基于Cortex-A53的實驗考勤系統的設計與實現

高宇鵬 昝鄉鎮 王希武 楊璐

摘要：針對目前多數高校實踐課考勤中手動統計數據以及錄入教務系統的工作量大、學生的實踐授課時間難統一等問題，借助學校Cortex-A53架構體系的ARM實驗教學平臺，構建了實驗考勤系統。系統功能分為系統設置、教師管理、學生考勤和考勤數據分析四大模塊，生成的考勤數據可以直接導入教務系統中。學生可以自主選擇實踐課的上課時間，系統自動統計數據并歸入對應班級。實踐表明，采用該系統發揮了學生的自主性、減輕了教師的工作量、提高了教師的工作效率。

關鍵詞：實驗考勤系統;Cortex-A53架構;手工統計數據;實踐課

中圖分類號：TN915.06-34;G64;TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8228（2020）07-67-05

0引言

近年來，高校不斷深化實踐教學改革，組建實踐教學團隊，實踐教學中逐步形成“以學生實踐操作為主，教師理論講授為輔。許多高校的課程設計由實踐教學團隊中的多位教師承擔，教師在安排實踐課程時，可能因為班級中部分學生的選修課時間段不同而難以在統一時間點上實踐課。考慮讓學生自主選擇上課時間，但是這對授課教師的要求就會更高，主要體現在兩個方面：一是必須要保證教學團隊的教學日程完全一致;二是對學生考勤的工作量增加了。以某校為例，該校的學生考勤方式主要采用記分冊手工考勤，授課教師按班級考勤，每學期結束后還需要將學生的考勤信息錄入教務系統中，如果學生上課自主選擇授課時間與授課教師，會極大的增加授課教師的工作量。

為了解決上述問題，我們開發了實驗考勤系統，以某校為例，借助校Cortex-A53架構體系的ARM實驗教學平臺，每學期初為每位學生發放一張考勤卡，學期末收回。學生在課前刷卡簽到，課后刷卡簽退，系統自動記錄學生的考勤信息，學期結束后，教師從數據庫中將學生的考勤信息按班級或按授課教師兩種方式導出至Excel表格，并將該Excel表導入學校的教務系統中，從而減輕授課教師的考勤工作量。

1系統關鍵技術

1.1 RFID技術

RF[D全稱為Radio Frequency Identification，是一種無線射頻識別技術。系統中使用的考勤卡為基于RFID技術的Ic卡，讀卡頻率為13.56M。完整的RFID系統應該由電子標簽、RFID讀寫器和控制終端三部分構成。電子標簽主要由天線和芯片兩部分組成，天線主要用于實現電子標簽和RFID讀卡器之間信息的傳遞通信，芯片用于存儲數據。讀寫器是RFID系統信息控制和處理中心，主要用來讀取電子標簽中芯片的數據。控制終端可以是PC機或者嵌入式計算機，主要用于存放數據庫和考勤系統的軟件部分。圖1為RFID系統的工作原理圖。

當電子標簽靠近讀寫器到達一定范圍之內，讀寫器就會給電子標簽發送固定頻率的電磁波信號，系統中采用的固定頻率為13.56M，電子標簽接收到頻率后，其內部的LC串聯諧振電路會產生電荷，當存儲電荷的電容兩端電壓達到2V時，電子標簽獲得的能量能維持其正常工作了凹，然后電子標簽將芯片存儲的數據和接收到的電磁波信號一起通過內部的天線發送給讀寫器，讀寫器接收到數據后，進行內部解碼獲得數據，并將數據通過串口傳送給控制終端。控制終端主要有普通PC機或嵌入式計算機。

1.2動態創建數據庫

在$5P6818開發板上移植數據庫難度較大，需要考慮版本是否匹配等各種因素，后期維護較為繁瑣。本系統開發中，采用Sqlite數據庫，數據庫的建立采用動態創建而不是移植。圖2描述了數據庫的動態創建過程，在啟動系統主界面后，首先進行數據庫和數據庫表的初始化業務，調用自己編寫的DBCon類來創建數據庫，創建過程中，首先檢測數據庫是否已創建，如果未創建則執行addDatabase函數進行創建，否則直接打開數據庫。創建數據庫表，數據庫表的創建與數據庫同理。

2系統分析與設計

2.1業務流程分析

實驗考勤系統的業務流程分析主要實現學生簽到業務，涉及的參與者主要有教師、學生和管理員。從圖3中可看出系統的業務流程主要分為四個階段，第一階段主要是管理員進行初始化系統設備工作和系統參數的設置等。第二階段主要是教師導入對應的班級，并將考勤卡的信息和學生進行一一的匹配，然后將考勤卡發放給學生。第三階段主要是學生上課和下課考勤簽到，學生在上課時不需要關注班級，只需要簽到即可，系統會自動的將學生的簽到信息匹配到對應的班級中。第四階段主要是管理員和教師進行考勤數據的統計分析，教師可以直接選擇對應的班級統計考勤信息，管理員可以按照學院、時間等方式統計學生的考勤信息。

2.2系統功能模塊設計

2.1節中詳細分析了實驗考勤系統的業務流程，通過對系統業務流程的分析，將系統的功能模塊劃分為系統設置、教師管理、學生考勤、考勤數據分析四個大的功能模塊。各個功能模塊又進行了子模塊的劃分。系統的功能結構圖如圖4所示。

系統設置由設備初始化、教師和班級信息設置、權限匹配和時間段設置子功能組成，主要作用是完成串口連接初始化、數據庫動態創建、教師和班級信息添加、教師管理對應班級的權限設置，上/下課考勤時間段的設置等。

教師管理由導入管理、導出管理、卡片分配和考勤監控子功能組成，主要作用是將學生的信息和13.56M的Ic卡號的信息導入數據庫中，為每位學生匹配一張Ic卡，在上下課的考勤過程中，教師進行監督防止學生代刷，然后按照我校教務系統中成績錄入格式要求，將學生的考勤數據導出到Excel表中，導入到教務系統中，取代手工統計學生的考勤信息。

學生考勤由上課簽到、下課簽退和考勤記錄功能組成，主要作用是完成上下課的簽到，可以查看自己本學期所有的考勤記錄。

考勤數據分析由班級統計分析、月統計分析、學期統計分析、正常考勤分析和未簽到統計子功能組成，主要作用是按照班級、學期等統計方式將學生的考勤情況以柱狀圖展現，篩選正常簽到的學生列表和未簽到的學生列表，為教師評定平時成績提供依據。