基于單片機(jī)技術(shù)的非接觸式IC卡考勤機(jī)設(shè)計(jì)研究

張鳳濤

(吉林工程技術(shù)師范學(xué)院信息工程學(xué)院，吉林 長春 130052)

隨著IC卡應(yīng)用的發(fā)展，非接觸式IC卡必將代替接觸式IC卡占據(jù)主流地位。與接觸式IC卡相比，非接觸式IC卡具有耐用、方便、迅速、安全等優(yōu)點(diǎn)，只需要IC卡在天線的感應(yīng)區(qū)內(nèi)，進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)操作更可靠。因此，把非接觸式IC卡應(yīng)用于門禁考勤系統(tǒng)中，極大地方便了企事業(yè)單位的管理，考勤快速及時(shí)準(zhǔn)確。

我校設(shè)立了大學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，采用開放式管理，學(xué)生出入簽到的方法所帶來的低效率的弊病越發(fā)明顯。若每個學(xué)生都有一張非接觸式IC卡作為其身份的標(biāo)識，IC卡內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)，能夠記錄該學(xué)生的學(xué)號、姓名、班級等信息，學(xué)生出入時(shí)間由考勤機(jī)記錄和存儲，隨時(shí)由上位機(jī)讀取出入記錄，并方便對學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，為學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)和綜合成績評定提供有力的參考依據(jù)。

本設(shè)計(jì)中的學(xué)生考勤機(jī)應(yīng)包含以下三個主要部分:PC管理終端、發(fā)卡機(jī)終端、考勤機(jī)終端。本文將圍繞這三部分分別給出設(shè)計(jì)方案。

PC管理終端設(shè)計(jì)方案

根據(jù)功能要求，PC管理終端能夠進(jìn)行發(fā)卡、掛失、回收、考勤信息監(jiān)測、存儲與統(tǒng)計(jì)等操作。采用VB 6.0以及SQL2000數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為軟件開發(fā)平臺，并采用串口通信技術(shù)進(jìn)行與發(fā)卡機(jī)終端和考勤機(jī)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，完成相應(yīng)的操作。下面給出學(xué)生考勤管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案圖。

學(xué)生考勤管系統(tǒng)除了能夠發(fā)出相應(yīng)指令，還需獲得下位機(jī)給予的信息反饋，在正常工作狀態(tài)和故障狀態(tài)下給予一定的信息提示，方便操作者查看。后臺數(shù)據(jù)庫存儲和統(tǒng)計(jì)是PC管理終端的突出功能，也是PC端VB 6.0以及SQL2000數(shù)據(jù)庫等高級語言的優(yōu)勢所在，應(yīng)充分利用這一優(yōu)勢，開發(fā)更多的統(tǒng)計(jì)功能。

發(fā)卡機(jī)終端的設(shè)計(jì)方案

發(fā)卡機(jī)工作電路正常工作功耗＜1W，待機(jī)功耗＜0.2W，因此，發(fā)卡機(jī)通過USB轉(zhuǎn)串口芯片，用一條USB數(shù)據(jù)線與PC管理終端相連，既能夠達(dá)到通信的目的，同時(shí)可以通過PC的USB口為發(fā)卡機(jī)供電，真正達(dá)到節(jié)約資源的目的。發(fā)卡機(jī)將根據(jù)上位機(jī)的指令完成空卡檢測、獲取ID、數(shù)據(jù)寫入、數(shù)據(jù)讀出、驗(yàn)證版權(quán)等操作，并回饋操作結(jié)果或狀態(tài)，所以這些工作由射頻天線對非接觸式IC卡進(jìn)行操作。

考勤機(jī)將完成對學(xué)生IC卡內(nèi)信息、刷卡時(shí)間、出入狀態(tài)等信息進(jìn)行讀取、整理、顯示、存儲、發(fā)送給PC管理終端進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測等功能。為操作方便，通信模塊采用無線通信方式，在有效的通信距離內(nèi)隨時(shí)監(jiān)測學(xué)生考勤記錄，任意時(shí)刻向考勤機(jī)發(fā)出時(shí)間同步、讀出所有、記錄清空、卡掛失等操作指令，更方便便攜式PC的應(yīng)用，所以給出如下圖所示的設(shè)計(jì)方案。

其中存儲器采用AT24C512型號的I2C接口的EEPROM存儲器，每片存儲容量可達(dá)64K字節(jié)，10000次擦除，存儲100年的使用壽命;時(shí)鐘芯片采用DS1302芯片，時(shí)間準(zhǔn)確，誤差小，采用備用電池可在掉電的情況下保證時(shí)間繼續(xù);顯示裝置采用12864G－1016－PC液晶模塊，具有帶中文字庫，3.3V或5V可選，超薄，背光，功耗低等特點(diǎn)，在學(xué)生刷卡時(shí)用以顯示卡內(nèi)的信息、出入狀態(tài)或時(shí)間等信息，方便學(xué)生自行信息校對及合理掌握作息時(shí)間;通信部分采用CC1100/CC1101無線模塊，采用TI公司的高性能CC1101無線通信芯片，433MHz免費(fèi)ISM頻段免許可證使用，提供多達(dá)256個信道，低功耗工作，直線傳輸距離可達(dá)200米，串口TTL通訊方式，透明傳輸，可以單片機(jī)直接相連。

射頻天線的設(shè)計(jì)方案

無論是發(fā)卡機(jī)或是考勤機(jī)都缺少不了射頻天線部分，它是單片機(jī)操作非接觸式IC卡的媒介。MF RC522是應(yīng)用于13.56MHz非接觸式通信中高集成度的讀寫卡芯片，是NXP公司針對“三表”應(yīng)用推出的一款低電壓、低成本、體積小的非接觸式讀寫卡芯片，是智能儀表和便攜式手持設(shè)備研發(fā)的較好選擇。它與單片機(jī)間通信采用連線較少的串行通信，且可根據(jù)不同的用戶需求，選取SPI、IIC或串行UART模式之一(本設(shè)計(jì)方案采用SPI)，有利于減少連線，縮小PCB板體積，降低成本。

非接觸式IC卡的選擇

非接觸式IC卡采用Philips Mifare 1 S50卡，該卡包含16個扇區(qū)，每個扇區(qū)有3個數(shù)據(jù)塊和1個加密塊，每塊可存儲128位(16字節(jié))的信息。該卡工作在13.56MHZ、讀寫時(shí)間1－2MS，讀寫距離小于10cm，擦寫次數(shù)大于100000次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間大于10年，在電子錢包，食堂消費(fèi)，公交儲值卡，門票消費(fèi)防偽，員工考勤防偽，產(chǎn)品防偽，游樂場消費(fèi)、企業(yè)/校園一卡通、高速公路費(fèi)、停車場、小區(qū)管理等場合均有應(yīng)用。

結(jié)束語

市場上非接觸式IC卡考勤機(jī)、門禁機(jī)、收費(fèi)機(jī)已經(jīng)大量涌現(xiàn)，本文針對開放性實(shí)驗(yàn)室的管理給出了有針對性、專用性的學(xué)生考勤機(jī)設(shè)計(jì)方案，旨在進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)校對學(xué)生的管理，方面管理人員的工作，同時(shí)為給予學(xué)生成績的綜合評定提供有力的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)支持。在這里也希望本文能夠給予更多的人設(shè)計(jì)專用性非接觸式IC卡的讀寫系統(tǒng)提供一定的參考價(jià)值。

［1］劉少君基于非接觸式IC卡的中文考勤機(jī)的設(shè)計(jì).中原工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005.

［2］鄔依林基于非接觸式IC卡收費(fèi)機(jī)的設(shè)計(jì).廣東教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2004。

［3］張鳳濤醫(yī)保新型多功能讀卡器系統(tǒng)的設(shè)計(jì).現(xiàn)代營銷，2012.