刷卡考勤系统的设计

扬州大学本科生毕业设计（论文）本科生毕业论文毕业论文题目基于单片机的刷卡考勤系统的设计学生姓名胡友友所在学院物理科学与技术学院专业及班级光信息科学与技术专业光科09指导教师朱金荣完成日期2013年5月22日扬州大学本科生毕业设计（论文）1摘要射频识别（RadioFrequencyIdentification，以下简称RFID）技术是智能刷卡系统的关键。本文通过研究射频卡系统及相关理论，应用射频识别技术、MCU及接口技术、SPI通信等技术，设计一款刷卡考勤系统。本课题研究的刷卡考勤系统的主控制器采用STC89C52RC，读写芯片采用的是Philips公司的MFRC522，通过单片机控制读卡模块读取集成电路卡（IntegratedCircuitCard，简称IC卡）的卡号，跟数据库中数据进行比对，把考勤信息通过128*64点阵的中文液晶显示模块显示。本设计将射频识别技术与日常考勤等结合起来，具有很大的应用前景和一定的经济价值，对RFID的推广有积极的作用。关键字：RFIDIC卡RC522单片机扬州大学本科生毕业设计（论文）2AbstractRadiofrequencyidentification(RadioFrequencyIdentification,hereinafterreferredtoasRFID)technologyisthekeyofthesmartcardsystem.Inthispaper,itisbasedonRFcardsystemandrelatedtheories,withtheapplicationofradiofrequencyidentificationtechnology,MCUandinterfacetechnology,andSPIcommunicationtechnology,todesignacardsystem.ThemaincontrollerofthisresearchaboutCardsystemprojectisSTC89C52RCandthereaderchipistheMFRC522ofthePhilipscompany.Controlledbythemicro-controller,ICcardreadermodulereads(IntegratedCircuitCard,referredtoas,ICcard)cardnumber,whichisincomparisonwiththedatabasedata.Then,theattendanceinformationisshownby128*64dotmatrixChineseliquidcrystaldisplaymodule.Withtheintegrationofradiofrequencyidentificationtechnologyanddailyattendance,thedesignnotonlyhasgreatapplicationprospectsandsomeeconomicvalue,butalsohasapositiveeffectonthepromotionofRFID.Keywords:RFID,ICcard,MFRC522,STC89C52RC扬州大学本科生毕业设计（论文）3目录摘要…………………………………………………………………………1Abstract……………………………………………………………………2第一章绪论………………………………………………………………41.1课题背景…………………………………………………………41.2课题研究的目的与意义…………………………………………41.3国内外研究现状…………………………………………………51.4本课题主要研究的内容…………………………………………5第二章射频识别技术的介绍………………………………………………62.1IC卡的介绍……………………………………………………62.2非接触式IC卡的标准…………………………………………8第三章考勤系统的总体方案设计…………………………………………93.1系统的功能要求…………………………………………………93.2系统的技术要求…………………………………………………93.3系统的组成及总体方案设计……………………………………10第四章系统的硬件设计……………………………………………………104.1天线的设计………………………………………………………104.2读卡芯片电路的设计……………………………………………154.3液晶显示模块电路的设计………………………………………184.4单片机控制模块电路……………………………………………204.5其他模块电路的设计…………………………………………21第五章软件部分的设计…………………………………………………225.1主程序的设计……………………………………………………225.2读卡模块软件设计………………………………………………235.3显示模块软件设计………………………………………………25第六章系统测试结果及结论………………………………………………266.1调试………………………………………………………………266.2结论………………………………………………………………26谢辞…………………………………………………………………………27参考文献……………………………………………………………………27附录（一）……………………………………………………………………27附录（二）……………………………………………………………………29扬州大学本科生毕业设计（论文）4基于单片机的刷卡考勤系统的设计第一章绪论1.1课题背景20世纪90年代射频识别技术开始兴起，它是一项利用射频信号通过空间耦合，实现信息传递的无接触性并通过所传递的信息达到识别目的的技术]1[。射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别的过程无需人工干预。射频识别技术被认为是条形码的无线模式，具有条形码所不具备的特点：防水、防磁、工作距离远、可加密保护、存储数据容量大、存储信息更改等。二十多年来，射频识别技术迅速发展并在全球范围内得到广泛的应用，涵盖的范围广，包括门禁控制系统、航班行李识别、汽车防盗、文件跟踪、电子付费等方面。进入21世纪以来，标准化问题越来越重要，迫切需要一个被全球认可的标准，ISO/IEC14443等国际标准相应形成。近年来，RFID产品的应用范围越来越广，RFID产品逐渐进入生产、生活的各个领域，成为人们生活不可或缺的一部分。人们的生产、生活方式得到改变，使其变得更加方便快捷。目前国内大多数企业在考勤时，依然使用的是传统的考勤方法，例如手工记录、签卡、机械打卡等。这样的考勤方法，不仅考勤速度慢，在考勤时需要专门人员在旁记录，统计，制成报表，当报表最后交到主管人员手上时，也许时间已经过了几天，这样根本不能发挥考勤真正的监督作用。而且，考勤数据不准确，考勤人员在考勤过程中可能记录出错，甚至弄虚作假的现象出现。同样的，高校传统教学考勤制度也存在许多不完善的地方，容易使部分同学养成一些与我们大学生极不相称的学习生活状态，如迟到、早退、旷课、外宿、晚归、不按时就寝、无序上网问题等。本课题的刷卡考勤系统将射频识别技术和现代管理结合起来。1.2课题研究的目的与意义随着经济的飞速发展，愈来愈多的管理者认识到管理与效益是息息相关的，实现数据规范化、自动化的管理，是一个管理规范、运作高效的企事业单位的必然要求。现在的市场竞争是知识的竞争，管理手段的竞争。谁有先进的技术设备和管理手段，谁就有成功的先机。企业或单位对于方便、快捷的考勤系统有迫切的需求。而一些当前的刷卡考勤系统主要是基于计算机控制的联网型系统，不仅价格昂贵，体积庞大、笨重，而且需要网络的连接，不利于广泛的用于小范围的考勤管理。为了可以满足日常的方便快捷扬州大学本科生毕业设计（论文）5的考勤，本文设计了基于单片机的刷卡考勤系统。刷卡考勤系统将射频识别技术和现代管理结合起来。在企业中，刷卡考勤系统可以以节省大量的人力物力，简化日常管理的繁琐程序，提高企业的管理效率。在高校中，刷卡考勤系统对加强学生的教学管理，促进教学改革也有着非常重要的意义。本系统的可能创新点是通过进一步完善软件环境使本系统与“一卡通”系统的兼容，实现了“校园一卡通”作为考勤卡的作用，拓展了本校“一卡通”的适用范围。通过读取IC卡号，根据各个部门的数据库内存储内容调出相应信息。例如学校的图书馆学生借阅管理、学校微机机房的记时考勤记录、学校操场或学生宿舍的门禁管理、学校食堂的收费等。1.3国内外研究现状目前，非接触式IC卡中的主流为PHILIPS公司的Mifare技术，并且已经被制定为国际标准：ISO/IEC14443TYPEA标准。欧洲一些较大的IC射频卡制造商和IC射频卡读写设备制造商以及IC射频卡软件设计公司等大都把Mifare技术作为技术标准，而发展和推进IC卡行业快速的向标准化发展。而对于非接触式IC智能射频卡方面的研究则代表了整个大行业的发展方向。非接触式IC卡和接触式IC卡相比，它继承了接触式IC卡的容量大、安全性高的特点，同时也克服了以接触方式工作的IC卡所无法避免的缺点，如触点磨损、污染、静电以及插卡不便的读写过程，使非接触式IC卡的使用更加自由，应用更加广泛。当前，国内IC卡及相关产品的生产和研究的企业主要有上海复旦微电子股份有限公司，深圳市明华澳汉科技有限公司等。中国IC卡产业虽然起步虽晚，但发展迅猛，通过引进先进的技术和自主研发，在几年间，整体生产能力突破了2亿张。全国IC卡应用装置的开发和系统集成厂商也达到上千家。由于智能卡的潜在应用范围非常广，国内外学术界和科技工作者对非接触式智能卡的开发，给予了广泛关注和研究。近几年来，射频识别系统的发展极其迅猛。尤其自1993年金卡工程启动实施以来，IC卡的应用领域得到不断的扩展，一条完整的IC卡产业链已经初步建立起来了，并逐步成为国民经济新的持续增长点。1.4本课题主要研究的内容本文主要是通过对射频设别技术的研究来设计一款基于单片机的刷卡考勤系统的硬件设备及其软件。在设计IC卡读卡器的基础上，完成考勤系统的设计。本课题主要完成的任务包括：(1)文献部分：无线识别技术的研究。扬州大学本科生毕业设计（论文）6(2)硬件部分：包括单片机控制的射频读卡器的设、12864液晶显示电路的设计、报警电路的设计等。(3)软件部分：单片机控制程序。(4)系统的综合调试与分析：在软硬件完成以后，要对系统进行综合的测试与实验，分析系统的可靠性与实用性，调整系统的不足。第二章射频识别技术的介绍2.1IC卡的介绍IC卡是集成电路卡（IntegratedCircuitCard）的简称，也叫做智能卡（IntelligentCard）或灵巧卡（SmartCard）。通常集成电路被镶在塑料卡片上，如图1所示。IC卡打消和一张名片差不多，在其左上方嵌入了一片或几片集成电路芯片。芯片一般是不易挥发的存储器（ROM、EPROM、EEPROM）、逻辑保护电路，或者是CPU(中央处理单元)。目前，可以用于信息处理的卡片多种多样，而且基本上都是采用了新技术的，IC卡突出的原因在于它对于PET（聚乙烯）卡、磁卡、光卡和凸字卡等其它种类的卡具有以下重要的特点：（1）存储容量很大，其内部有RAM、ROM、EEPROM、EPROM等存储器，存储容量可以达到几兆至十几兆字节；（2）体积很小、重量轻，抗干扰能力强，便携性好；（3）安全性高，保密性好。图（1）非接触式IC卡内部结构扬州大学本科生毕业设计（论文）7图（2）非接触IC卡的功能框图在IC卡诞生以来的三十多年里，随着大规模和超大规模集成电路技术、信息安全技术以及计算机技术等的发展，IC卡种类变得更加丰富多样，技术也更趋于成熟，在国内外都得到了广泛的应用。下面将从不同的角度对IC卡进行详细分类和简单分析。（1）根据卡中的集成电路模块的不同可划分