基于RFID技术的实验室学生考勤系统设计-中期报告

1、河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告 河北工业大学本科毕业设计（论文）中期报告 毕业设计（论文）题目：基于RFID技术的实验室学生考勤系统设计 专业（方向）：通信工程 学生信 息： 学号：102184 姓名： 梁小龙班级：通信103 指导教师信息：教师号：姓名： 郭志涛职称：副教授 报告提交日期：2014年4月16日 内容要求：（毕业设计中期报告要求提交阶段设计成果或实验结果；毕业论文中期报告要求提交实地 （现场）调研研究报告） 一. 课题简介 随着校园信息化建设快速发展和射频识别技术的成熟，校园一卡通在各大中小学校得到普遍的应用， 校园一卡通采用 RFID射频技术，通过射频信号自动识别目

2、标对象获取数据，识别工作不受环境的影响， 操作方便快捷，防污、防水、加密存储，被广泛应用在身份识别、校内消费等各项校园服务上，为学校的 管理以及学生生活提供极大的便利。 然而，随着高等学校对于实践环节的加强，学生进入实验室的频率也不断增加，在学生考勤管理方面， 大多依然采用传统的点名或学生签到的方式进行考勤，特别是在实验室考勤的管理上更是混乱。另外，点 名和签到的考勤方式既浪费时间，也给考勤数据的统计分析带来了诸多不便。借助校园一卡通，结合网络 通信技术和单片机技术，可以实现实验室学生的自动考勤和对考勤数据的分析处理，节约了考勤时间，提 高了考勤效率，促进实验室学生考勤管理信息化水平的发展。

3、本课题是基于RFID技术设计一套实验室考勤系统，主要功能是对学生在实验室的出勤情况进行收集、 记录、存储和管理。该系统采用51单片机实现对 RFID射频前端的读写操作及串口的数据通信，并通过液 晶屏显示读取的学生信息，实现对学生出勤情况的记录及后台管理。该系统包括一个或多个基于单片机的 出勤管理终端安装在实验室门口，和一台计算机用于管理出勤管理终端和记录，统计及管理学生出勤数据。 计算机通过串口实现与出勤管理终端数据通讯。系统终端采用MFRC522非接触式读写卡系列芯片，并通过 51单片机对MFRC522卖写卡进行操作，并将读取到的学生信息通过终端上的显示屏显示出来。 二. 课题工作进展 在完

4、成了前期对文献资料的查询搜集、整理、学习后，开始转入中期工作，即分阶段、分模块地设计、 调试整个系统。在这期间，了解并熟悉了单片机内部结构、引脚功能、工作方式、串行接口和中段系统等， 以及学习熟悉了 KEIL软件开发环境；了解并熟悉了 MFRC522的模块结构、接口电路、工作方式等内容； 了解并熟悉单片机与 MFRC522的SPI接口通信的相关内容；了解了射频卡的内部结构及其工作方式。在已经了解全系统的基础上，进行分模块设计调试。 Keil软件，编写、调试、最终实现软 本课题所设计的内容，需要在完成硬件电路设计的基础上，应用 件部分的设计。 二.课题实施方案 如图1所示，该系统主要分为三部分：

5、单片机最小系统模块、读写卡模块、显示模块。系统采用单片 机最小系统，对每个模块进行控制、数据传输等。第一，通过单片机模拟的SPI接口对读写卡内部寄存器 进行配置，进而实现对读写卡的控制，实现单片机与读写卡模块之间、读写卡模块与射频卡之间的通信。 第二，单片机与液晶屏之间采用串口连接，这样可以有效利用单片机接口资源，单片机将从读写卡中读到 的数据以串口的形式传输至液晶屏，并通过液晶屏准确的显示出来。第三，单片机再将数据传送至液晶屏 显示的同时，还会将数据通过内部的串口接口发送至上位机，通过上位机编程，对接收到的数据进行处理。 串口 图1基于RFID的实验室考勤系统框图 四.工作汇报 在研究本课题

6、工作过程中，先设计调试各个模块电路，再各个模块电路均无误后，在进行整体电路的 调试。 1硬件电路设计 1.1单片机最小系统硬件设计 单片机最小系统原理图如图2所示，系统工作电压为3V,所以选择的单片机的工作电压也是3V。我 选择的单片机是 STC12LE5204AD该款单片机的工作电压为2.2-3.6V，封装为DIP20，体积小，可以满足 系统要求。另外这款单片机采用增强型8051内核，运行速度快，比普通的8051快6-12倍，而且功耗低， 抗干扰能力极强。因为STC12LE5201系列单片机的灌电流最大可达 20mA所以单片机引脚可以直接低电平 驱动发光二极管与蜂鸣器。 GND 图2单片机最

7、小系统硬件原理图 1.2 MFMFRC522 模块硬件电路设计 MFMFRC52是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一员，与MFRC500 MFRC53C等其他读写卡芯片相比， MFRC522T作电压低，电压为2.5-3.6V;体积小，可以减小PCB板的面积， 便于携带使用；成本低，MFRC522的价格相对于其他读写卡芯片是比较低廉的。另外，它与主机间的通信 采用连线较少的串行通信，且可根据不同的用户需求，选取SPI、I2C或串行UART类似RS232）模式之一， 有利于减少连线，可以充分利用单片机引脚资源。因此读写卡芯片我选择了MFRC522 MFRC522模块原

8、理图如图3所示，该模块采用 3V电压供电，皿卩只。522单片机间采用的 SPI接口进行 数据通信。在 SPI通信中，MFRC522莫块用作从机，单片机用作主机，SPI时钟SCK由主机产生。数据通 过MOSI线从单片机传输到 MFRC522通过MISO线从MFRC52发回到单片机，如图 4所示。 MISJSO SCX29 IV29 t 垄 4-70K2J RS7g 3 V1 T32 5DA21 ID n D7(MTSD) AVDD 网呵I DVDD fVDD EM DJ TVDD DI TX1 ST ms c EA TX2 5DA RX SIGIN ycouT VJW TEST AUX1 AUK

9、2 O5CIN DVSH 乱黑 Q5TOU7 UL 丄CH丄a I终 I m 11 2 MI 图3 MFRC522模块原理图 天线 卄 1CU CJK L$tlP 单片机 MFRC522 SCK SCK MOSI MOSI MISO S. MISO NSS NSS 图4 SPI接口 1.3显示模块 常见的显示元件有数码管、1602液晶屏、12864液晶屏。驱动数码管需要的单片机引脚数量太多，对 于封装为DIP20的单片机显然不合适。1602与12864均支持串口通信，需要的引脚数量可以很少，12864 12864液晶屏。 与1602相比，可以显示汉字，显示功能更强大，在人机交互方面效果更好。因

10、此我采用的 显示模块原理图如图 1.4系统原理图 将各个模块组合在一起，便构成了基于 RFID的实验室考勤系统原理图, 如图 6所示: & -1 R5T PL7 PM F3.01KCD) PL5 円】卿1 PJ曲殆 P14 P.3 円.空IKTD P12 P丄咖 (AlNaiPLl xn 円7 （阿讪Q XTAL2 VCC XTAL1 D * U1 E巧F叭g E GND SEP 5 TUTT GXD VDD V0 RS R-W E 3 NC RST LED* LEEk LCD】湖 6 图6基于RFID的实验室考勤系统原理图 2软件测试 2.1单片机最小系统的测试 按照电路原理图，将单片机最小

11、系统焊接完成后，对其进行检测。通过编写一段可运行程序，来点亮 绿色发光二极管进行验证。 如图4所示：程序下载后，红色发光二极管发光，说明电路焊接没有问题；绿色发光二极管发光，说 明程序运行正确，单片机工作正常。 图4最小系统正常运行测试图 2.2 MFRC522模块的测试 通过编写程序，配置 MFRC52劝部寄存器，实现 MFRC522勺识别射频卡的功能，如果识别，绿色发光 二极管将发光，同时蜂鸣器响，如图7所示： 图7 MFRC522检测结果 经测试发现绿色发光二极管可以正常发光，蜂鸣器发声，证明MFRC522以正常工作。 2.3 12864液晶屏的调试 12864液晶屏与单片机采用串口方式进行数据通信，此模块利用单片机开发板进行显示程序的编写与 调试。程序下载后显示结果如图8所示： 图8液晶显示 五.工作计划 第九周：继续调试 MFRC522莫块，完全实现 MFRC522寸识别、读写功能，成功读取射频卡内数据。 第十周：改写调试液晶屏的显示程序，美化液晶屏显示界面，使人机交