基于單片機技術的非接觸式IC卡考勤機設計研究

張鳳濤

(吉林工程技術師范學院信息工程學院，吉林 長春 130052)

隨著IC卡應用的發展，非接觸式IC卡必將代替接觸式IC卡占據主流地位。與接觸式IC卡相比，非接觸式IC卡具有耐用、方便、迅速、安全等優點，只需要IC卡在天線的感應區內，進行讀寫數據操作更可靠。因此，把非接觸式IC卡應用于門禁考勤系統中，極大地方便了企事業單位的管理，考勤快速及時準確。

我校設立了大學生科技創新實驗室，采用開放式管理，學生出入簽到的方法所帶來的低效率的弊病越發明顯。若每個學生都有一張非接觸式IC卡作為其身份的標識，IC卡內數據區，能夠記錄該學生的學號、姓名、班級等信息，學生出入時間由考勤機記錄和存儲，隨時由上位機讀取出入記錄，并方便對學生進入實驗室學習時間的統計，為學生平時表現和綜合成績評定提供有力的參考依據。

本設計中的學生考勤機應包含以下三個主要部分:PC管理終端、發卡機終端、考勤機終端。本文將圍繞這三部分分別給出設計方案。

PC管理終端設計方案

根據功能要求，PC管理終端能夠進行發卡、掛失、回收、考勤信息監測、存儲與統計等操作。采用VB 6.0以及SQL2000數據庫系統作為軟件開發平臺，并采用串口通信技術進行與發卡機終端和考勤機終端進行數據通信，完成相應的操作。下面給出學生考勤管理系統的設計方案圖。

學生考勤管系統除了能夠發出相應指令，還需獲得下位機給予的信息反饋，在正常工作狀態和故障狀態下給予一定的信息提示，方便操作者查看。后臺數據庫存儲和統計是PC管理終端的突出功能，也是PC端VB 6.0以及SQL2000數據庫等高級語言的優勢所在，應充分利用這一優勢，開發更多的統計功能。

發卡機終端的設計方案

發卡機工作電路正常工作功耗＜1W，待機功耗＜0.2W，因此，發卡機通過USB轉串口芯片，用一條USB數據線與PC管理終端相連，既能夠達到通信的目的，同時可以通過PC的USB口為發卡機供電，真正達到節約資源的目的。發卡機將根據上位機的指令完成空卡檢測、獲取ID、數據寫入、數據讀出、驗證版權等操作，并回饋操作結果或狀態，所以這些工作由射頻天線對非接觸式IC卡進行操作。

考勤機將完成對學生IC卡內信息、刷卡時間、出入狀態等信息進行讀取、整理、顯示、存儲、發送給PC管理終端進行實時監測等功能。為操作方便，通信模塊采用無線通信方式，在有效的通信距離內隨時監測學生考勤記錄，任意時刻向考勤機發出時間同步、讀出所有、記錄清空、卡掛失等操作指令，更方便便攜式PC的應用，所以給出如下圖所示的設計方案。

其中存儲器采用AT24C512型號的I2C接口的EEPROM存儲器，每片存儲容量可達64K字節，10000次擦除，存儲100年的使用壽命;時鐘芯片采用DS1302芯片，時間準確，誤差小，采用備用電池可在掉電的情況下保證時間繼續;顯示裝置采用12864G－1016－PC液晶模塊，具有帶中文字庫，3.3V或5V可選，超薄，背光，功耗低等特點，在學生刷卡時用以顯示卡內的信息、出入狀態或時間等信息，方便學生自行信息校對及合理掌握作息時間;通信部分采用CC1100/CC1101無線模塊，采用TI公司的高性能CC1101無線通信芯片，433MHz免費ISM頻段免許可證使用，提供多達256個信道，低功耗工作，直線傳輸距離可達200米，串口TTL通訊方式，透明傳輸，可以單片機直接相連。

射頻天線的設計方案

無論是發卡機或是考勤機都缺少不了射頻天線部分，它是單片機操作非接觸式IC卡的媒介。MF RC522是應用于13.56MHz非接觸式通信中高集成度的讀寫卡芯片，是NXP公司針對“三表”應用推出的一款低電壓、低成本、體積小的非接觸式讀寫卡芯片，是智能儀表和便攜式手持設備研發的較好選擇。它與單片機間通信采用連線較少的串行通信，且可根據不同的用戶需求，選取SPI、IIC或串行UART模式之一(本設計方案采用SPI)，有利于減少連線，縮小PCB板體積，降低成本。

非接觸式IC卡的選擇

非接觸式IC卡采用Philips Mifare 1 S50卡，該卡包含16個扇區，每個扇區有3個數據塊和1個加密塊，每塊可存儲128位(16字節)的信息。該卡工作在13.56MHZ、讀寫時間1－2MS，讀寫距離小于10cm，擦寫次數大于100000次，數據保存時間大于10年，在電子錢包，食堂消費，公交儲值卡，門票消費防偽，員工考勤防偽，產品防偽，游樂場消費、企業/校園一卡通、高速公路費、停車場、小區管理等場合均有應用。

結束語

市場上非接觸式IC卡考勤機、門禁機、收費機已經大量涌現，本文針對開放性實驗室的管理給出了有針對性、專用性的學生考勤機設計方案，旨在進一步加強學校對學生的管理，方面管理人員的工作，同時為給予學生成績的綜合評定提供有力的統計數據支持。在這里也希望本文能夠給予更多的人設計專用性非接觸式IC卡的讀寫系統提供一定的參考價值。

［1］劉少君基于非接觸式IC卡的中文考勤機的設計.中原工學院學報，2005.

［2］鄔依林基于非接觸式IC卡收費機的設計.廣東教育學院學報，2004。

［3］張鳳濤醫保新型多功能讀卡器系統的設計.現代營銷，2012.