學生實驗環節考勤管理系統的設計實現

魏明哲，王麗俠，唐萬偉

（唐山學院 信息工程系，河北 唐山063000）

1 系統設計方案

實驗室考勤管理系統包括多個學生考勤終端和一個教師數據采集終端。考勤管理系統的總體框圖如圖1所示［1］。

圖1 考勤管理系統總體框圖

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點數據收發端，使這部分學生考勤終端兼具考勤功能和無線數傳中間節點功能，結合教師數據采集終端，構成樹形組網結構，實現學生實驗考勤和教師數據收集的功能。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送或接收模式，即設置該模塊是作為終端節點還是中間節點。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，設計一個教師數據采集終端，以便與兩個學生考勤終端之間進行通信。

系統總體設計框圖如圖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、數據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模塊的數據傳輸，接收上位機發出的指令，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 數據無線傳輸模塊

此部分利用NRF24L01＋無線收發模塊實現終端之間的數據通信。

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 教師數據采集終端

教師數據采集終端主要由教師終端數據收發模塊和PC機組成。教師接收數據終端結構框圖如圖4所示。

圖4 教師接收數據終端結構框圖

1.2.1 教師終端數據收發模塊

此部分以單片機作為主控模塊，控制無線收發模塊無線接收來自學生考勤終端的數據，并通過串口實現與PC機之間的數據通信。

1.2.2 上位機

與教師終端數據收發模塊之間通過串口進行數據傳輸，并編寫上位機界面，完成考勤數據的實時采集和查閱，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無線收發模塊作為數據的無線傳輸部分。由于利用了無線模塊，學生考勤終端與教師考勤終端的數據傳輸變得更加便捷。

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機上實現功能，選用的開發工具為Delphi7.0。上位機主要實現與下位機非接觸式IC卡讀寫器之間進行數據通信，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：上位機參數設置，記錄查詢，數據提取、保存等功能。上位機主程序流程圖如圖8所示［5］。上位機數據查看界面如圖9所示。

圖8 上位機流程圖

圖9 上位機數據查看界面

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送模式，發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

本設計實現了IC卡和讀寫器之間數據的無線傳輸功能以及終端之間數據的無線傳輸，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。

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