基于单片机的课堂签到系统设计与实现

1、j o ur nal of baoji u niver sit y of a rt s and science s ( nat ural science) ,vol . 27 ,no . 1 ,pp . 67269 ,mar . 20073基于单片机的课堂签到系统设计与实现雷金莉 ,张伟 ,李永博(宝鸡文理学院 电气系 ,陕西 宝鸡 721007)摘 要 :目的 为方便教师统计学生的出勤情况 ,设计和实现课堂签到系统 。方法 通过分析课堂 签到系统的功能 , 采 用 发 光 二 极 管 和 光 敏 二 极 管 构 成 了 光 电 传 感 器 电 路 , 完 成 学 生 学 号 的 识 别 ,

2、以 a t89c51 单片机 、存储器芯片和显示器为核心来实现该系统 。结果 给出了课堂签到系统的硬件电路 设计图和软件设计流程图 。结论 该系统可以完成到课学生信息的统计 ,同时 ,也能统计出未到学生的 信息 ,极大的提高了教师的工作效率 。关键词 :光电传感器 ;单片机 ;签到 ;存储 ;显示中图分类号 : t p23文献标识码 : a文章编号 :100721261 (2007) 0120067203design and real ization of lesson checksystem based on single chip microcomputerl ei j i n2li ,

3、z ha n g wei ,l i yo ng2bo(dep t . elect ro nics. & elect . engn. ,baoji u niv. a rt s & sci . ,baoji 721007 , shaa nxi ,china)abstract : aimthe le sso n c heck i n sy st e m wa s de si gned a nd realized ,its suit e d t eac hers co nve n2af t e r t he a nal ysi s of t he syst e m f unctio n , it wa

4、 s reco g2ie nce to c heck o ut t he a b se nt ee s. methodsnize d t he st ude nt number t hat t he ci rc uit of p ho toelect ric t ra n sduce r a dop t e d l ed a nd p ho to dio de . thele sso n c heck i n sy st e m i s mai nl y realize d o n si ngle chip microco mp ut e r a t89c51 , me mo r y chip

5、 a nd di sp la y ci rcuit . results the ha r dwa re ci rc uit a nd sof t wa re f lo w c ha r t of t he le sso n c heck i n syst e m we re give n . concl usion wit h t he help of t hi s sy st e m , t eache r s will be a ble to k no w t he st ude nt s i n2 fo r matio n o n dut y a nd c heck o ut t he

6、a b se nt ee s , w hich will hi ghl y e nha nce t he wo r k efficie ncy.key words :p ho toelect ric t ra n sducer ; si ngle c hip microco mp ut er ; c heck i n ; sto ra ge ; di sp la y目前大多数高校里 ,大都采用大班 ( 合班) 上课 ,统计学生出勤成了教师的一大难题 。针对这 一问题 ,设计了一个课堂签到系统 ,以减轻教师的 负担 ,提高上课效率 。1 系统设计思想课堂签到系统采用插卡的方法 ,系统的组成 结构

7、图如图 1 所示 。其中卡可以采用一些废旧的电话卡或其它卡来制作 。根据学生的学号在卡上打上与其对应的二进制的孔 ,利用光电传感器 ,将 卡号转化为学号 ,送入单片机进行识别 、存储和显 示 ,完成学生的签到 。另外 ,系统中还设置了显示未到学生学号的功能 1 ,2 。图 1 系统组成结构图2系统硬件设计课堂签到系统的硬件部分可分为三大部分 , 即插卡部分 、存储部分和显示部分 。其中 ,插卡部 分通过自制光电传感器来实现卡号的采集 ,存储 部分采用常用的 sra m6264 来实现 ,显示部分采 用单片机的串口驱动 l ed 数码管 。本系统设计 中 ,单片机 采用 a tm el 公 司的

8、 a t89c51 单片3 收稿日期 : 2006211207 ,修回日期 :2006211225 . e2mail :ji nli_lei 126 . co m作者简介 : 雷金莉 ( 19792) ,女 ,陕西高陵人 ,硕士研究生 ,研究方向 :智能控制技术.显示学号插卡单片机(读卡 ,识别 和显示)光 电 转 换存储68宝鸡文理学院学报 (自然科学版)2007 年机 ,它是一种低功耗 、高速的八位 cmo s 芯片 ,片内含有 4 kb fla sh ro m ,128 字节 ra m ,工作电 压范围为 2 . 76 v (实际使用 + 5 v 供电) ,32 条 i/ o 线 ,2

9、个 16 位定时/ 计数器和 5 个中断源等资 源 。可以很方便的实现键盘 、显示 、a/ d 转换 、d/a 转换以及控制输出接口 3 ,4 。2 . 1 插卡电路插卡电路通过自制光电传感器 5 实现 。为了 节省成本 ,本系统中采用发光二极管和普通光敏 二极管构成了光电传感器电路 ,电路图如图 2 所示 。由八个高亮发光二极管 、普通光敏二极管和 电阻构成简单的光电传感器 。发光二极管和光敏 二极管成对相向横装在有机玻璃插槽孔中 。学生 手持签到卡上的预制孔与此插槽孔位置对应 ,用 卡片上 预 制 孔 的 组 合 形 态 构 成 二 进 制 编 码 ( 卡码) 。电路中反向连接的光敏二极管

10、与排阻用来 产生单片机可识别的二进制代码 ,分压电线与单 片机 p1 口八线相 连 。经 测试 , 在 普 通室 内灯 光 环境下 ,对应无光照和有光照 2 种情况 ,分压点处的电压变化分别在 0 . 2 v 以下和 4 . 6 v 以上 ,满足单片机 i/ o 口的高低电平需要 。图 2 插卡电路2 . 2存储器电路存储器部分采用 sra m6264 芯片实现 ,6264 是 8 k8 位的静态数据存储器芯片 6 ,该芯片与 51 单片机的连接电路简单 ,易于实现 ,存储空间最多 可以存放 8000 个学号 ,足以满足该系统的要求 。电路如图 3 所示 。图 3 6264 连接图为同步时钟输

11、入端 ( t xd) ,为清除端 ; 220 电阻2 . 3显示电路为对应 l ed 的限流电阻 79 。3系统软件设计课堂签到系统是在应用程序软件控制下实现 学生签到 功 能 。本 系统 软 件采 用模 块化 结 构编 制 ,系统控制软件主要包括 : 主程序 、l ed 显示子 程序 、读卡和识别子程序 、存储学号子程序以及缺 席者学号显示子程序 ,主程序流程图如图 5 所示 。缺席者学号的显示采用中断方式实现 ,中断信号显示电路在学生签到时显示签到的学号 ,并在签到完成之后 ,循环显示未到学生的学号 。学 生的学号通常只有后三位不同 ,所以本系统采用三位 l ed 数码管来显示 ,显示接口

12、是通过扩展单片机的串行口来实现 。采用 8 位串入并出的移位 寄存器 74l s164 扩展了三个级联 8 位并行输出 口 ,如图 4 所示 。74l s164 的 a 、b 为串行数据输入端 ( r xd ) ; q0 q7 为 并行 数 据输 出 端 ; cl k第 1 期雷金莉 等 基于单片机的课堂签到系统设计与实现69来源于外部事件的触发 ,在本系统中设计了一个开关 ,作为显示未到学生学号的中断信号 ,当开关 闭合时 ,循环显示缺席者的学号 ,中断服务程序的 流程图如图 6 所示 。图 6 中断程序流程图一学号时 ,需提前在单片机中预置 。若教学班自 行编号 ,则卡码与片内编码一致 ,

13、无需更改 ,可多 班级 、长期反复使用 。学生手持的卡片 ( 签到卡) 没有特殊要求 ,手头的废旧卡片 (如电信卡) 即可 。 废物利用 ,既不用学生花一分钱 ,又符合绿色环保 的设计理念 。该系统的硬件电路简单 ,所用的电 子器件较少 ,故成本很低 。图 4串口显示电路参考文献 :章志勇 ,孙玉 . 基 于校园一卡通平台的签到 系统的设计与 实 现 j . 电 脑 知 识 与 技 术 , 2006 , 11 : 1902193 .张志平 ,姜晓峰 . 基于 web 的实验课签到系统设计 与实现 j . 苏 州 大 学 学 报 ( 工 科 版) , 2006 , 26 ( 2 ) :43245

14、 .胡海学 . 单片机原理及应用系统设计 m . 北京 : 电 子工业出版社 ,2005 .张毅坤 , 陈善久 , 裘 雪红 , 等 . 单片微型计算 机原理 及应用 m . 西安 :西安电子科技大学出版社 ,1998 . 何勇 ,王生泽 . 光电传感器及其应用 m . 北京 : 化学 工业出版社 ,2004 .裘雪红 , 顾新 , 侯伯 享 , 等 . 微型计算机原理 及接口 技术 m . 西安 :西安电子科技大学出版社 ,2001 . 赵新民 . 智能仪器设计基础 m . 哈尔滨 : 哈尔滨工 业大学出版社 ,1999 . .于海生 , 潘松峰 , 于 培仁 , 等 . 微型计算机控 制技术 m . 北京 :清华大学出版社 ,1999 .卢胜利 ,胡新宇 ,程森林 . 智能仪器设计与实现 m .重庆 :重庆大学出版社 ,2003 .薛均义 ,张彦斌 . mcs251/ 96 系列单片微型计算机 及应用 m . 西安 :西安交通大学出版社 ,1999 .(编校 :李宗红) 1 2 3 4 5 6 7 图 5主程序流