基于射頻卡的考勤辦公系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

張 瑜

（日照廣播電視大學(xué)，山東 日照 276826）

考勤辦公管理系統(tǒng)是企事業(yè)單位的一個重要的組成部分，它對提高本單位的工作效率，展現(xiàn)本單位的現(xiàn)代管理風(fēng)貌起了很大的作用.近幾年，隨著射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）的發(fā)展，考勤、公告等辦公系統(tǒng)也需要不斷研發(fā)新的功能才能適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的要求.為此筆者設(shè)計了一個基于射頻卡的考勤辦公系統(tǒng).該系統(tǒng)易學(xué)易用，權(quán)限分明，數(shù)據(jù)安全.能簡易方便的管理員工考勤、請假等方面的事務(wù).

1 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)整體框架圖如圖1所示.

圖中基于射頻識別技術(shù)的多個刷卡器通過刷卡分別獲得卡號，通過485通訊方式上傳給PC，PC正確接收后，發(fā)送確認(rèn)信息給各個刷卡器，并在刷卡器上出現(xiàn)相應(yīng)的聲光反應(yīng).PC機將卡號和上班時間通過考勤系統(tǒng)計入數(shù)據(jù)庫進行考勤信息管理.

圖1 系統(tǒng)總體框架

1.1 射頻刷卡器

本系統(tǒng)中刷卡器采用了8052兼容單片機華邦78E52為控制核心，其功能是讀取ID卡的卡號，并將該卡號通過RS485串口發(fā)送給上位機.刷卡器可以分為電源、晶振、復(fù)位電路、TTL－485轉(zhuǎn)換電路、ID卡讀取電路以及其他電路等單元模塊［1－2］.

電源電路設(shè)計采用了7805電源芯片，該芯片允許的最大輸入電壓為35V，滿足大多數(shù)電源適配器的輸出電壓，適應(yīng)范圍比較廣.只需簡單的外圍電路就能實現(xiàn)5V的穩(wěn)壓輸出，輸出電壓的誤差不會超過4%，即4.8－5.2V；峰值電流最大為2.2A；內(nèi)置短路電流限制電路和溫度過熱保護電路，如果出現(xiàn)過熱或者過流，芯片會自動降低輸出電流甚至關(guān)斷輸出以保護芯片不被燒毀，可靠性比較高，是一款應(yīng)用比較廣泛的電源芯片.7805的封裝類型有TO－220和D－PAK，本設(shè)計采用的是TO－220封裝形式.為了避免將錯誤極性的電源加到7805電源芯片上而燒壞芯片，該設(shè)計中采用的1N4007是一款快速恢復(fù)整流二極管軸線引線式封裝.保險絲主要是實現(xiàn)過流保護.

該設(shè)計中的電解電容和電感都是濾波的作用.其中的小電容104（0.1μF）是去耦電容，用來消除高頻干擾.電源電路如圖2示.

圖2 電源電路

射頻ID卡與刷卡器的通訊［2－3］設(shè)計采用長春力得公司的LD001－W射頻讀卡模塊，該模塊讀卡距離在80～120mm；模塊封裝類似DIP28，工作頻率為125kHz，適用的卡片類型為uEM4001及兼容芯片，該卡片采用曼徹斯特編碼，而該模塊與單片機的通訊接口采用該公司的韋根26協(xié)議［1－3］，電路連接如圖3所示.

圖3 射頻卡通訊電路

圖3中引腳1:DATA0和引腳2:DATA1與單片機通過韋根協(xié)議進行通訊，將卡號傳輸給單片機，3號引腳CS與單片機的INT0引腳相連，每個位的傳輸都會引起單片機的外部中斷，并在其中斷服務(wù)程序中將該位的數(shù)據(jù)存到單片機的緩存區(qū)中.15號和16號引腳接外部的感應(yīng)線圈.

設(shè)計采用的LD001－W模塊與單片機的通訊采用的是韋根26協(xié)議，該協(xié)議是長春力得公司在標(biāo)準(zhǔn)韋根26協(xié)議的基礎(chǔ)上改進而來.該協(xié)議的基本內(nèi)容為:

（1）韋根數(shù)據(jù)輸出的基本概念

DATA0為低電平，DATA1為高電平時，當(dāng)前傳輸?shù)奈粸?，而DATA0為高電平，DATA1為低電平時，當(dāng)前傳輸?shù)奈粸?.

（2）韋根26位輸出格式

第一位是2－13位的偶校驗位；第二十六位是14－25位的奇校驗位.

（3）韋根26的接收格式

韋根的接收對時間的實時性要求比較高，如果用查詢的方法接收會出現(xiàn)丟幀的現(xiàn)象:假設(shè)查詢到DATA0為0，DATA1為1時，主程序正在指向其他任務(wù)，等主程序執(zhí)行完該任務(wù)時DATA0變成1，DATA1變成0了，這樣讀出的卡號肯定奇偶校驗通不過，所以表現(xiàn)出CPU接收不到ID模塊發(fā)送的卡號了.唯一的辦法是在外部中斷里接收每個位［4］.

（4）奇偶校驗

奇偶校驗是一種校驗代碼傳輸正確性的方法，是所有校驗算法中最簡單的方式.根據(jù)被傳輸?shù)囊唤M二進制代碼的數(shù)位中“1”的個數(shù)是奇數(shù)或偶數(shù)來進行校驗.采用奇數(shù)的稱為奇校驗，反之，稱為偶校驗.采用何種校驗是事先規(guī)定好的.通常專門設(shè)置一個奇偶校驗位，用它使這組代碼中“1”的個數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù).若用奇校驗，則當(dāng)接收端收到這組代碼時，校驗“1”的個數(shù)是否為奇數(shù)，從而確定傳輸代碼的正確性.

ID卡的讀取程序流程如圖4所示.

圖4 ID卡讀卡流程圖

1.2 PC機軟件編程及調(diào)試

上位機軟件是本系統(tǒng)的重要實現(xiàn)平臺，本設(shè)計采用DELPHI編程環(huán)境實現(xiàn)上位機軟件的編寫、調(diào)試.分為兩大部分［2－5］:

（1）監(jiān)控軟件.主要面向系統(tǒng)管理員使用，實現(xiàn)對刷卡情況的監(jiān)控，并將卡號寫入數(shù)據(jù)庫.

（2）數(shù)據(jù)庫軟件.實現(xiàn)考勤信息的錄入，修改，刪除，請假管理等.

上位機軟件從技術(shù)方面主要分為兩大部分.

（1）數(shù)據(jù)庫操作部分.本設(shè)計采用的數(shù)據(jù)庫是SQL server 2000，主要操作是數(shù)據(jù)庫的連接、查詢、刪除、編輯、請假管理等.

（2）串口通訊部分.這部分實現(xiàn)與刷卡器的通訊，獲得卡號及考勤時間.

本文著重介紹與485串口刷卡器的通訊.

由于PC機是RS232串口，在進行RS485通訊時，首先要進行RS232與RS485轉(zhuǎn)換，設(shè)計采用了STM485S型號的轉(zhuǎn)換器.

實現(xiàn)485通訊的前提是制定通訊協(xié)議，考慮到多個刷卡器與PC機通訊的及時性，因此，在制定通訊協(xié)議時，基于MODBUS協(xié)議進行了適當(dāng)?shù)男薷?

主從式485通訊協(xié)議數(shù)據(jù)格式［6］:

長度＋分機號＋命令碼＋幀數(shù)據(jù)＋XOR

長度:1字節(jié)，為除校驗字節(jié)的所有數(shù)據(jù)長度（包括自身），

分機號:1字節(jié)，分機的地址；

命令碼:1字節(jié)，命令格式:

0x00:從機沒有數(shù)據(jù)；

0xFF:從機有數(shù)據(jù)；

0x01:數(shù)據(jù)接收成功；

0x02:重復(fù)簽退；

0x03:卡號異常；

0x04:未注冊手機；

0x05:無數(shù)據(jù)；

0xF1:數(shù)據(jù)地址錯誤，結(jié)束；

0xF2:校驗錯誤，重試；

0xF3:校驗錯誤，結(jié)束；

幀數(shù)據(jù):n字節(jié)，幀數(shù)據(jù)可以為空；

XOR:1字節(jié)，異或校驗位；

主從式485通訊協(xié)議:

從機正常狀態(tài)應(yīng)處于接收地址狀態(tài)（SM＝1）；

主機發(fā)送地址幀（MARKPARITY）；

主機進入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)（SP＿PARITY）；

所有從機收到地址幀，地址核對正確的從機進入接收數(shù)據(jù)狀態(tài)（SM＝0）；并根據(jù)數(shù)據(jù)格式，發(fā)送信息到主機；

主機收到返回數(shù)據(jù)時:

如果校驗錯誤，返回校驗錯誤命令（0xF2）；

如果校驗成功，進一步判斷地址是否正確，若地址錯誤則返回地址錯誤命令（0xF1）；否則有數(shù)據(jù)讀取卡號返回（0x01或0x02或0x03或0x04），無數(shù)據(jù)返回（0x05）；

從機收到返回數(shù)據(jù)時:

如果校驗錯誤，要求重新刷卡.

如果校驗正確，當(dāng)命令字為（0xF2）時，保存數(shù)據(jù).否則，本次通訊結(jié)束.

功能測試界面如圖5、圖6所示.

圖5 請假處理界面

圖6 統(tǒng)計報表界面

2 結(jié)束語

本文設(shè)計的基于485通訊的射頻卡刷卡考勤系統(tǒng)，能與多個刷卡器通訊，實現(xiàn)了考勤信息的自動化管理.且該系統(tǒng)具有準(zhǔn)確快捷、易于擴展等特點.

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