基于單片機(jī)的高校移動(dòng)考勤機(jī)設(shè)計(jì)

鄭錦樂

摘要：對(duì)學(xué)生進(jìn)行考勤是學(xué)校、老師了解學(xué)生上課、學(xué)習(xí)情況的一種重要途徑，傳統(tǒng)的簽到方式在高校這種考勤對(duì)象數(shù)量多的場(chǎng)合較為費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。為此，本文基于51單片機(jī)技術(shù)以及非接觸式IC卡讀寫技術(shù)設(shè)計(jì)一款操作方便、成本低、體積小、便于攜帶的移動(dòng)考勤機(jī)，使得在高校對(duì)學(xué)生的考勤更加容易、方便。

關(guān)鍵詞：考勤；便攜；51單片機(jī)

一、緒論：

大學(xué)學(xué)生人數(shù)較多，信息量較大，傳統(tǒng)的簽到、點(diǎn)名的考勤方式效率較低，難以滿足考勤需求。而IC卡成本低、刷卡快捷方便，且普遍大學(xué)校園的大學(xué)生都具備校園卡，無(wú)需再做額外的學(xué)生信息錄入工作。為此，本文將以STC89c52單片機(jī)為核心，加載IC卡讀取和USB傳輸端口模塊、時(shí)鐘模塊、鍵盤模塊等，設(shè)計(jì)一款便于攜帶、功能簡(jiǎn)單、成本低且操作方便的非接觸式IC卡考勤機(jī)。通過對(duì)IC卡信息的讀取來獲取考勤信息，并能夠儲(chǔ)存、查看考勤信息，通過USB模塊將考勤信息傳輸至PC端。

二、考勤機(jī)設(shè)計(jì)方案

（一）明確考勤機(jī)功能

作為考勤機(jī)最基本的功能，需要能夠獲取學(xué)生身份信息以及考勤時(shí)間，并能夠儲(chǔ)存和查看考勤信息。此外，為長(zhǎng)期保存和查看考勤數(shù)據(jù)，需要能夠與PC機(jī)進(jìn)行通信、傳輸數(shù)據(jù)。

（二）設(shè)計(jì)方案

考勤機(jī)整體設(shè)計(jì)如圖1所示，由單片機(jī)、時(shí)鐘電路模塊、IC卡讀取模塊、存儲(chǔ)模塊、傳輸模塊、顯示模塊以及鍵盤模塊構(gòu)成。由單片機(jī)為核心來控制各部分模塊，以實(shí)現(xiàn)考勤機(jī)所需功能。

三、考勤機(jī)硬件設(shè)計(jì)

（一）鍵盤模塊電路

根據(jù)考勤機(jī)的功能需求同時(shí)為節(jié)省體積，鍵盤模塊使用四個(gè)按鍵來控制考勤機(jī)的功能轉(zhuǎn)換以及作為各部分功能的操作鍵。鍵盤電路采用獨(dú)立鍵盤模式，掃描方式更加簡(jiǎn)單，直接掃描單片機(jī)P3口便可知道哪個(gè)按鍵按下，鍵盤電路如圖2所示。

（二）存儲(chǔ)模塊

存儲(chǔ)模塊采用AT24c512存儲(chǔ)芯片來儲(chǔ)存所需的所有數(shù)據(jù)。AT24c512存儲(chǔ)芯片具有64k byte的存儲(chǔ)容量，使用I2C協(xié)議進(jìn)行通信，能夠在同一組總線上同時(shí)接四片芯片。

此模塊使用兩片AT24c512芯片接在同一組總線上，一片用于儲(chǔ)存學(xué)生初始信息，一片用以儲(chǔ)存考勤信息。

（三）IC卡讀取模塊

IC卡讀取模塊選用高度集成非接觸式讀寫芯片MFRC522設(shè)計(jì)讀卡電路，MF RC522完全集成了在13.56MHz下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式和協(xié)議，模塊可采用UART模式與單片機(jī)進(jìn)行通信，使用方便且成本低。

IC卡的選取直接使用學(xué)校的校園卡，每個(gè)學(xué)生的校園卡卡號(hào)是唯一的，無(wú)需再制作新卡。

（四）傳輸模塊

傳輸模塊是為了單片機(jī)下載程序及向計(jì)算機(jī)傳輸考勤數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的。傳輸電路使用CH340G芯片來實(shí)現(xiàn)USB轉(zhuǎn)串口的功能。CH340G芯片正常工作時(shí)需外部提供時(shí)鐘信號(hào)，這里在XI、XO之間接入一個(gè)12MHz的晶振以提供時(shí)鐘信號(hào)，并分別為XI、XO引腳對(duì)地連接振蕩電容C4和C10；為防止電流倒灌問題，在CH340芯片發(fā)送引腳TXD上接一個(gè)反向二極管，在接收引腳RXD上加一個(gè)限流電阻。電路如圖3所示。

（五）顯示模塊

顯示模塊使用LCD1602液晶顯示器來完成顯示功能，LCD1602具有成本低、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。在考勤機(jī)讀卡時(shí)顯示IC卡的卡號(hào)以及刷卡時(shí)間，在未刷卡時(shí)顯示當(dāng)時(shí)日期和時(shí)間，在考勤機(jī)與計(jì)算機(jī)通信時(shí)顯示通信狀態(tài)。電路連接如圖4所示。

（六）時(shí)鐘模塊

時(shí)鐘模塊使用DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片來為考勤機(jī)提供日期信息。DS1302可以提供秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的時(shí)間信息，并具有閏年補(bǔ)償、每月天數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償功能。這里采用雙電源對(duì)DS1302供電，當(dāng)主電源斷電時(shí)可由備用電源進(jìn)行供電以保證DS1302的正常工作。具體電路如圖5所示。

四、單片機(jī)程序設(shè)計(jì)

（一）時(shí)鐘調(diào)節(jié)程序

日期與時(shí)間的調(diào)節(jié)由四個(gè)按鍵S2、S3、S4、S5配合完成，按鍵如鍵盤電路所示，S2選擇更改對(duì)象、S3為被更改量增加、S4為被更改量減少、S5為退出時(shí)鐘調(diào)節(jié)程序，程序流程如圖6所示。

（二）單片機(jī)主程序設(shè)計(jì)

單片機(jī)主程序?qū)崿F(xiàn)識(shí)別模塊、時(shí)鐘模塊、顯示模塊、儲(chǔ)存模塊、傳輸模塊等各模塊的功能通過按鍵的配合進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)考勤機(jī)所需的具體功能。主程序流程圖如圖7所示。

五、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與結(jié)論

本文基于單片機(jī)原理、非接觸式IC卡讀寫原理設(shè)計(jì)的考勤機(jī)方案通過PCB版制作、軟硬件調(diào)試，最終設(shè)計(jì)結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)校園考勤的基本要求，同時(shí)具備成本低，體積小，便于攜帶，考勤方便、快捷的特點(diǎn)。

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