畢克玲

[摘要]基于Zigbee技術(shù)的學(xué)生考勤系統(tǒng)是一種利用RFID技術(shù)獲取學(xué)生信息，以Zigbee無(wú)線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)的多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享、傳輸、判斷、預(yù)處理的低功耗、高效率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。使用手機(jī)實(shí)時(shí)接收統(tǒng)計(jì)學(xué)生出勤信息數(shù)據(jù)，并配合上位機(jī)配套管理軟件對(duì)信息進(jìn)行處理。

[關(guān)鍵詞]Zigbee；無(wú)線多點(diǎn)通信；考勤系統(tǒng)；RFID卡

[DOI]1013939/jcnkizgsc201619068

近些年來(lái)，通信技術(shù)快速發(fā)展，高校的信息化管理也進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期。智能化的學(xué)生考勤方法也越來(lái)越多。使用RFID射頻識(shí)別技術(shù)獲取學(xué)生的個(gè)人信息，利用Zigbee這種便宜、低功耗的近距離無(wú)線組網(wǎng)通信技術(shù)，將獲取的信息上傳到上位機(jī)，上位機(jī)根據(jù)關(guān)鍵字的信息自動(dòng)對(duì)各系部學(xué)生的出勤進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并通過手機(jī)App可以實(shí)時(shí)查看學(xué)生的出勤記錄。通過這種方式可以大大提高學(xué)生的出勤管理效率。目前大多數(shù)學(xué)校教師上課都是通過人工考勤的方式，這種考勤方式會(huì)浪費(fèi)一定的寶貴的課堂時(shí)間，縮短了老師和學(xué)生溝通交流的機(jī)會(huì)，而且還需要期末人工統(tǒng)計(jì)學(xué)生的出勤情況，比較麻煩。基于Zigbee技術(shù)的學(xué)生考勤系統(tǒng)可以解決上述的問題，各教室只需安裝RFID讀卡電路和Zigbee節(jié)點(diǎn)即可，教室中不需要有計(jì)算機(jī)，就可正常地進(jìn)行工作。

1相關(guān)應(yīng)用

學(xué)生考勤時(shí)全用RFID卡。RFID是一種通過無(wú)線電訊號(hào)自動(dòng)識(shí)別特定目標(biāo)并進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的短距離通信技術(shù)。它的應(yīng)用很廣泛，可以是學(xué)校圖書館、考勤系統(tǒng)、食品安全溯源等。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)有很多種，通過各方便比較本系統(tǒng)使用RFID技術(shù)進(jìn)行通信，幾種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)單比較如下。

短距離傳輸技術(shù)比較如下：

2系統(tǒng)的運(yùn)行流程圖

本考勤系統(tǒng)主要用于學(xué)生的打卡記錄，每一次打卡操作后，先進(jìn)行尋卡，然后將卡片上的數(shù)據(jù)通過Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送給服務(wù)器，判斷卡片的操作是否正常，若正常則進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄。如圖1所示。

硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1RFID讀卡器

這是整個(gè)考勤系統(tǒng)的一個(gè)主要設(shè)備，讀取學(xué)生的信息數(shù)據(jù)，記錄學(xué)生的出勤情況。RFID卡（Radio Frequency Identification）：射頻識(shí)別，又稱為“無(wú)線射頻識(shí)別”，可通過無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)須識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。

2Zigbee節(jié)點(diǎn)

由協(xié)調(diào)器、路由器和終端組成一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；Zigbee這一名稱是根據(jù)蜜蜂的八字舞得來(lái)的，由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來(lái)和伙伴之間傳遞花粉的方位信息，是一種非常優(yōu)化的通信網(wǎng)絡(luò)。它的特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。鑒于這種發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)了Zigbee技術(shù)，是基于IEEE80 1 4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)協(xié)議。

3服務(wù)器（上位機(jī)）

上位機(jī)通過串口與Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)相連，傳遞學(xué)生考勤信息，并保存在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中。4系統(tǒng)的軟件組成

1上位機(jī)程序

使用QTC++完成上位機(jī)的編寫實(shí)現(xiàn)學(xué)生、教師的信息管理，完成考勤任務(wù)的統(tǒng)計(jì)。Qt是Trolltech公司的一個(gè)產(chǎn)品。Qt是一個(gè)多平臺(tái)的C++圖形用戶界面應(yīng)用程序框架。它提供給應(yīng)用程序開發(fā)者建立圖形用戶界面應(yīng)用程序所需的所有功能。Qt是完全面向?qū)ο蟮?，它很容易擴(kuò)展，并且允許真正的組件編程。

1手機(jī)App程序

使用Java語(yǔ)言編寫。Java簡(jiǎn)單易學(xué)，是一種速度快的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，計(jì)算不復(fù)雜，可以繼承C++的一些特點(diǎn)，并且可以在不同的操作系統(tǒng)上運(yùn)行，與計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

使用SQLite進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的管理，它是遵守ACID的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，在嵌入式系統(tǒng)中使用較多，占用資源少，與多種程序語(yǔ)言結(jié)合緊密，處理速度快。

5考勤系統(tǒng)的驗(yàn)證

驗(yàn)證方法：使用PC機(jī)一臺(tái)，1個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，2個(gè)終端節(jié)點(diǎn)模擬教室位置進(jìn)行打卡。為測(cè)試融合后網(wǎng)絡(luò)的可靠性，采取在2個(gè)不同位置同時(shí)打卡的方式進(jìn)行，后臺(tái)成功地在不同位置、同一時(shí)間收到數(shù)據(jù)并將考勤數(shù)據(jù)成功保存至數(shù)據(jù)庫(kù)?？梢院芎玫赝瓿蓪W(xué)生的信息考勤，教師的授課信息管理，大大簡(jiǎn)化了學(xué)生的出勤管理。

參考文獻(xiàn)：

[1]王小強(qiáng)，歐陽(yáng)強(qiáng)，黃寧琳，等Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[2]李文仲，等PIC單片機(jī)與Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)戰(zhàn)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[3]無(wú)線龍物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)系類教材：Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原理[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2011.

[4]CC2530 Datasheet [Z].Texas Instruments Incorporated，2007

[5]夏繼強(qiáng)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.

[6]童長(zhǎng)飛8051系列單片機(jī)開發(fā)與C語(yǔ)言編程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005

[7]孫鑫，余安萍VC++深入詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.