实验室考勤管理系统 30页

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  • 2022-05-17 13:20:12 发布

实验室考勤管理系统

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长春大学毕业设计(论文)纸实验室考勤管理系统[摘要]:现如今随着科技的高速发展以及高校扩招政策的落实,社会上和大学里的实验室数量以及实验室使用人员的数量达到一个前所未有的高度。因此,实验室考勤管理系统对于教学管理及教学质量是一个很好的辅助作用,我们应该很好的运用当今的计算机和单片机技术,好去设计一个关于实验室的考勤管理系统,本文就是通过设计考勤管理系统去达到一个管理实验室人员出勤的目的,实验室考勤管理系统是以先进的计算机技术、网络技术和通信技术为前提,使用专门的单片机,读卡器,LCD显示屏以及键盘等设备采集考勤数据,然后再用计算机电脑对考勤产生的数据来进行统计和系统的分析,而计算机技术与单片机构成系统的结合是当今技术领域应用十分广泛的技术。本设计主要从单片机构成的系统来实现实验室的科学化管理,来督促人员的出勤,提高工作效率。[关键字]实验室考勤单片机 数据  1 长春大学毕业设计(论文)纸LaboratoryAttendanceManagementSystem[Abstract]Nowwiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,aswellastheimplementationofthepolicyofcollegeenrollment,thenumberoflaboratoriesanduniversitiesandthenumberoflaboratorystafftoreachanunprecedentedheight.Therefore,thelaboratoryattendancemanagementsystemisagoodauxiliaryrolefortheteachingmanagementandteachingquality,weshouldmakeuseofthecomputerandthemicrocontrollertechnologyisverygood,todesignalaboratoryattendancemanagementsystem,thispaperisthroughthedesignofattendancemanagementsystemtoachieveapurposeoflaboratorypersonnelattendancemanagement,attendancemanagementlaboratorythesystemisbasedonadvancedcomputertechnology,networktechnologyandcommunicationtechnologyasthepremise,theuseofspecializedmicrocontroller,cardreader,LCDdisplay,keyboardandotherequipmentacquisitionattendancedata,andcalculatethedataofattendancestatisticsandanalysis,andcomputertechnologyandsinglechipmicrocomputersystemiscombinedwithtoday"stechnologyiswidelyusedthetechnology.Thisdesignmainlyfromthesinglechipmicrocomputersystemtorealizethescientificmanagementofthelaboratory,tosupervisestaffattendance,improveworkefficiency.[KeyWords]Laboratory;CheckWorkAttendance;Singlechip;Data;2 长春大学毕业设计(论文)纸目录第1章绪论31.1课题目的意义31.2课题目前研究现状4第2章系统总体方案设计72.1课程设计要求72.2考勤管理系统主要设计内容和拟采用的实施方案对比7第3章实验室考勤管理系统的硬件设计93.1系统硬件的选择93.3.1单片机的选型93.3.2LCD显示模块103.3.3时钟模块123.3.4串口通信模块123.3.5非接触式IC卡读写模块123.3.6储存模块133.2单片机模块设计143.2.189C52接口分配及功能介绍143.2.289C52工作最小系统设计163.3LCD显示模块设计173.4时钟模块设计183.5非接触式IC卡读写模块设计193.5.1MFRC531接口分配及功能介绍193.5.2MFRC531工作最小系统设计193.5.3天线电路设计203.6串口通信模块设计203.7储存模块电路设计213.8键盘电路设计22第4章实验室考勤管理系统的软件设计234.1系统软件主体框图设计234.2系统软件部分框图设计244.2.1下位机的程序设计24第1页共30页 长春大学毕业设计(论文)纸4.2.2上位机的程序设计25总结心得26致谢27参考文献28附录29第1页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸第1章绪论1.1课题目的意义现如今随着科技的高速发展以及高校扩招政策的落实,社会上和大学里的实验室数量以及实验室使用人员的数量达到一个前所未有的高度,但对于实验室人员的管理系统的效率并未得到相应的提高。考勤管理系统是各大企事业单位用于记录员工出勤、缺席等情况的重要管理系统。在企业中发挥着重大的作用,可是现如今的大学实验室仍以点名为主费时费力。现在最常用的是考勤管理系统是人工考勤管理的方式,由专门的考勤部门进行员工的的考勤,由于公司的规模不同,人工考勤所需的人力、时间、成本都不一样,规模越大的公司,花费人力、时间、成本的也就越多,并且还有许多衍生问题,如它还存在收集、整理和统计考勤数据的困难,而且考勤数据由人去处理难免会受到人的关系因素影响导致结果与实际不符,而且实验室考勤情况是员工工作成绩和大学生实验成绩中比较重要的一个因素,所以更加的应该加快实验室考勤管理系统的研发与应用。科学的考勤管理是公司和高校现代化管理的重要标志之一,如何可以达到科学管理是所有公司及高校所有企业管理的一个重要课题.当前我国大部分企业的考勤管理,还处在手工阶段,当下的今天伴随着计算机技术以及电气自动化技术的飞快发展,我们完全可以更好地运用计算机网络技术和单片机技术设计一个实验室考勤管理系统,重点用于实验室的考勤管理。根据当前现代企业及学校自动化改革的需要,结合目前现代自动化以及计算机技术,我们本课题对考勤管理系统进行研发设计,本次设计的实验室考勤管理系统是以先进的计算机技术、网络技术和通信技术为前提,使用专门的单片机,读卡器,LCD显示屏以及键盘等设备采集考勤数据,再用计算机对考勤的数据进行统计和分析。比起人工考勤方式来讲它们更加的省时,准确、快速,自动化水平更高。该系统在实际工作中操作简单,运行稳定可靠,适合于公司、高校的考勤管理。由于实验室考勤系统的实现有很多种方法,我们可以在具体的要求下开发,达到实验室考勤管理的要求,使用户的实验室整体管理效率大幅度提提升,达到企业管理的先进水平。可以适应如今实验室对于人员管理的要求,同时也节约了公司及学校的资源。这样就可以更好的管理员工对实验室的使用情况以及学生的出勤情况,达到节约人力和提高工作效率的目的,而且这对这对于企业和学校充分利用科技资源具有重要的应用价值。第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸1.2课题目前研究现状考勤系统在我国已经应用近20年,在这其中有很多技术改进,比如从最初的条型码到磁卡,再到IC卡,到非接触式感应卡,至今的指纹识别,语音识别等,这充分体现了技术的飞快发展。国内的考勤管理系统是作为公司管理章程中非常重要的一个部分并且会关系到公司的形象。企业员工的出勤情况关系到自己的薪资,晋升等方面。但是考勤系统在国内实验室中的应用却发展缓慢,尤其大学里的实验室应用的少之又少。现在的今天,在我们国家的大学里边很多传统的实验室很大一部分的管理都是要靠用人工的方法来进行的,所以必然会有很多的弊端,比如工作量很大,很繁重,而且想要查询一些数据很不方便,而且还很繁琐,统计的时候更加费时间以及不方便等弊端,利用这样的人工管理经常消耗了很多的金钱以及工作人员的效率,而且还不一定能达到一个让人满意的结果。现如今的信息技术以及科技技术水平的发展已经日益扩大到全世界的每一个可以到达的地方里,在公司及实验室考勤信息方面也同样不特殊,公司及实验室管理信息和处理信息化的能力也成为人们越来越注重的地方。在公司以及一些需要考勤的单位里面,有很多各式各样人员管理的办法以及管理系统多的数不胜数,很大程度的提升了公司的管理效率及其管理成效,但是现如今在单位的考勤方式在与现实相结合上以及使用过程中还有很多矛盾没有解决,没有达到完全的现代化以及独自开发没有形成统一规范的问题一直都存在。最明显的表现为有很多工作即使实现了计算机自动化,但是还会有一些依然处在人工手动去解决的现状,导致考勤或者管理信息很难达到一个共享的状态。除此之外还有很多因素限制了考勤管理系统的发展以及应用推广,比如说公司人员的计算机水平的参差不齐或者根本就是技术水平较低、还有就是基本代码的标准不一样等,这些都深深地影响了实验室考勤管理系统在国内的发展。总结起来就会发现有以下几个技术上的问题:(1)功能比较单一。实验室考勤系统和签到管理的信息系统的目的是为单一的整理一个实际的出勤管理问题所研究的的,所以这样就会引起了管理程序这个步骤的不畅通,阻碍了管理信息的合理应用以及信息的快捷搜索,很难提供全方位的决断以及信息综合分析实力。第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸(2)从管理信息以及处理信息的能力来分析,考勤管理以及签到信息的管理功能不仅仅只用于记录一些发生的相关数据,也不仅仅用于记录相关信息,而是可以进行数据的分析以及去很好的处理这部分信息,最好可以提供一份详尽有价值的记录表。所以,考勤管理系统不仅仅是记录员工出勤情况还要记录比如员工请假,还有比如出差等这些基本信息还要这些信息经行分析和处理生成具体的数据表格,为公司以及领导作出某些决策提供具有参考价值一份考勤管理信息。(3)从数据库的构架来讲,因为考勤管理信息体系,以及不同的数据分析在国内应该算是一种新兴领域,所以我国的电脑程序员对这种数据库的构架实际使用领域还不是很了解,再加上单位管理人员相应的缺少很多相关专业知识的支持,这就很深的影响到使用者以及开发者之间很好地进行交流与合作。(4)数据具有动态特性,从这方面来讲,动态数据的的作用就是为了提供实时的数据,把没时刻的信息可以快速的提供给需要者,便于领导者做出实时正确的判断,所以这就需要关系数据库和动态数据库紧密联系,使得动态数据库能够在所有的时间里去访问到关系数据库。可是,很多公司及实验室的管理高度不够,导致管理水平参差不齐某,以至于当动态数据采集完成后并没有更新,或者更新速度缓慢,这样没有了实时响应,就会导致即使有动态数据但没有及时的更新到储存器中,那么这样的考勤管理系统就不能够达到一个完善的系统,也不能为领导或者老师作出决策提供一个事实依据。(5)对于考勤管理系统实现目标的私人订制,数据的统计和考勤报表是考勤管理系统开发的目的,面对每一家单位会有不同的需要,即使是一家公司在不同时期也会有不同的需要,所以面对这种特殊时期的不同功能的设计就变得尤为重要,所以怎么开发出让顾客满意的产品也是研究考勤管理系统人员不断努力发展的方向。在全球发达国家里,有关于实验室考勤的系统(LIMS)市场已经发展的相当完善,在90年代就已经面向市场投入使用,而且在西方发达国家LIMS已经成为一个非常标准单词,并且被大家都所接受。在美国,每一年都要举办LIMS大会,讨论LIMS的有关问题。并且在发达国家,他们己经建立了一定的LIMS的工业标准,虽然是初步的但也投入使用的非常广泛并被严格执行。现如今国外有很多的这样的公司去生产LIMS产品,比如有AACInfotrayAG公司生产的LABbase,这个也是应用最为广泛的之一,还有AcceleratedTechnologyLaboratories公司生产研发的NeoMateLMIS,以及DaynamicDatabase公司研发的LabMasterLMIS,在英国也有很这样的公司,比如很有名气的英国实验室系统公司研发的SampleManagerLMIS和NautilusLMIS,等。这些产品都经过了时间的磨合,以及实际的应用,相对来说都已经相当的成熟,功能繁多,而且都已经经历过了严格的检验与实践。这些产品的数据处理以及储存功能都已经基本上可以通过GLP、GALP、GMP和ISO第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸9000的检验标准。上述这些国外研发的成熟软件很多都可以由使用者进行设置,进行工作方案的设计与编辑,所以这样就可以很快速地胜任实验室考勤以及其他的业务需要。虽然国内外对于实验室考勤系统有着繁多的种类,但对于国内实验室尤其是高校实验室的完善系统还是很少见的,所以可以得出结论实验室考勤管理系统仍有很大的研究与开发的空间。第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸第2章系统总体方案设计2.1毕业设计要求用单片机构成系统,能读出非接触器式IC卡中内容,将卡号存入储存其中,用LCD显示卡号,可以通过键盘输入密码,将储存数据送给上位机,到月底可统计本月出勤情况,作出表并打印。1.单片机中可以储存20个人31天的数据2.卡号为10位数字(年、月、日、时、分)2.2考勤管理系统主要设计内容和拟采用的实施方案对比实验室考勤系统的主要研究内容是以计算机技术以及单片机技术为根本进行深入的设计,实现储存数据并统计出勤情况。对于实验室考勤管理系统设计方案毕业设计中要求都已经进行了限制,模块具体型号的选择下文会介绍,这里需要对比的是数据的传输分为有线和无线。以下会进行两种方案的设计、对比和选择。无线实验室考勤管理系统的传输是以无线模块为重点模块构建实验室考勤系统,该系统的硬件部分包括微处理器、电源模块、无线传输模块、实时时钟模块、键盘及LCD显示模块。来实现信息的采集,录入,再通过无线模块进行传输和整理。控制程序统序框图如图1-1。蜂鸣器和天线LCD显示模块键盘模块微处理器模块IC卡识别模块无线通信模块电源管理大容量存储器实时时钟模块图1-1主系统框图有线的非接触式IC卡考勤方式是以使用专门的单片机,非接触式IC卡读卡器,LCD显示屏以及键盘等设备采集人员考勤数据第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸,达到可以储存信息并且可以把储存信息送给上位机,再用计算机对考勤的数据进行统计和分析,作出报表并打印。采用单片机构成系统,完成构建硬件电路,其中主要包括:微处理器、射频IC卡读写模块、E2PROM储存模块、通信转换模块、天线电路、LCD显示电路、系统时钟电路、键盘及接口电路等。并且要编写软件设计程序。主程系统序框图如图1-2。图1-2系统框图综合以上两种设计方案相比较,第一种方案的技术要求更高而且编写程序更为复杂,况且无线模块的费用也更为高昂,在本设计中存在小材大用,而通过有线模块进行传输而构建的实验室考勤管理系统相对于第一种方案来说模块应用更少,导致编写程序就会相对的减少,成本也会降低,这样更符合本次的毕业设计,既可以完成要求还可以更好地节约成本。第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸第3章实验室考勤管理系统的硬件设计3.1系统硬件的选择3.3.1单片机的选型目前实验室考勤管理系统中主流芯片有很多种,这里介绍两种常用的单片机进行比较。ST公司的STM32F1系列是常用的处理器,这个系列分为低中高端,由于实验室考勤管理系统想要达到的功能,STM32F103VET6完全可以胜任,因为它的内核为32位,由Cortex-M3构成,里面的程序储存器为512K,并带有112个双向I/O口接口用作其他电路的连接,供电电压为最小不小于2V,最大不大于3.6V,同时单片机也可以工作在低功耗的三种模式下,有三种工作模式包括睡眠、停机、待机,这三种模式可以使要发产品在低功耗、多次召唤动作和启动时间上做到一个最佳的平衡。INTEL公司生产也过很多产品,其中MCS-51系列的单片机中有一款很基本的产品那就是89C52,89C52它的工艺技术非常可靠并且单片机具有高性能,利用的是ATMEL公司CMOS技术制造的,8位单片机,在MCS-51中它属于标准的HCMOS产品。它具有满足本设计要求的优点,比如因为它是采用CMOS技术所以高速和高密度而且还具有CMOS的低耗电特点,89C52的指令系统和结构和89C51一样属于89C51的加强版,都是建立在标准的MCS-51单片机体系当中,它具有内部时钟的输出和计数器的加1减1等功能,适用于一些简单控制等场合。89C52具有8位中央处理单元可以处理一些软件编写的功能,本身带还有512字节的内部一个RAM作为内部存储,ROM为8K片的程序存储器,还具有32个双向I/O口用作系统的构造链接,内部有3个定时/计数器都是16位的、5个中断结构、一个串行通信口及一个时钟振荡电路。此外,89C52在低功耗下的模式也可以工作,用软件去选择空闲模式还是选择停机模式。当选择空闲模式是它就会使CPU停止工作,但是定时器、中断系统和串行口等外设的功能不变。当选择停机模式时,它会保存RAM的数据,使时钟振荡停止同时也停止单片机内的其它功能。第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸对比以上两种单片机发现从功能上来讲都适用本次论文设计,所以要从性价比以及其他方面机型比较,STM32F103VET6的程序是属于嵌入式开发,相对于89C52就要更加复杂一些,成本上来看STM32F103VET6的成本也要更高一些,即使它的功能性上要领先于89C52,但是89C52也完全可以胜任本次设计的基本职责,所以选用MCS-51系列的89C52型单片机作为本次设计的主芯片。3.3.2LCD显示模块液晶显示是单片机应用系统的一种常用人机接口形式,它的有优点是重量轻、体积小、功耗低。本设计采用在单片机中常用的点阵字符式液晶显示模块LCD1602,正好可以满足本设计要求显示10位数字。以下表格中为液晶显示器在单片机最小系统作为显示输出器件的优点:显示质量高由于液晶显示器的每个点将会在收到信号后始终保持固定的亮度以及色彩,稳定持续发光,不需要系统不断的输出信号刷新亮点。所以,液晶显示器不会闪烁,而且画质也很高。数字式接口液晶显示器作为数字式电子元件,所以与单片机的接口更加吻合可靠,在操作中更加简单。体积小重量轻液晶显示器显示数据的原理是显示屏上的电极控制液晶分子的状态。相对于传统的显示器来说,液晶显示屏的体积和重量都要小很多功耗低相对其他显示器而言,液晶显示器的功耗大部分都是消耗在内部的驱动ID和电极上。所以液晶显示器的耗电程度要比其他显示器小很多。以下是液晶1602的16进制ASCII码表地址:读的时候,先读上面那行,再读左边那列。 RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0说明清显示0  000000001将DDRAM填满"20H",并且设定DDRAM的地址计数器(AC)到"00H"归位  000000001*设定DDRAM的地址计数器(AC)到"00H",并且将游标移到开头原点位置;这个指令不改变DDRAM的内容显示开关控制指令0  000001DCB[D=1:整体显示ON],[C=1:游标ON],[B=1:游标位置反白允许]第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸进入模式设置指令00000001I/DS  I/D=1,光标或闪烁向右移动,AC增加1。I/D=0,光标或闪烁向左移动,AC减少1,S整个显示移动光标或显示移位指令000001S/CR/L**光标或显示移位指令可使光标或显示在没有读写数据的情况下,向左或向右移动,指令不改变DDRAM的内容功能设定00001DLNF**[DL=0/1:4/8位数据],[N=0/1,单行/双行显示],[F=0/1,5*8/5*10点阵显示模式]设置CGRAM地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0CGRAM地址设置指令设置CGRAM地址指针,设定DDRAM地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC0DDRAM地址设置指令设置DDRAM地址。一行地址范围00H~4FH,两行DDRAM地址第一行00H~27H,第二行40H~67H,加上高2位,[一行:80H-A7H],[二行:C0H-E7H]读忙标志和地址0  1BF  AC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0BF:忙标志位,BF=1,模块正在进行内部操作,此时模块不接受任何外部指令和数据。BF=0,模块可以接受外部的指令和数据;同时可以读出地址计数器(AC)的值。写RAM指令10D7D6D5D4D3D2D1D0将数据D7-D0写入到内部的RAM(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM),将用户自定义的字符写入CGRAM中,D7~D5为000,D4~D0为5点的字模数据读RAM指令11D7D6D5D4D3D2D1D0从内部RAM读取数据D7——D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸3.3.3时钟模块本设计需要一个能够为没电时保护电源提供可编程的充电功能的一个时钟模块,DS1302是常用的时钟模块它的性能高而且耗电量低,是美国DALLAS公司研发推广的一种带内部储存的实时时钟电路,而且它还能够对年、月、日、周、时、分、秒进行计时,每到闰年是都可以进行补偿的技术,工作电压范围从2.0V到5.5V都可以。若想要与中央处理器进行同步通信可以采用三线接口方式进行连接,并可以采用突然发生的方式进行一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。之所以选用DS1302是因为它是DS1202的增强版本,和DS1202完全兼容,但是却多了两个引脚,一个是主电源,一个是后备电源,而且也设计了通过后备电源引脚进行涓细电流充电的能力。DS1302的掌控字节的位7一定要是逻辑1,如果是0的话那会导致DS13052将不可以储存资料,若想储存和读取时间的数据那位6就必须是0,如果不是0那则会进行RAM信息的读取与存储。其余的位从5到1地址都有不同的作用,比如最低位0要想实现写的功能那就要是0,不为0的话那将实现读取读的功能。3.3.4串口通信模块本设计由于需要和计算机进行数据传输,选用芯片MAX3232作为本设计的串口通信模块是因为它具备的的接收器和驱动器都为二路的,并且为了使电池使用的年限尽延长提供1uA关断方式。当处于关断方式下,接收器会对外设进行监控,并会一直处于有效的状态,仅会耗去1uA的电源电流,而且MAX3232和MAX242、MAX232相比,引脚、功能和封装都兼容,但好处在于当处于高数据速度下的工作环境中MAX3232也可以维持最小发送器输出电压(正负5.0V)。当输入电压最小不小于3.0V,最大不大于5.5V时,就可以输出电压为即可提供+5.5V的倍压电荷泵和—5.5V的反相电荷泵,当非连续模式下电荷泵工作,如果输出电压小于5.5V将会导致电荷泵的打开;反之输出电压大于5.5V时,电荷泵就会关闭,所以想产生V+和V-的电压就会使每一个电荷泵须要飞容器和一个电容能够储能。所以选用MAX323是因为即使在最困难的工作环境下也可以确保120kbps的数据速率。正常状况下,可以在235kbps数据速率下工作,不止一个接收器和鼠标可以被发送器驱动。3.3.5非接触式IC卡读写模块第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸非接触式IC卡读写模块在本设计中发挥着很重要的作用,选用MFRC531是因为它是这个读写芯片具有领先的解调和调剂的概念,并且可以通过天线发送13.56MHz的电磁波信号,它是非接触式通信模块中高集成芯片并且应用广泛,在13.56MHz下它可以融合了全部种类的被动非接触式通信协议和方式。支持使用MIFARE高波非接触式通信波特率。要想直接控制天线时,里面的发送器也可以不用去用额外的有源电路。而且还有一个很好的优点是当接收器可以部分供给一个稳固而又高效的解码电路和调节,来当做ISO14443A兼容的应答器信号。还有数字部分处理ISO14443A帧和错误检查。另外,当它想去检验MIFARE时,就可以用它的一个特性就是急速CRYPTO1加密算法。当使用者有不同的需要时就可以选用不同的模式因为它与主机通信模式有SPI模式和8位并行,这样的设计就会使读卡器或终端的开发上存在了很多的可能性。在本设计中,为了尽可能少的节省CPU的输入、输出口所以选用SPI模式。3.3.6储存模块由于考勤系统需要将数据保存并上传,在这个设计中采用串行E2PROM芯片AT24C64作数据存储器。因为AT24C64是ATMEL公司生产稳定性高耐用,而且采用的是I2C总线标准,它的存储器容量为64Kbit,存储器配置为8Kx8bit,时钟频率为1MHz电源电压范围:1.8V到3.6V,常用的串行E2PROM 存储芯片,其支持I2C总线数据传输协议,当想与CPU构成串行接口是用两根线连接就可以。第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸3.2单片机模块设计3.2.189C52接口分配及功能介绍89C52是高性能的8位单片机,具备一台微型计算机的功能,集成了微处理器、数据储存器、特殊功能寄存器、程序储存器、串行口、IO口、中断器、定时计时器。它是采用CMOS技术所以高速和高密度而且还具有CMOS的低耗电特点,89C52的指令系统和结构和89C51一样属于89C51的加强版,都是建立在标准的MCS-51单片机体系当中,它具有内部时钟的输出和计数器的加1减1等功能,适用于一些简单控制等场合。89C52具有8位中央处理单元可以处理一些软件编写的功能,本身带还有512字节的内部一个RAM作为内部存储在本次设计中P0口作为通信模块接口,P1口作为LCD显示模块接口,外接键盘输入用P2口,外置时钟电路和外置接口电路等用P3及特定接口。AT89C52单片机引脚说明:VCC:电源接入引脚。GND:接地引脚。XATL1:晶体振荡器接入的一个引脚。XTAL2:即晶体振荡器接入的另一个引脚。RST/VPD:复位信号输入引脚/备用电源输入引脚。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/PROG:地址锁存允许信号输入引脚/编程脉冲输入引脚。EA/VPP:电源接入引脚P0.0:一般I/O口引脚或数据/地位地址总线复用引脚。P0.1:一般I/O口引脚或数据/地位地址总线复用引脚。P0.2:一般I/O口引脚或数据/地位地址总线复用引脚。P0.3:一般I/O口引脚或数据/地位地址总线复用引脚。P0.4:一般I/O口引脚或数据/地位地址总线复用引脚。P0.5:一般I/O口引脚或数据/地位地址总线复用引脚。P0.6:一般I/O口引脚或数据/地位地址总线复用引脚。P0.7:一般I/O口引脚或数据/地位地址总线复用引脚。P1.0:一般I/O口引脚。P1.1:一般I/O口引脚。P1.2:一般I/O口引脚。P1.3:一般I/O口引脚。P1.4:一般I/O口引脚。第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸P1.5:一般I/O口引脚。P1.6:一般I/O口引脚。P1.7:一般I/O口引脚。P2.0:一般I/O口引脚或高位地址总线引脚。P2.1:一般I/O口引脚或高位地址总线引脚。P2.2:一般I/O口引脚或高位地址总线引脚。P2.3:一般I/O口引脚或高位地址总线引脚。P2.4:一般I/O口引脚或高位地址总线引脚。P2.5:一般I/O口引脚或高位地址总线引脚。P2.6:一般I/O口引脚或高位地址总线引脚。P2.7:一般I/O口引脚或高位地址总线引脚。P3.1:一般I/O口引脚或第二功能引脚。P3.2:一般I/O口引脚或第二功能引脚。P3.3:一般I/O口引脚或第二功能引脚。P3.4:一般I/O口引脚或第二功能引脚。P3.5:一般I/O口引脚或第二功能引脚。P3.6:一般I/O口引脚或第二功能引脚。P3.7:一般I/O口引脚或第二功能引脚。P3口的第二功能表P3.0RXD(串行输入口〕P3.1TXD(串行输出口〕P3.2INTO(外中断0〕P3.3INTO(外中断l)P3.4TO(定时/计数器0)P3.5Tl(定时/计数器l)P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器读选通)第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸电路图如下:图3-1单片机89C51接口3.2.289C52工作最小系统设计为了使单片机正常工作,都需要设计一个基本的电路,89C52本身包括程序储存器等,只需在外部设计一个时钟电路和复位电路(1)时钟电路时钟电路输入端为XTAL1与89C52上XTAL1管脚相连,输出端为XTAL2与89C52上XTAL2管脚相连,在两个管脚之间接一个晶体振荡器和两个微调电容,在两个微调电容中间接入GND,这样就构成一个时钟电路,本设计采用内部时钟电路如图第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸(2)复位电路单片机每次开始工作,单片机系统要有一个初始值,所以这时需要设计一个复位电路,复位分为上电复位和按键复位,上电复位就是当单片机刚给电时,将所有寄存器设置为初始模式,单片机从头开始执行程序;按键复位是在单片机通电的时候通过按键强制单片机复位,按键复位属于单片机外部复位,可以当程序跑飞或者异常的时候,复位全部寄存器,让单片机从头执行程序。上电自动复位主要是通过在复位端接电容,利用放电的作用,为复位段提供一个持续1ms的高电平为单片机复位。当单片机刚上电时电容两端没有电压,并对电容进行充电,RESET端处于低电平状态,单片机正常工作。当89C52的RST管脚接收电平信号时,管脚与复位电路相接形成复位,或者当按下复位键时电容被短路释放电能,如图3.3LCD显示模块设计本实验室考勤管理系统需要LCD显示卡号,液晶显示是单片机应用系统的一种常用人机接口形式,它的有优点是重量轻、体积小、功耗低。本设计采用在单片机中常用的点阵字符式液晶显示模块LCD1602,1602液晶显示模块是通过点阵型来显示数字、字母、符号的,正好可以满足本设计要求显示10位数字。第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸LCD1602的显示容量可以显示2行,每行显示16个字符,VO口需要调剂显示亮度,所以需要可变电阻,芯片工作电压为4.5~5.5V,模块最佳工作电压是5.0V。VSS和VCC分别是接地和5V电源的,VO口连接可变电阻用来调节LCD显示屏亮度,RS接89C52的P2.7用于寄存器的选择,RW接89C52的P3.2口作为读写线,E为使能端接地,RB0至RB7与单片机P1.0至P1.7连接作为双向数据接口,BLA为背灯电源接一块电阻降低接入电压,BLK接地就可以。电路如图:图3-2LCD1602显示模块电路图3.4时钟模块设计DS1302为单片机提供3.3V电压,在调试程序时加一个32.768kHz的晶振,使其正常工作,管脚VCC2作为主电源作为时钟模块的供电接口,管口VCC1作为储备电源接口,如果主电源没电或者主电源出现故障它也可以作为主电源使时钟模块继续工作.XI和X2接口外接一个晶振作为芯片内部时钟,RST作为数据输入、输出的开始与结束,当为高电平时开启数据输出,反之为输入。RST与单片机P3.5端口连接。SCLK端口是这个模块的控制数据输入或输出端口连接单片机P3.3端口,I/O为双向数据端口连接单片机P3.4端口,作为芯片的复位数据输入输出串行时钟接入主芯片如图第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸图3-3时钟模块电路图3.5非接触式IC卡读写模块设计3.5.1MFRC531接口分配及功能介绍MFRC531支持使用MIFARE高波非接触式通信波特率。要想直接控制天线时,里面的发送器也可以不用去用额外的有源电路。而且还有一个很好的优点是当接收器可以部分供给一个稳固而又高效的解码电路和调节,来当做ISO14443A兼容的应答器信号。还有数字部分处理ISO14443A帧和错误检查。另外,当它想去检验MIFARE时,就可以用它的一个特性就是急速CRYPTO1加密算法。当使用者有不同的需要时就可以选用不同的模式因为它与主机通信模式有SPI模式和8位并行,这样的设计就会使读卡器或终端的开发上存在了很多的可能性。OSCIN和OSCOUT分别为振荡器缓冲输入和振荡器缓冲输出3.5.2MFRC531工作最小系统设计同892C52工作最小系统设计原理,需要一个晶振电路才可以使其正常工作如图第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸图3-4MFRC531工作最小系统电路图3.5.3天线模块设计MFRC531作为通信协议模块与主芯片接口见3.1.1,与IC卡识别电路接口为VMID模拟的参考电压RX无线输入信号TX1和TX2驱动器如图图3-4-2IC卡识别电路图3.6串口通信模块设计第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸MAX232是两组驱动器,两组接收器,电路图设计需要一个电容性电压发生器,这样才可以输出电平,14脚接串口链接电脑传输数据,12脚接单片机,由单片机输入如图图3-5串口通信电路图3.7储存模块电路设计储存元件为24C64其中SCL接口为串行时钟,作为输入管脚,当单片机等产生数据时,它作为数据的接收或发送的时钟,SDA是串行数据/地址接口可以双向传输。A0、A1、A2,器件地址输入端,这些输入端用于多个器件并联时设置器件地址第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸图3-7储存模块电路图3.8键盘模块设计由于本实验室考勤管理系统需要键盘输入密码,所以本系统需要外部键盘电路,通过键盘设置密码,按键的两端分别接地以及单片机的I/O借口,按键的一端全部接地,另一端分别接到单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3接口。键盘模块工作电路如下图2.12所示。图3-8键盘模块电路图第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸第4章实验室考勤管理系统的软件设计4.1系统软件主体框图设计主程序含有初始化程序、串口通信程序、中断服务子程序、数据储存程序。初始化程序包括很多,有中断初始化、DS1302初始化、串口通信初始化、储存模块初始化等,单片机通过不停的读取时钟信号,每过一秒进行串口通信一次,进行判断是否检测到IC卡信号,如果有信号则进行功能性储存数据进行上传。主框图如图图4.1系统软件主体框图第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸4.2系统软件部分框图设计主程序框图是建立两部分之上的,一个是下位机程序,一个是上位机程序,我们就两个主要分程序进行设计。4.4.1下位机的程序设计下位机是由多个部分构成的,包括单片机89C52,时钟DS1302,储存模块24C64,读卡模块等。图4.4.1下位机软件程序框图第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸4.4.2上位机的程序设计上位机的主要功能是使用到串行口控件,这样有了串行口才可以使数据与电脑进行数据的交换,达成设计的目的与功能。上位机软件采用微软开发的VB6.0进行功能编程,来完成对非接触式IC卡读写的记录,电脑接收下位机传来的信息并且进行分累保存,并打印。图4.4.2上位机软件程序框图第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸总结心得随着这次毕业设计的完成,意味着自己大学生的身份临近尾声,这次毕业设计是大学里最大的一次作业,同时也是收获最大的一次。这次毕业设计为实验室考勤管理系统,是由89C52作为核心模块进行中央处理器的工作,对各个工作系统进行控制,由MFRC531模块进行IC卡识别,对数据进行读取,然后用LCD1602进行显示卡号,还可以通过键盘模块输入密码然后,24C64进行数据的储存,通过MAX3232进行数据的上传,然后通过电脑软件将数据进行整理传输打印。从开始的对这个课题的研究到后来框图设计完全是按照毕业设计的要求所设计的,然后通过上网参考一些资料确定了具体的模块单片机的型号,又对每一个模块进行设计使其构成一个完整系统,整个毕业设计最重要的是电路的绘制,通过绘制单片机AT89C52的的基本构成,然后根据毕业设计的要求以及自己设计方式画出单片机最小系统,晶振时钟电路,复位电路,键盘电路,显示电路,储存电路,IC卡识别电路,最后经过每个器件的检查完成了电路图的设计,经过半学期的时间终于完成了考勤管理,并达到要求。这当中学会了知识,学会了对待知识一丝不苟的态度,只有有一个好的态度才可能完成一个成功的设计论文,虽然过程很困难,会遇到很多很多的问题,但是解决问题却是快乐的,看到自己的成果更是喜悦的,付出总会有回报。第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸致谢这次毕业设计是一次前所未有的挑战,也是对大学知识的一次检验,通过这次毕业设计我学到了很多书本上不曾学到的知识,从最开始拿到题目的朦朦胧胧,到最后的完成,其中得到了很多人的帮助,尤其是李海富老师,是我能够完成这次毕业设计的最大贡献者,老师的耐心指导使我解决了设计过程中遇到的很多的问题,这毕业设计这期间老师每个时间段都会对我们进行督促和解答一些设计过程中遇到困难,尤其当我刚开始拿到这个题目时,是李老师一步一步去引导我,使我对这个课题有很深刻的认识,也明白了我应该如何去做,老师牺牲自己的时间对我们设计中产生的问题解答,对设计中差生的错误进行指导,并使我改正错误,经过老师的悉心指导我才能一步一步的去按计划完成这次毕业设计。同时我也要感谢同学对我的帮助,在实际设计中真的会有很多的困难,同学也对我进行了很好的解答,还有我参考的资料中那些作者,是他们用他们的智慧修建了我前进的道路,最后也要感谢下自己,大学四年如流水一般,时间匆匆,自己未曾荒废学业,但也不曾努力上进,所以面对毕业设计这次大考显得心有余而力不足,但好在大学培养了自己自我学习的能力,努力克服遇到的问题完成这次毕业设计。大学四年以这次毕业设计作为结束,感谢老师的悉心教导,身为长大学子我深感自豪。第27页共30页 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊长春大学毕业设计(论文)纸参考文献[1]李旭,田文凯,何蕾.智能感应卡考勤管理系统设计[J].产业与科技论坛2015(3):56-57.[2]窦建立.基于射频识别技术的考勤系统[D].河北科技大学.2010(12):1-62.[3]陈冲,赵升,谢文彬,高猛.基于无线通信的非接触式IC卡读卡器设计[J].温州大学学报(自然科学版).2011(12):18-23.[4]黄少辉.高校实验室管理存在的问题及对策[J].广东技术师范学院学报.2008(6):124.[5]徐卓林,杨雕,马安仁.基于单片机的无线指纹考勤系统.消费电子.2014(4):227.[6]李云,黄家瑜.实验室信息管理系统的设计与实现[J].实验室研究与探索.2005(10):52-55.[7]戚勇,叶哲江,孙秀娥.非接触IC卡考勤系统设计.山西电子技术.2007(3):23-25.[8]吴国贤.基于IC卡的考勤设计.电子制作2014(6):50-51.[9]吴源源.智能考勤门禁系统的实现.厦门城市职业学院学报.20123(1):58-61,69.[10]朱兆优,饶运涛.非接触IC卡考勤管理系统的开发.华东地质学院学报.2001(2):160-162.[11]BehrouzForouzan.DataCommunicationsandNetworking.McGraw-HillScience/Engineering/Math,2006(4):2.[12]KamalHingorani,BobMcNeal,DariusCarlton.EnhancingaLearningManagentSystemtoTrackAttendanceUsingRfid.InternationalAssociationforComputerInformationSystems.2013(2):313-318.[13]AdewoleK.S.,AbdulsalamS.O.,BabatundeR.S.DevelopmentofFingerprintBiometricAttendanceSystemforNon-AcademicStaffinaTertiaryInstitution.InternationalInstituteforScience,TechnologyandEducation(IISTE).2014(2):62-66.[14]DrKlausFinkenzellerRFIDHandbook:FundamentalsandApplicationsinContactlessSmartCards.RadioFrequencyIdentificationandNear-FieldCommunication,ThirdEdition,2010(8).[15]IkuomolaAderonkeJustina.Fingerprint-BasedAuthenticationSystemforTimeandAttendanceManagement.SCIENCEDOMAINInternational.2015(6):735-739.第27页共30页