楊盛博 遲耀丹 吳博琦

(吉林建筑大學(xué) 電氣與計算機學(xué)院,長春 130118)

基于Wi-Fi的無線傳輸技術(shù)的校園考勤系統(tǒng)是一個集管理和安全為一體的系統(tǒng),具有統(tǒng)計與分析學(xué)生出勤率,生成數(shù)據(jù)表的功能，是保障校園安全, 實現(xiàn)學(xué)生智能考勤，保證學(xué)生上課出勤率，提高教學(xué)質(zhì)量與效率的有效方法.本系統(tǒng)如能實現(xiàn)，對于解決學(xué)工管理人員不足，監(jiān)控不到位的現(xiàn)狀是一個好的解決途徑.

1 校園考勤系統(tǒng)硬件搭建

1.1 指紋采集與存儲

校園考勤系統(tǒng)硬件電路如圖1所示,其中,指紋采集電路采集人體指紋信息.人體指紋的幾何特性為:

(1) 空間上嵴凸峪凹,嵴嵴相交,相連,分開,會表現(xiàn)特定幾何圖案.

(2) 嵴和峪的導(dǎo)電性不同,與空氣之間形成的介電常數(shù)不同.

(3) 嵴和峪著力在水平面上時，對接觸面的壓力不同,因此對波的阻抗不同.

根據(jù)指紋信息特性,電容C13,C14,C15,C16,C17,C18通過改變介電常數(shù),改變電容大小,完成指紋信息的采集工作[1].

電容C10與電源相連,由電源供電,實現(xiàn)指紋信息采集電路的開關(guān)控制和時間調(diào)節(jié)作用.

圖1 校園考勤系統(tǒng)硬件電路Fig.1 Hardware circuit of campus attendance system

圖2 指紋采集與存儲流程圖Fig.2 Fingerprint collection and storage flow chart

圖3 指紋識別程序流程Fig.3 Procedure for fingerprint identification

指紋采集及存儲流程如圖2所示，考勤系統(tǒng)采用1∶1的指紋模板匹配方式,對于采集的指紋進行質(zhì)量檢測.完成學(xué)生考勤工作[2].不合格,則回到指紋采集環(huán)節(jié)重新輸入;合格,則進行數(shù)據(jù)存儲,與學(xué)生信息匹配并對應(yīng)匹配號i,登錄成功.將匹配號進行加一指紋采集;最后一個學(xué)生指紋采集完成后,指紋采集結(jié)束.

1.2 指紋識別

指紋識別流程見圖3.指紋識別過程是采集學(xué)生指紋,將該指紋與指紋模板進行對比,確定學(xué)生身份,記錄學(xué)生出勤情況.對指紋的紋型進行比對,成功則為實到,封裝成幀,傳輸至控制系統(tǒng);失敗直接結(jié)束.

2 Wi-Fi無線傳輸

2.1 無線傳輸技術(shù)的選擇

短距離無線傳輸技術(shù)包括藍(lán)牙技術(shù)、Zigbee技術(shù)、超寬帶技術(shù)和Wi-Fi技術(shù)等.無線傳輸技術(shù)傳遞,交換和處理感知層獲取的信息,組建網(wǎng)絡(luò)平臺,實現(xiàn)廣泛和高效的互聯(lián)功能,解決網(wǎng)絡(luò)傳輸漏洞[3].無線傳輸技術(shù)主要包括:

(1) 藍(lán)牙技術(shù)有效融合計算機技術(shù)和通信技術(shù),采用跳頻降低同一頻段其他信號干擾.

(2) ZigBee技術(shù)的物理層和MAC層遵循IEEE802.15.4協(xié)議,應(yīng)用層按用戶實際需求自行設(shè)計和開發(fā).

(3) 超寬帶技術(shù)利用無線載波通信傳輸,具有低功耗、低復(fù)雜度和對信道衰落不敏感的發(fā)射和接收,可實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸.

(4) Wi-Fi技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)無線傳輸標(biāo)準(zhǔn)的總稱,是實現(xiàn)自建無線局域網(wǎng)所青睞的技術(shù).

結(jié)合這幾種無線傳輸技術(shù)電波覆蓋范圍,信號傳輸距離,速度等優(yōu)勢,同時克服多點支持能力差,帶寬窄等問題,本文選用Wi-Fi技術(shù)完成校園考勤系統(tǒng)的研究.

2.2 Wi-Fi無線傳輸技術(shù)電路搭建

Wi-Fi無線傳輸電路如圖4所示.無線單片機系列芯片LM12L454在電路中起連接校園無線網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi的作用,電源供電開關(guān)晶振器在電路中起濾波作用,內(nèi)存收發(fā)器以其具有集成增強型工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8位80C51微控制器內(nèi)核、32或64或128KB的Flash內(nèi)存、8KB的RAM等特點，在電路中起為電路搭建存儲空間的作用[4].

圖4 Wi-Fi無線傳輸電路Fig.4 Wi-Fi wireless transmission circuit

圖5 指紋傳輸流程圖Fig.5 Fingerprint transmission flow chart

2.3 Wi-Fi無線傳輸程序

指紋傳輸程序流程如圖5所示,指紋存儲模塊接收從指紋機采集指紋信息.數(shù)字統(tǒng)計裝置統(tǒng)計出勤人數(shù),將這些信息用Wi-Fi打包上傳至控制系統(tǒng)[5].經(jīng)接口A0和A1,將時間數(shù)據(jù)信息發(fā)送到控制系統(tǒng).

使用單片機在路由器節(jié)點,對考勤數(shù)據(jù)采集節(jié)點編入代碼,加入無線網(wǎng)絡(luò)程序為：

ORG 0100H

ZDO_Wi-FiNet(unsigned char log_Mod,devInitial_Modes_t Initial_Mode,unsigned char beginOrder,unsigned char mainframeOrder)

{devStatus=DEY_COOL_STARTING;

Ret_zg=NAME_Network Formed;

Request(zg_ConfigPingID,zg_DefaultAlleywayList,zg_DefaultBeginningScanDuration,BeginOrder,MainFrame Order,zg_False);

}

{devStatus=DEY_NXK_DISC;

Ret_zg=NAME_NetworkDiscoedRequest(zg_DefaultAlleywayList,zg_DefaultBeginningScanDuration);

}

3 控制系統(tǒng)

3.1 控制系統(tǒng)電路搭建

控制系統(tǒng)電路圖如圖6所示，實現(xiàn)編譯文件接收、數(shù)據(jù)采集與存儲、采用射頻接發(fā)模塊、Wi-Fi無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等.輸入信號RXIN將數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)電容C5從接口IN7輸入CC2430芯片中,芯片接口IN3,IN4,IN5和IN6分別與電容C1,C2,C3和C4相連,共同接入5V電源中,用來為電源隔直流電流,通交流電流.電源通電時,經(jīng)過電阻R1連接START接口,芯片開始工作.晶體振蕩器X2在電路中濾波,輸入信號RXIN在CC2430芯片中經(jīng)過接口ADD,ALE,2-MSB等轉(zhuǎn)換,從2-1MSB接口經(jīng)電容C12和C13傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中.控制系統(tǒng)主要由CC2430,外圍電路和天線等構(gòu)成,CC2430在單個芯片上整合Wi-Fi射頻前端,內(nèi)存和微控制器.

控制系統(tǒng)采用FT-232-RL芯片80C528，控制系統(tǒng)外圍電路FT-232-RL如圖7所示,電路完成單片機與電腦串口間的通信.天線接收射頻卡的響應(yīng)信號經(jīng)過天線匹配電路送到RXIN引腳P3.2和P3.3,芯片80C528內(nèi)部接收緩沖區(qū)對信號檢測和解調(diào),實現(xiàn)TTL電平與計算機USB接口之間的轉(zhuǎn)換.晶體振蕩器X1在電路中濾波,其兩端分別與電容C1和C2相連,經(jīng)C1和C2之后接地.接口P1.3,P1.4,P3.0,P3.1,P1.6,P1.7與電阻R1,R2,R3,R4,電感L2,L3,L4,L5,電容C3,C4,C5,C8,C9,C10共同組建了輸出信號放大電路,將采集結(jié)果放大顯示.信號經(jīng)接口P0.3,P0.4,P0.5,P0.6,P0.7,EA,ALE和PSEN經(jīng)電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路整合后由接口RST傳送到控制系統(tǒng)界面上.

圖6 控制系統(tǒng)電路圖Fig.6 Control system circuit diagram

圖7 芯片外圍FT-232-RL電路Fig.7 The peripheral FT-232-RL circuit of chip

3.2 控制系統(tǒng)程序流程設(shè)計

圖8 控制系統(tǒng)接收文件流程圖Fig.8 Control system receiving file flow chart

接收文件程序流程如圖8所示，控制系統(tǒng)軟件客戶端能實時監(jiān)控各節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù),根據(jù)各個節(jié)點反饋信息讓管理者了解學(xué)生在課堂上的出勤情況.教師均可將課堂的指紋簽到數(shù)據(jù)信息存入到數(shù)據(jù)庫中,生成EXCEL表格，進而統(tǒng)計學(xué)生的課堂出勤情況[7].采用指紋識別并存儲、傳輸設(shè)備,實現(xiàn)全智能化的學(xué)生考勤管理.控制系統(tǒng)接收文件,可選擇打開或保存.打開,統(tǒng)計接收數(shù)據(jù);保存,再打開,統(tǒng)計數(shù)據(jù).將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng),路由器節(jié)點和考勤數(shù)據(jù)采集節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò),通過指紋采集器把讀取得到的考勤數(shù)據(jù)通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到控制系統(tǒng)[8].由路由器節(jié)點或網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點接收數(shù)據(jù),上傳控制系統(tǒng).

4 結(jié)論

綜上所述,運用無線傳輸技術(shù)對大學(xué)校園學(xué)生上課的出勤情況進行考勤管理,在服務(wù)器端系統(tǒng)獲取學(xué)生簽到指紋信息,經(jīng)過無線傳輸技術(shù)、指紋圖譜技術(shù)、數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)等,建立校園考勤系統(tǒng).實現(xiàn)學(xué)生智能考勤,在高校校園考勤方面,有非常大的使用價值和參考價值.

參 考 文 獻(xiàn)

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[2] 張浩.基于無線傳輸技術(shù)的振動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].中國科技信息,2016(7):50-51.

[3] Ki Yong Jeon,Sung Ho Cho.Performance of RFID EPC C1 Gcn2 Anticollision in Multipath Fading Environments[M].Second International Conference on Communication Theory,Reliability,and Quality of Service,2009.

[4] 周寶建.指紋識別在高職學(xué)生考勤管理中的應(yīng)用[J].長沙鐵道學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版),2013,14(2):242-243.

[5] 吳賢平.基于校園網(wǎng)身份管理的指紋考勤系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].制造業(yè)自動化,2011,33(12):141-144.

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