學生實驗環(huán)節(jié)考勤管理系統(tǒng)的設計實現(xiàn)

魏明哲，王麗俠，唐萬偉

（唐山學院 信息工程系，河北 唐山063000）

1 系統(tǒng)設計方案

實驗室考勤管理系統(tǒng)包括多個學生考勤終端和一個教師數(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

設計中采用一個試驗臺配備一臺學生考勤終端的方式，通過選擇設置功能，將部分學生考勤終端設置為中間節(jié)點數(shù)據(jù)收發(fā)端，使這部分學生考勤終端兼具考勤功能和無線數(shù)傳中間節(jié)點功能，結合教師數(shù)據(jù)采集終端，構成樹形組網(wǎng)結構，實現(xiàn)學生實驗考勤和教師數(shù)據(jù)收集的功能。由于每個無線模塊最多接收6通道的信息，所以每個學生考勤終端就需要設置一個開關，用來設置其無線模塊的發(fā)送或接收模式，即設置該模塊是作為終端節(jié)點還是中間節(jié)點。由于每個學生考勤終端基本一樣，選用兩個學生考勤終端（即學生考勤終端1和學生考勤終端2）來代表所有學生考勤終端，設計一個教師數(shù)據(jù)采集終端，以便與兩個學生考勤終端之間進行通信。

系統(tǒng)總體設計框圖如圖2所示。

圖2 設計總體框圖

1.1 學生考勤終端

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

圖3 學生考勤終端總結構框圖

1.1.1 學生信息采集讀寫模塊

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

1.1.2 學生信息顯示模塊

此部分采用LCD12864液晶顯示模塊對刷卡采集的學生信息進行顯示。

1.1.3 數(shù)據(jù)無線傳輸模塊

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

1.1.4 其他外圍電路

包括蜂鳴報警模塊、復位控制模塊、開關及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機組成。教師接收數(shù)據(jù)終端結構框圖如圖4所示。

圖4 教師接收數(shù)據(jù)終端結構框圖

1.2.1 教師終端數(shù)據(jù)收發(fā)模塊

此部分以單片機作為主控模塊，控制無線收發(fā)模塊無線接收來自學生考勤終端的數(shù)據(jù)，并通過串口實現(xiàn)與PC機之間的數(shù)據(jù)通信。

1.2.2 上位機

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

2 關鍵技術解決方案

2.1 無線傳輸模塊

本次設計選用NRF24L01無線收發(fā)模塊作為數(shù)據(jù)的無線傳輸部分。由于利用了無線模塊，學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。

在進行本部分硬件連接時，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電平轉換芯片進行轉換后再與之相連接。模塊連接方式如圖5所示［3］。

圖5 無線收發(fā)模塊電路圖

2.2 IC卡讀卡模塊

本設計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)軟件程序設計

3.1 上位機軟件設計

本設計上位機軟件在PC機上實現(xiàn)功能，選用的開發(fā)工具為Delphi7.0。上位機主要實現(xiàn)與下位機非接觸式IC卡讀寫器之間進行數(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。上位機軟件功能主要有：上位機參數(shù)設置，記錄查詢，數(shù)據(jù)提取、保存等功能。上位機主程序流程圖如圖8所示［5］。上位機數(shù)據(jù)查看界面如圖9所示。

圖8 上位機流程圖

圖9 上位機數(shù)據(jù)查看界面

圖7 單片機與MFRC522連接圖

3.2 學生考勤終端

本次設計將學生終端設置為發(fā)送模式，發(fā)送采集到的學生信息，并將其通過12864顯示出來，同時將信息發(fā)送給教師考勤終端［6］。學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 結語

本設計實現(xiàn)了IC卡和讀寫器之間數(shù)據(jù)的無線傳輸功能以及終端之間數(shù)據(jù)的無線傳輸，在應用中減少了繁瑣的布線工作。該設計中的上位機界面為工作人員提供了直觀的考勤監(jiān)測，并可以方便地在卡內寫入設定人員信息，操作簡單，使用方便，具有一定的實際應用價值。

［1］ 沈宇超，沈樹群.射頻識別技術及其發(fā)展現(xiàn)狀［J］.電子技術應用，1999（1）：4－5.

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

［3］ 游戰(zhàn)清，李蘇劍.無線射頻識別技術理論與應用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2004.

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

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

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