所示。

圖10 讀卡程序流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了IC卡和讀寫器之間數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸功能以及終端之間數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，在應(yīng)用中減少了繁瑣的布線工作。該設(shè)計(jì)中的上位機(jī)界面為工作人員提供了直觀的考勤監(jiān)測(cè)，并可以方便地在卡內(nèi)寫入設(shè)定人員信息，操作簡(jiǎn)單，使用方便，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

［1］ 沈宇超，沈樹群.射頻識(shí)別技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，1999（1）：4－5.

［2］ 姚潛鎮(zhèn).低功耗射頻IC卡讀寫器設(shè)計(jì)［J］.今日電子報(bào)，2006（12）：90－92.

［3］ 游戰(zhàn)清，李蘇劍.無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)理論與應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2004.

［4］ 馬秀麗.MIFARE非接觸式IC卡的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用淺析［J］.金卡工程，2005（3）：35－36.

［5］ 賀利芳，范俊波.非接觸式IC卡技術(shù)及其發(fā)展和應(yīng)用［J］.通信與信息技術(shù)，2003（7）：23－24.

［6］ 楊日魁，吳國(guó)治，吳平濤.IC卡考勤管理系統(tǒng)的選型指導(dǎo)［J］.電腦與電信，2006（2）：70－72.