基于射頻卡的考勤辦公系統的設計與實現

張 瑜

（日照廣播電視大學，山東 日照 276826）

考勤辦公管理系統是企事業單位的一個重要的組成部分，它對提高本單位的工作效率，展現本單位的現代管理風貌起了很大的作用.近幾年，隨著射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）的發展，考勤、公告等辦公系統也需要不斷研發新的功能才能適應企業發展的要求.為此筆者設計了一個基于射頻卡的考勤辦公系統.該系統易學易用，權限分明，數據安全.能簡易方便的管理員工考勤、請假等方面的事務.

1 系統設計

系統整體框架圖如圖1所示.

圖中基于射頻識別技術的多個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，發送確認信息給各個刷卡器，并在刷卡器上出現相應的聲光反應.PC機將卡號和上班時間通過考勤系統計入數據庫進行考勤信息管理.

圖1 系統總體框架

1.1 射頻刷卡器

本系統中刷卡器采用了8052兼容單片機華邦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串口發送給上位機.刷卡器可以分為電源、晶振、復位電路、TTL－485轉換電路、ID卡讀取電路以及其他電路等單元模塊［1－2］.

電源電路設計采用了7805電源芯片，該芯片允許的最大輸入電壓為35V，滿足大多數電源適配器的輸出電壓，適應范圍比較廣.只需簡單的外圍電路就能實現5V的穩壓輸出，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；內置短路電流限制電路和溫度過熱保護電路，如果出現過熱或者過流，芯片會自動降低輸出電流甚至關斷輸出以保護芯片不被燒毀，可靠性比較高，是一款應用比較廣泛的電源芯片.7805的封裝類型有TO－220和D－PAK，本設計采用的是TO－220封裝形式.為了避免將錯誤極性的電源加到7805電源芯片上而燒壞芯片，該設計中采用的1N4007是一款快速恢復整流二極管軸線引線式封裝.保險絲主要是實現過流保護.

該設計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］設計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，而該模塊與單片機的通訊接口采用該公司的韋根26協議［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與單片機通過韋根協議進行通訊，將卡號傳輸給單片機，3號引腳CS與單片機的INT0引腳相連，每個位的傳輸都會引起單片機的外部中斷，并在其中斷服務程序中將該位的數據存到單片機的緩存區中.15號和16號引腳接外部的感應線圈.

設計采用的LD001－W模塊與單片機的通訊采用的是韋根26協議，該協議是長春力得公司在標準韋根26協議的基礎上改進而來.該協議的基本內容為:

（1）韋根數據輸出的基本概念

DATA0為低電平，DATA1為高電平時，當前傳輸的位為0，而DATA0為高電平，DATA1為低電平時，當前傳輸的位為1.

（2）韋根26位輸出格式

第一位是2－13位的偶校驗位；第二十六位是14－25位的奇校驗位.

（3）韋根26的接收格式

韋根的接收對時間的實時性要求比較高，如果用查詢的方法接收會出現丟幀的現象:假設查詢到DATA0為0，DATA1為1時，主程序正在指向其他任務，等主程序執行完該任務時DATA0變成1，DATA1變成0了，這樣讀出的卡號肯定奇偶校驗通不過，所以表現出CPU接收不到ID模塊發送的卡號了.唯一的辦法是在外部中斷里接收每個位［4］.

（4）奇偶校驗

奇偶校驗是一種校驗代碼傳輸正確性的方法，是所有校驗算法中最簡單的方式.根據被傳輸的一組二進制代碼的數位中“1”的個數是奇數或偶數來進行校驗.采用奇數的稱為奇校驗，反之，稱為偶校驗.采用何種校驗是事先規定好的.通常專門設置一個奇偶校驗位，用它使這組代碼中“1”的個數為奇數或偶數.若用奇校驗，則當接收端收到這組代碼時，校驗“1”的個數是否為奇數，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機軟件編程及調試

上位機軟件是本系統的重要實現平臺，本設計采用DELPHI編程環境實現上位機軟件的編寫、調試.分為兩大部分［2－5］:

（1）監控軟件.主要面向系統管理員使用，實現對刷卡情況的監控，并將卡號寫入數據庫.

（2）數據庫軟件.實現考勤信息的錄入，修改，刪除，請假管理等.

上位機軟件從技術方面主要分為兩大部分.

（1）數據庫操作部分.本設計采用的數據庫是SQL server 2000，主要操作是數據庫的連接、查詢、刪除、編輯、請假管理等.

（2）串口通訊部分.這部分實現與刷卡器的通訊，獲得卡號及考勤時間.

本文著重介紹與485串口刷卡器的通訊.

由于PC機是RS232串口，在進行RS485通訊時，首先要進行RS232與RS485轉換，設計采用了STM485S型號的轉換器.

實現485通訊的前提是制定通訊協議，考慮到多個刷卡器與PC機通訊的及時性，因此，在制定通訊協議時，基于MODBUS協議進行了適當的修改.

主從式485通訊協議數據格式［6］:

長度＋分機號＋命令碼＋幀數據＋XOR

長度:1字節，為除校驗字節的所有數據長度（包括自身），

分機號:1字節，分機的地址；

命令碼:1字節，命令格式:

0x00:從機沒有數據；

0xFF:從機有數據；

0x01:數據接收成功；

0x02:重復簽退；

0x03:卡號異常；

0x04:未注冊手機；

0x05:無數據；

0xF1:數據地址錯誤，結束；

0xF2:校驗錯誤，重試；

0xF3:校驗錯誤，結束；

幀數據:n字節，幀數據可以為空；

XOR:1字節，異或校驗位；

主從式485通訊協議:

從機正常狀態應處于接收地址狀態（SM＝1）；

主機發送地址幀（MARKPARITY）；

主機進入數據接收狀態（SP＿PARITY）；

所有從機收到地址幀，地址核對正確的從機進入接收數據狀態（SM＝0）；并根據數據格式，發送信息到主機；

主機收到返回數據時:

如果校驗錯誤，返回校驗錯誤命令（0xF2）；

如果校驗成功，進一步判斷地址是否正確，若地址錯誤則返回地址錯誤命令（0xF1）；否則有數據讀取卡號返回（0x01或0x02或0x03或0x04），無數據返回（0x05）；

從機收到返回數據時:

如果校驗錯誤，要求重新刷卡.

如果校驗正確，當命令字為（0xF2）時，保存數據.否則，本次通訊結束.

功能測試界面如圖5、圖6所示.

圖5 請假處理界面

圖6 統計報表界面

2 結束語

本文設計的基于485通訊的射頻卡刷卡考勤系統，能與多個刷卡器通訊，實現了考勤信息的自動化管理.且該系統具有準確快捷、易于擴展等特點.

［1］蔣皓石，張成，樸嘉宇.無線射頻識別技術及其應用和發展趨勢［J］.電子技術應用，2005（5）:56－58.

［2］桑靜.基于射頻識別卡的學生考勤系統的設計與實現［D］.蘇州:蘇州大學，2007.

［3］徐麗華.射頻識別卡讀寫模塊的設計與應用［D］.蘇州:蘇州大學，2005.

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

［5］凌國平.如何提高測控系統中RS485通信的可靠性［J］.儀器儀表學報，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中的應用［J］.微型電腦應用，2002，18（5）:21－23.