雙模式智能考勤系統的設計與實踐范文

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摘要：針對傳統課堂考勤機制的不足，設計了基于無線射頻識別技術和指紋識別技術的雙?？记谙到y．該系統采用RFID讀寫模塊，快速識別電子標簽從而獲取學生的姓名、學號和進出課堂等信息，從而實現快速考勤，提高考勤效率；同時為了保證考勤質量，可隨機抽檢學生進行指紋考勤以避免替點名的現象．系統采用STM32主處理器，通過考勤機讀寫考勤數據，然后通過無線與主機通信，對考勤數據進行處理，實現輕松考勤．

關鍵詞：射頻識別；考勤系統；STM32；指紋識別

引言

隨著物聯網技術的興起和考勤需求的增大，基于射頻識別技術（RFID）的考勤系統逐漸成為研究熱點．RFID是一種無線通信技術，可利用無線電訊號識別并讀寫目標數據．利用RFID讀寫器和非接觸式IC卡，無須物理接觸就能完成讀寫操作［1］．非接觸式IC卡具有安全性高、可靠性高等優點，每次需密碼驗證才可進行讀寫，且抗干擾能力強，不受外界惡劣環境影響，操作便捷，廣泛應用于物流的跟蹤與管理［2］．利用射頻識別技術進行學生考勤能有效提高考勤效率，簡化考勤方式．但是該考勤方式在帶來便利的同時，也存在一定的弊端．如：無法有效避免學生托人代上課、代簽到等現象．針對傳統的課堂考勤機制占用課堂時間長，以及無法避免替點名現象，設計了基于無線射頻識別技術和指紋識別技術的雙?？记谙到y．該系統采用RFID讀寫模塊，快速識別電子標簽從而獲取學生的姓名、學號和進出課堂等信息，從而實現快速考勤，提高考勤效率；同時為了保證考勤質量，可隨機抽檢學生進行指紋考勤以避免替點名的現象．系統采用STM32主處理器，通過考勤機讀寫考勤數據，然后通過無線與主機通信，對考勤數據進行處理，實現輕松考勤．

1系統方案設計

系統主要由主機和考勤機兩部分組成，無須教師操作即可完成整個考勤過程．主機設置在教室講臺上，主要負責考勤管理，并通過文件系統來管理大量考勤記錄數據，具有學生、教師考勤情況查看，教室課程表查看，人員錄入等功能；考勤機設置在教室門邊，主要負責考勤檢測，具有RFID或指紋識別兩種考勤方式，有課時，學生來到教室，RFID就可感應到電子標簽，并通過防碰撞檢測來識別當前正在通過的學生，即使有大批學生通過也不會識別錯誤，進而把考勤情況傳送給主機．每次上課前主機都會發送給考勤機考勤命令，并且實時接收考勤機傳送的課程考勤數據．教師可更改考勤方式，靈活選擇RFID（速度快，準確度較低）或指紋識別（速度慢，準確度高）來考勤［3］．每次使用主機前都要先用RFID刷卡來登陸主界面，若是教師登陸，則可以隨時查看該教師以往教過課程的所有學生考勤信息；若是學生登陸，則可以查看該學生以前上過課的考勤信息，讓教師和學生都能實時了解考勤情況．

2硬件電路設計

2．1RFID讀寫模塊與指紋識別

模塊RFID讀寫器選用飛利浦公司生產的MFRC522射頻讀寫芯片，采用其SPI接口，最高傳輸速率可達10Mbit／s．指紋識別模塊選用AS608指紋識別模塊，實現圖像處理、指紋特征生成、指紋特征匹配等，只需用串口發送特定格式的數據／指令包，即可獲取有關指紋識別的結果．

2．2ZigBee通信模塊

使用UART串口來進行STM32與CC2530間的數據傳輸，所有無線通信的任務都由CC2530來完成，ZigBee通信模塊參見文［4］．

2．3SD卡存儲模塊

SD卡存儲模塊的引腳與STM32的SDIO控制器引腳相連，其SDIO－CMD引腳用來傳輸命令與響應，SDIO－SCK用來提供時鐘，SDIO－D0～SDIO－D3用來傳輸數據．SD卡存儲模塊電路圖（略）．

2．4LCD顯示模塊

LCD顯示模塊選用3．2寸電阻觸摸屏，顯示屏驅動芯片為ILI9320，與STM32自帶的外擴存儲控制器（FSMC）驅動接口相連，利用硬件代替軟件可大大提高LCD讀寫速度，快速刷新LCD顯示界面；觸摸屏驅動芯片為XPT2046，驅動接口采用全雙工SPI串行總線接口，不僅占用STM32引腳較少，而且傳輸速度較快．3軟件程序設計

3．1主程序設計

主程序設計包括考勤機部分和主機部分．考勤機部分只負責對學生考勤，因而只需根據主機發送的命令來判斷是否需要考勤，并將考勤情況反饋給主機，而不需進行考勤信息管理，程序流程如圖1所示．主機部分與考勤機的功能不同，主機主要是由用戶操作，添加課程有關信息，并根據添加的課程信息來進行智能考勤管理［5］．其程序流程如圖2所示．由圖1可見，考勤機經過LCD、ZigBee、RFID、指紋識別、存儲器等模塊及文件系統初始化后即可進入主循環檢測．先是檢測有無接收到命令，若接收命令并執行后LCD顯示內容修改，則刷新標志位置1，再判斷是否將要上課，若有課，則根據設置的考勤模式（RFID或指紋識別）來檢測是否有學生來簽到，若有學生，則把情況反饋給主機，最后再由LCD刷新標志位來判斷是否需要刷新LCD顯示．由圖2可知，主機先是初始化，進入初始啟動界面，再讀取課程信息，若有課，則不斷接收并處理考勤機發送的考勤信息，然后檢測用戶是否登陸，若登陸，則根據用戶權限可執行不同的考勤管理功能．無論用戶是否登陸，主機都會實時檢測當前課程進行情況并接收和處理考勤信息．若是管理員，則可執行添加學生、教師、課程信息，也可錄入學生、教師、管理員IC卡和指紋信息；若是教師，則可查看教師相關課程考勤記錄信息，也可設置上課考勤模式及考勤機的開關；若是學生，則可查看學生相關課程考勤記錄信息．此外，還提供教室課程表等功能．

3．2子程序設計

子程序設計分別包括：RFID讀寫子程序、指紋識別子程序、無線數據接收子程序、文件系統讀寫程序等．3．2．1RFID讀寫子程序RFID讀寫器與IC卡的通訊流程．當檢測到有卡片靠近讀寫器時，先是進入復位應答，確定該卡片的類型，再通過防沖突機制從多張射頻卡中選出一張卡片進行操作，此卡片會返回被選卡片的序號，而其他未選中卡片則等待下一次的操作，然后選擇該卡片序列號，進行3次某扇區的密碼驗證后即可對該扇區的塊地址0－2進行16字節的讀、寫、加值、減值等操作，操作結束后可中止該卡片的操作，繼續操作下一張卡片．3．2．2指紋識別子程序指紋經獲取圖像并提取512KB特征模板后即可存于AS608的FLASH中，而此后若要驗證指紋是否匹配，只需提取當前用戶指紋特征，并搜索之前錄入的指紋庫信息（需設置搜索的起始和結束地址），進行匹配，返回搜索結果，即指紋庫中搜索到的相似度高的特征模板地址．3．2．3無線數據接收子程序無線通信數據收發是通過串口來實現的，接收數據可以采用串口中斷程序，減少CPU占用率，而且STM32中斷響應速度很快，可以迅速保護（恢復）現場，并進入（退出）中斷程序，特別是在接收大量數據時效果更為明顯．本設計接收程序開辟了一個接收數據緩沖區，并利用“＼r＼n”來判別單次接收是否結束，結束后給出接收完成標志，在未處理標志前不會再次接收數據，可以減少接收數據出錯率．3．2．4文件系統讀寫子程序本設計文件系統選用FATFS，該系統小巧、高效，專為小型嵌入式系統而設計，經簡單修改后可移植到51、PIC、AVR、ARM等各種單片機上，且與PC文件系統格式兼容，通過PC可清晰查看FATFS創建文件和寫入數據，便于調試．

4總結

利用RFID和指紋識別技術，基于STM32主控芯片對雙?？记诠芾硐到y進行了具體的設計．該系統具有考勤管理、人員錄入、學生管理、教師管理、課程錄入、課表查詢等主要功能，既可采用RFID實現快速考勤，提高考勤效率，又可采用指紋考勤進行抽檢，保證考勤質量．該系統的使用將會減少教師考勤所耗費的時間與精力，有助于提高課堂教學質量．

參考文獻：

［1］趙躍新．基于RFID技術的考勤管理系統設計與實現［D］．南昌：南昌大學，2007．

［2］邊紅麗．非接觸IC卡技術及應用漫談［J］．世界產品與技術，2000（9）：26－28．

［3］薛亞許，陳金玉．學校指紋考勤系統的設計與實現［J］．微型機與應用，2011（1）：83－84．

［4］段少雄，田捷，李恒華．高校指紋考勤系統的研究與設計［J］．計算機工程，2003（6）：37－41．

［5］陳蕾．單片機原理與接口技術［M］．北京：機械工業出版社，2012：45－46．

作者：陳華寶 周凱杰 蔣勁 單位：淮陰師范學院