基于ARM嵌入式技術(shù)的校車考勤記錄儀的設(shè)計(jì)

朱 瑩

（1.陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院,教師,712000;2 西安科技大學(xué),工程碩士,710000）

基于ARM嵌入式技術(shù)的校車考勤記錄儀的設(shè)計(jì)

朱 瑩1,2

（1.陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院,教師,712000;2 西安科技大學(xué),工程碩士,710000）

本文設(shè)計(jì)的校車考勤記錄儀利用電子技術(shù)，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)乘員上下車刷卡驗(yàn)證、拍照記錄、上下車時(shí)間記錄、滯留乘員檢測(cè)報(bào)警等功能，能夠?qū)π＼嚬芾砥鸬胶芎玫臋z查、監(jiān)督作用。

考勤機(jī);乘員滯留;嵌入式;ARM

1 選題背景和意義

2007年5月29日上午安徽省合肥市肥東縣幼童小夏犇被遺忘在校車中車?yán)铮形?：00駕駛員發(fā)現(xiàn)了橫躺在車?yán)锏男∠臓?，此時(shí)孩子已口吐白沫，全身濕透。隨后，孩子在13時(shí)40分左右被送到醫(yī)院，但已經(jīng)沒(méi)有了呼吸。之后幾年來(lái)，我國(guó)幼童被遺忘在幼兒園校車上，致死事故已達(dá)十余起。不僅在我國(guó)，在國(guó)外同類事件也偶有發(fā)生。

要避免再次發(fā)生災(zāi)難，要求學(xué)校一定要重視學(xué)生安全、重視校車安全，一是要有合理、嚴(yán)謹(jǐn)、可執(zhí)行的規(guī)章制度，二是要求從教師、從家長(zhǎng)、從學(xué)生都要重視安全問(wèn)題，時(shí)時(shí)刻刻把安全問(wèn)題放在第一位，自覺(jué)遵守交通安全和學(xué)校規(guī)定，三是要求學(xué)校做好硬件基礎(chǔ)，配備滿足安全需求的設(shè)施。

為此，此次設(shè)計(jì)的校車打卡系統(tǒng)，特別針對(duì)這種情況，能夠記錄學(xué)生上、下車的時(shí)間，記錄校車載人數(shù)量，并對(duì)上下車人數(shù)進(jìn)行核對(duì)，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)報(bào)警，保障學(xué)生安全。

2 本課題研究領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)

經(jīng)查找，目前我國(guó)能夠提供的校車乘員滯留監(jiān)控方式主要有兩種方式：

2.1 通信運(yùn)營(yíng)商提供的學(xué)校安全接送系統(tǒng)解決方案，存在的缺點(diǎn)有

1）依托運(yùn)營(yíng)商，脫離該通信運(yùn)營(yíng)商，系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行；

2）建設(shè)費(fèi)用高。根據(jù)該通信運(yùn)營(yíng)商公開文件，該系統(tǒng)如按照一所學(xué)校一輛校車來(lái)計(jì)算，僅校方建設(shè)費(fèi)用已達(dá)十余萬(wàn)，每加一輛校車大約另加一萬(wàn)元，價(jià)格昂貴。

3）學(xué)生負(fù)擔(dān)重。每個(gè)學(xué)生需制卡費(fèi)15元，每月另收取5-10元服務(wù)費(fèi)，家長(zhǎng)必須使用聯(lián)通手機(jī)，并設(shè)置有最低消費(fèi)，除每月費(fèi)用高以外，且容易讓學(xué)生家長(zhǎng)產(chǎn)生被脅迫感，對(duì)校方產(chǎn)生負(fù)面情緒，不容易被家長(zhǎng)接受。

2.2 車輛制造廠商提供的乘員滯留報(bào)警裝置。存在缺點(diǎn)有

1）隨車出售。該裝置配合該品牌校車合并購(gòu)買，如不新購(gòu)該品牌校車，無(wú)法購(gòu)買安裝該裝置。

2）僅能對(duì)車上人員作出感應(yīng)和報(bào)警，無(wú)法對(duì)車上學(xué)生信息進(jìn)行記錄和管理。

3 本課題擬采取的研究方案，技術(shù)路線

3.1 功能設(shè)計(jì)

1）上車

上車時(shí)，老師打開設(shè)備電源，系統(tǒng)啟動(dòng)后，老師按下上車鍵，系統(tǒng)開始查詢打卡信息，每個(gè)學(xué)生上車時(shí)使用射頻卡，輕觸打卡機(jī)感應(yīng)區(qū)，系統(tǒng)接受到射頻信號(hào)，打開攝像頭，拍攝學(xué)生圖像，查詢并核對(duì)學(xué)生數(shù)據(jù)，如該學(xué)生（或該射頻卡）信息正確，屬于本車接送學(xué)生，且為本人打卡，則記錄卡號(hào)、打卡時(shí)間，并在顯示屏上顯示出學(xué)生信息，發(fā)出短蜂鳴聲，綠燈亮1秒；如該學(xué)生（或該射頻卡）信息錯(cuò)誤，不屬于本車接送學(xué)生或非本人打卡，則直接在顯示屏上顯示出錯(cuò)誤字樣，發(fā)出急促蜂鳴聲，紅燈閃亮。

2）下車

下車時(shí)，老師按下下車鍵，系統(tǒng)開始查詢打卡信息，學(xué)生下車使用射頻卡打卡，輕觸打卡機(jī)感應(yīng)區(qū)，系統(tǒng)接受到射頻信號(hào)，打開攝像頭，拍攝學(xué)生圖像，查詢并核對(duì)學(xué)生數(shù)據(jù)，如該學(xué)生（或該射頻卡）信息正確，屬于本車接送學(xué)生，且為本人打卡，則記錄卡號(hào)、打卡時(shí)間，并在顯示屏上顯示出學(xué)生信息，發(fā)出短蜂鳴聲，綠燈亮1秒；如該學(xué)生（或該射頻卡）信息錯(cuò)誤，不屬于本車接送學(xué)生或非本人打卡，則直接在顯示屏上顯示出錯(cuò)誤字樣，發(fā)出急促蜂鳴聲，紅燈閃亮。

圖1 產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)

圖2 打印憑條模板

圖4 程序流程圖

2）檢測(cè)和打印

學(xué)生都下車后，老師按下打印鍵，系統(tǒng)查詢存儲(chǔ)信息，檢查是否有未打卡下車的學(xué)生，如有學(xué)生尚未下車，顯示人數(shù)和學(xué)生信息，發(fā)出急促蜂鳴聲，紅燈閃亮，再次按下下車鍵，等待需下車學(xué)生打卡。

再次按下打印鍵，重新查詢。

如所有學(xué)生均下車，啟動(dòng)微型打印機(jī)，打印信息憑條，老師按學(xué)校相關(guān)管理規(guī)定，將打印憑條交與學(xué)校管理部門留存，如需要，還可將存儲(chǔ)卡取下，使用讀卡器連接計(jì)算機(jī)，供學(xué)校保存電子信息。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖3 系統(tǒng)框圖

3.3 硬件設(shè)計(jì)

輸入設(shè)備選擇：射頻卡

由于校車在行駛過(guò)程中，難免產(chǎn)生顛簸，打卡學(xué)生如果年紀(jì)小，還要考慮打卡的難易程度，以及打卡的速度是否符合上下車時(shí)間集中等問(wèn)題，故本課題選擇射頻卡作為主要輸入設(shè)備，輔助人臉識(shí)別技術(shù)，使用攝像頭獲取打卡時(shí)的圖像，用做識(shí)別是否為本人打卡，另外可保存打卡圖像，用作學(xué)生信息管理數(shù)據(jù)。

處理器選擇：ARM 9

ARM 處理器處理速度快、超低功耗、價(jià)格低廉、應(yīng)用前景廣泛、開發(fā)資源豐富。ARM系列芯片品種繁多，其中ARM 9芯片功能強(qiáng)大，資料豐富，應(yīng)用廣泛，適用于本系統(tǒng)。因此本系統(tǒng)選擇ARM 9芯片。

外存儲(chǔ)器選擇：sd卡

選擇SD卡作為外存儲(chǔ)器。不僅可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存，而且可將SD卡取下，通過(guò)讀卡器連接計(jì)算機(jī)，方便學(xué)校進(jìn)行信息管理。

輸出：微型打印機(jī) 液晶顯示屏

輸出設(shè)備選擇嵌入式微型打印機(jī)和液晶顯示屏。

3.4 操作系統(tǒng)

嵌入式linux 是將日益流行的Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行裁剪修改，使之能在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的一種操作系統(tǒng)。本課題選擇使用Linux操作系統(tǒng)。

3.5 程序流程圖

[1] 張珊珊.幼兒園校車事故的原因與對(duì)策探析[J].山東教育.2012.18.

[2] 周立功等.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京航空航天大學(xué)出版社.2008.9.

[3] 劉青正,楊浩.基于ARM的射頻卡考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].福建電腦.2011.6.

[4] 王超峰.基于ARM平臺(tái)的嵌入式自動(dòng)指紋考勤機(jī)設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化.2010.12.

[5] 李小峰,于慧彬.SD卡存儲(chǔ)器在嵌入式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā).2012.6.

Design school bus attendance recorder based on ARM embedded technology

Zhu Ying1,2
(1.Shaanxi Energy Institute,712000;2.Xi`an University Of Science And Technology,710000)

This paperdesigneda school busand attendancerecorderusing electronictechnology,combined withan embeddedsystem technology,the realization ofthecrewoffthe credit cardverification,photographed,on and offtime recording,retentionoccupant detectionalarm and other functions,canmanageto playiton the school busgoodinspection,supervisory role.

Attendance;occupantretention;embedded;ARM