基于单片机的高校移动考勤机设计

2018-04-08郑锦乐

魅力中国 2018年50期

郑锦乐

摘要：对学生进行考勤是学校、老师了解学生上课、学习情况的一种重要途径，传统的签到方式在高校这种考勤对象数量多的场合较为费时、费力。为此，本文基于51单片机技术以及非接触式IC卡读写技术设计一款操作方便、成本低、体积小、便于携带的移动考勤机，使得在高校对学生的考勤更加容易、方便。

关键词：考勤；便携；51单片机

一、绪论：

大学学生人数较多，信息量较大，传统的签到、点名的考勤方式效率较低，难以满足考勤需求。而IC卡成本低、刷卡快捷方便，且普遍大学校园的大学生都具备校园卡，无需再做额外的学生信息录入工作。为此，本文将以STC89c52单片机为核心，加载IC卡读取和USB传输端口模块、时钟模块、键盘模块等，设计一款便于携带、功能简单、成本低且操作方便的非接触式IC卡考勤机。通过对IC卡信息的读取来获取考勤信息，并能够储存、查看考勤信息，通过USB模块将考勤信息传输至PC端。

二、考勤机设计方案

（一）明确考勤机功能

作为考勤机最基本的功能，需要能够获取学生身份信息以及考勤时间，并能够储存和查看考勤信息。此外，为长期保存和查看考勤数据，需要能够与PC机进行通信、传输数据。

（二）设计方案

考勤机整体设计如图1所示，由单片机、时钟电路模块、IC卡读取模块、存储模块、传输模块、显示模块以及键盘模块构成。由单片机为核心来控制各部分模块，以实现考勤机所需功能。

三、考勤机硬件设计

（一）键盘模块电路

根据考勤机的功能需求同时为节省体积，键盘模块使用四个按键来控制考勤机的功能转换以及作为各部分功能的操作键。键盘电路采用独立键盘模式，扫描方式更加简单，直接扫描单片机P3口便可知道哪个按键按下，键盘电路如图2所示。

（二）存储模块

存储模块采用AT24c512存储芯片来储存所需的所有数据。AT24c512存储芯片具有64k byte的存储容量，使用I2C协议进行通信，能够在同一组总线上同时接四片芯片。

此模块使用两片AT24c512芯片接在同一组总线上，一片用于储存学生初始信息，一片用以储存考勤信息。

（三）IC卡读取模块

IC卡读取模块选用高度集成非接触式读写芯片MFRC522设计读卡电路，MF RC522完全集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议，模块可采用UART模式与单片机进行通信，使用方便且成本低。

IC卡的选取直接使用学校的校园卡，每个学生的校园卡卡号是唯一的，无需再制作新卡。

（四）传输模块

传输模块是为了单片机下载程序及向计算机传输考勤数据而设计的。传输电路使用CH340G芯片来实现USB转串口的功能。CH340G芯片正常工作时需外部提供时钟信号，这里在XI、XO之间接入一个12MHz的晶振以提供时钟信号，并分别为XI、XO引脚对地连接振荡电容C4和C10；为防止电流倒灌问题，在CH340芯片发送引脚TXD上接一个反向二极管，在接收引脚RXD上加一个限流电阻。电路如图3所示。

（五）显示模块

显示模块使用LCD1602液晶显示器来完成显示功能，LCD1602具有成本低、驱动简单的特点。在考勤机读卡时显示IC卡的卡号以及刷卡时间，在未刷卡时显示当时日期和时间，在考勤机与计算机通信时显示通信状态。电路连接如图4所示。

（六）时钟模块

时钟模块使用DS1302实时时钟芯片来为考勤机提供日期信息。DS1302可以提供秒、分、时、日、星期、月、年的时间信息，并具有闰年补偿、每月天数自动补偿功能。这里采用双电源对DS1302供电，当主电源断电时可由备用电源进行供电以保证DS1302的正常工作。具体电路如图5所示。

四、单片机程序设计

（一）时钟调节程序

日期与时间的调节由四个按键S2、S3、S4、S5配合完成，按键如键盘电路所示，S2选择更改对象、S3为被更改量增加、S4为被更改量减少、S5为退出时钟调节程序，程序流程如图6所示。

（二）单片机主程序设计

单片机主程序实现识别模块、时钟模块、显示模块、储存模块、传输模块等各模块的功能通过按键的配合进行相应的调用，从而实现考勤机所需的具体功能。主程序流程图如图7所示。

五、系统实现与结论

本文基于单片机原理、非接触式IC卡读写原理设计的考勤機方案通过PCB版制作、软硬件调试，最终设计结果能够实现校园考勤的基本要求，同时具备成本低，体积小，便于携带，考勤方便、快捷的特点。

参考文献：