基于RFID技术的课堂考勤系统设计.doc
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1、基于RFID技术的课堂考勤系统设计宁 波 工 程 学 院电信学院RFID技术论文论文名称基于RFID技术的课堂考勤系统设计专业、班级系统设计083姓名黄霞沈小凤韩娇 王一迎学号 1314 15 16 指导老师安鹏老师基于RFID技术的课堂考勤系统设计沈小凤1, 安鹏2,黄霞3, 韩娇4, 王一迎5(1,2,3,4,5宁波工程学院电信学院,浙江 宁波 315016)摘要:本文研究和设计了一种基于射频识别(RFID)技术的课堂考勤系统。此系统是利用RFID技术,实现对到课堂上课人员的简单快速地自动点到和离开课堂的记录,保存相关的数据信息供教职人员检阅,从而免去平时点名占用的课堂时间.这里简单介绍了
2、课堂考勤系统的基本功能和组成,然后对系统各重要组成部分进行了详细的分析。关键词:射频识别;自动点到;电子标签;课堂考勤中图分类号: 文献标识码: 文章编号:引言如今的大学校园里,学生翘课、迟到、早退的现象已经屡见不鲜。考虑到每天每位老师都要进行对学生的考勤管理,尤其在大学课堂上,上课人数众多,点名考勤要占用很多时间,学生的人数众多单靠少数人员的监督很难做到对学生的实时管理,管理难度比较大。为了解决学校课堂考勤管理难的问题而设计了一种智能的课堂考勤系统。本系统采用了RFID技术,旨在于对学生进行考勤,不仅提高了管理效率,更增加了学生的出勤率。1 RFID系统1。1 RFID技术的特点 RFID是
3、Radio Frequency Identification的缩写,即射频识别,俗称电子标签。它是用无线射频方式进行非接触双向通信,以达到识别目的并交换数据的一项新技术。它主要与当今数字化商务相适应,可以实现自动识别和远程监控及管理。其通信距离范围可从几厘米到几十米,而且依据读写方式不同,可以输入几千字节的数字信息,具有极高的保密性1。FRID技术的环境适应性强,可全天候、无接触地完成自动识别、跟踪和管理功能,且穿透能力和抗干扰能力强。RFID技术可识别高速运动物体,并可同时识别多个标签,操作快捷方便。因此, RFID 技术已在世界各地得到广泛应用,如工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等
4、众多领域2.2.2 RFID系统的组成和工作原理一个典型的RFID系统由阅读器、应答器(RFID卡)和中央管理控制软件组成。阅读器是产生射频信号及高频能量来激活RFID卡片工作,并与卡片进行数据交换的设备。应答器(RFID卡)的核心是含有一定存储容量的芯片,用于存储被识别物体的信息,它在接收并调制反射高频信号时达到与阅读器相互识别和通信的目的。中央管理控制软件主要是收集阅读器的信息,根据具体应用进行相关的数据处理.RFID系统分为有源和无源两类。有源RFID卡由电池提供能量,而无源RFID卡不用电池,由接收到的阅读器发射的高频信号转换成直流来提供工作能量。无源RFID卡的工作原理如下:当处于“
5、工作状态,即进入阅读器的辐射能量场,卡片上的天线接收到射频信号,然后由能量处理电路中相关的整流器件将射频检波、整流转化为直流电压,为RFID卡上的芯片提供工作能量。芯片内部的调制器以一定的调制方式(幅移键控),将芯片内部的信息进行调制,然后通过天线发射出去。阅读器的接收天线接收并识别出调制信息后,按约定的解调方式进行解调,然后把解调的信息通过相关的接口(RS2232)传送到主机的中央管理软件进行数据处理 3 。2。3 RFID系统的应用现状RFID作为一种自动无线识别和数据获取技术,已经使用了多年,应用领域越来越多。按照工作频率的不同,RFID标签可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(U
6、HF)和微波等不同种类。工作频率范围为30kHz300kHz低频段射频标签,其阅读距离一般小于1米。其典型应用有:动物识别、工具识别、电子闭锁防盗等。中高频段射频标签的工作频率一般为3MHz30MHz。典型工作频率为13.56MHz。其阅读距离一般情况下也小于1米。由于可方便地做成卡状,中频标签广泛应用于电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗、小区物业管理、大厦门禁系统等.微波射频标签,其典型工作频率有433.92MHz、862(902)MHz928MHz、2。45GHz、5。8GHz。相应的射频识别系统阅读距离一般为4m6m,最大可达10m以上。超高频标签主要用于铁路车辆自动识别、集装箱识别,还
7、可用于公路车辆识别与自动收费系统中.在实际应用中,比较常用的是13.56MHz、860MHz960MHz、2.45GHz等频段。我国在125KHz、13。56MHz等LF和HF频段RFID标签芯片设计方面的技术比较成熟,HF频段方面的设计技术接近国际先进水平,已经自主开发出符合ISO14443 Type A、Type B和ISO15693标准的RFID芯片,并成功地应用于交通一卡通和第二代身份证等项目中.2课堂考勤系统设计本系统主要是能够做到让佩戴含有RFID芯片学生卡的学生在通过教室大门时无需接触打卡机即可自动感应考勤,并能在有多人同时通过教学楼大门时做到实现考勤而不需排队,同时控制阅读器把
8、接收到的这些信息上传到电脑终端进行处理,会准确记录学生的来往时间记录等信息.系统总框图如图1所示。图1 课堂考勤系统框图3。1阅读器阅读器的主要功能是接收学生卡信息并上传给服务器,使服务器收到信息以便在设备终端系统进行统计.阅读器的框架图如图2所示:图2 阅读器框图3.1.1MC9S08AW60阅读器的硬件系统以MCU为核心,采用Freescale公司的MC9S08AW60芯片,该芯片是低成本、高性能的8位微处理器单元(MCUs )HCS08家族中的成员,使用增强型HCS08核。它具有64/48/44引脚的四方扁平封装( QFP )。MC9S08AW60 的应用特点非常丰富。它采用8 位HCS
9、08 中央处理单元(CPU )。CPU主频40 MHz,内部总线频率20MHZ,具有HC08 指令子集,增加了BGND 指令,接口采用单线后台调试模式,允许单一的断点设置在线调试,具有片内实时功能,支持多达32 个中断/复位源.该芯片还具有高达60 KB 的片内在线可编程FLASH 存储器,带有块保护和安全选项,并有高达2 KB 的片内RAM .时钟源选项包括晶体,谐振器,外部时钟,或内部产生的时钟与精密NVM 切边。系统保护模式可以采用可选的计算机正常操作(COP)复位、低电压检测与复位或中断、非法操作码检测与复位及非法地址检测与复位(一些设备不具有非法地址)等。外部设备有多达16 个通道的
10、ADC模块,具有10 位AD 转换器与自动比较功能;两个串行通信接口模块与可选的13 位中断;串行外设接口模块;运作高达100 kbps 的最高总线负载的集成电路互连总线模块;1 个2 通道和1 个 6 通道的16 位定时器/脉冲宽度调制器( TPM )模块;高达8 引脚的键盘中断模块。输入输出有高达54个通用I / O管脚,还有主复位引脚和上电复位及内部上拉复位管脚等。采用Wait 另加两个STOPS的省电模式.3。1。2RFID芯片RFID芯片采用CY14443A系列射频读写模块制作,该模块是采用基于ISO14443 标准的非接触卡读卡机专用芯片,采用0。6 微米CMOS EEPROM 工
11、艺,支持ISO14443 typeA 协议,支持MIFARE 标准的加密算法.芯片内部高度集成了模拟调制解调电路,只需最少量的外围电路就可以工作,支持UART接口(C),I2C接口(U),或者SPI接口(P),数字电路具有TTL、CMOS 两种电压工作模式.特别适用于ISO14443 标准下水电表、自动售货机、门禁、电话机等计费系统或身份识别系统的读卡器的应用。 CY-14443A系列支持Mifare One S50,S70,Ultra Light & Mifare Pro,FM11RF08等兼容卡片。可以设定自动寻卡,默认情况下为自动寻卡。CY14443A系列全部有板载内置天线,可以再接外接
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