学生实验环节考勤管理系统的设计实现

魏明哲，王丽侠，唐万伟

（唐山学院 信息工程系，河北 唐山063000）

1 系统设计方案

实验室考勤管理系统包括多个学生考勤终端和一个教师数据采集终端。考勤管理系统的总体框图如图1所示［1］。

图1 考勤管理系统总体框图

设计中采用一个试验台配备一台学生考勤终端的方式，通过选择设置功能，将部分学生考勤终端设置为中间节点数据收发端，使这部分学生考勤终端兼具考勤功能和无线数传中间节点功能，结合教师数据采集终端，构成树形组网结构，实现学生实验考勤和教师数据收集的功能。由于每个无线模块最多接收6通道的信息，所以每个学生考勤终端就需要设置一个开关，用来设置其无线模块的发送或接收模式，即设置该模块是作为终端节点还是中间节点。由于每个学生考勤终端基本一样，选用两个学生考勤终端（即学生考勤终端1和学生考勤终端2）来代表所有学生考勤终端，设计一个教师数据采集终端，以便与两个学生考勤终端之间进行通信。

系统总体设计框图如图2所示。

图2 设计总体框图

1.1 学生考勤终端

学生考勤终端主要包括学生信息采集读写模块、学生信息显示模块、数据无线传输模块以及其他外围电路。学生考勤终端总结构框图如图3所示［2］。

图3 学生考勤终端总结构框图

1.1.1 学生信息采集读写模块

此部分主要以单片机作为主控核心，完成对射频模块的初始化工作及控制工作，控制读卡器与无线收发模块的数据传输，接收上位机发出的指令，通过控制射频模块对IC卡进行操作。

1.1.2 学生信息显示模块

此部分采用LCD12864液晶显示模块对刷卡采集的学生信息进行显示。

1.1.3 数据无线传输模块

此部分利用NRF24L01＋无线收发模块实现终端之间的数据通信。

1.1.4 其他外围电路

包括蜂鸣报警模块、复位控制模块、开关及LED显示灯模块等。

1.2 教师数据采集终端

教师数据采集终端主要由教师终端数据收发模块和PC机组成。教师接收数据终端结构框图如图4所示。

图4 教师接收数据终端结构框图

1.2.1 教师终端数据收发模块

此部分以单片机作为主控模块，控制无线收发模块无线接收来自学生考勤终端的数据，并通过串口实现与PC机之间的数据通信。

1.2.2 上位机

与教师终端数据收发模块之间通过串口进行数据传输，并编写上位机界面，完成考勤数据的实时采集和查阅，且界面友好。同时增加了信息提取功能，可将采集到的学生信息提取出来，存入到EXCEL表格中，以便于后期信息的统计整理。

2 关键技术解决方案

2.1 无线传输模块

本次设计选用NRF24L01无线收发模块作为数据的无线传输部分。由于利用了无线模块，学生考勤终端与教师考勤终端的数据传输变得更加便捷。

在进行本部分硬件连接时，为防止模块被烧坏，NRF24L01模块的VCC一定要接3.3V，不能与系统的电源模块直接相连，需要用3.3V电平转换芯片进行转换后再与之相连接。模块连接方式如图5所示［3］。

图5 无线收发模块电路图

2.2 IC卡读卡模块

本设计的射频刷卡模块由非接触式IC卡和读卡器模块组成。其中，非接触式IC卡选用Mifare1IC S50卡，读卡器模块选用MFRC522非接触IC卡读卡模块。IC卡与读卡器通信顺序如图6所示［4］。单片机与MFRC522连接如图7所示。

图6 IC卡与读卡器通信顺序图

3 系统软件程序设计

3.1 上位机软件设计

本设计上位机软件在PC机上实现功能，选用的开发工具为Delphi7.0。上位机主要实现与下位机非接触式IC卡读写器之间进行数据通信，控制读写器完成读IC卡的操作，并接收IC卡的信息。上位机软件功能主要有：上位机参数设置，记录查询，数据提取、保存等功能。上位机主程序流程图如图8所示［5］。上位机数据查看界面如图9所示。

图8 上位机流程图

图9 上位机数据查看界面

图7 单片机与MFRC522连接图

3.2 学生考勤终端

本次设计将学生终端设置为发送模式，发送采集到的学生信息，并将其通过12864显示出来，同时将信息发送给教师考勤终端［6］。学生考勤终端主程序流程图如图10所示。

图10 读卡程序流程图

4 结语

本设计实现了IC卡和读写器之间数据的无线传输功能以及终端之间数据的无线传输，在应用中减少了繁琐的布线工作。该设计中的上位机界面为工作人员提供了直观的考勤监测，并可以方便地在卡内写入设定人员信息，操作简单，使用方便，具有一定的实际应用价值。

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