浅谈 IC 卡考勤系统的设计与实现

    近几年，非接触 IC 卡考勤管理系统广泛应用于公司、工厂、银行和宾馆等，对职工的出勤进行考核，实现自动化管理。非接触式卡使用时没有方向性，卡片可以任意方向掠过，即可完成操作，这大大提高了每次使用的速度。可以适合于多种应用，非接触式卡的存储结构特点使它一卡多用，能应用于不同的系统，用户可根据不同的应用设定不同的密码和访问条件。本文主要介绍一种基于非接触式 IC 卡的门禁考勤管理系统的设计与实现方法，该系统不仅能够满足普通考勤管理的需要，而且较好地解决了工作时间与工作地点灵活多变时的考勤管理问题。

    一、考勤系统设计

    (一)考勤需求分析

    考勤管理最基本的工作就是如实地记录员工上班与下班的时间，然后再分阶段进行数据汇总以形成员工的考勤记录，单位再以这些记录为基础对员工实行考核并计发薪酬。然而，由于各个单位具体情况的差别，他们对考勤管理的要求可能并不完全一样。

    (二)系统结构设计

    根据对用户需求的分析，考虑到用户的要求和软件结构的合理性，本系统上位软件划分为表示层、业务层和数据层。其中表示层由考勤机和考勤管理软件的操作界面组成，分别负责考勤数据的采集和处理；业务层又划分为数据录入模块、数据采集模块、报表生成模块和系统维护模块，这四大模块是考勤管理系统的核心，实现了考勤管理的主要功能；数据层主要由数据库管理系统组成，完成各类考勤数据的管理工作。

    二、考勤系统的硬件构成

    本系统硬件可分为卡、读卡器和PC机三个部分。读卡器部分由读卡模块、P87LP 64单片机、存储模块(EEP—ROMA 4C64)、时钟模块(PCF8583)、显示模块(用串行口扩展7415164 实现显示)、串行通讯模块(与pc机通信)、CPU复位电路、外部振荡电路组成。非接触勤系统硬件电路框图见图1。 

    

1 非接触IC考勤系统硬件电路框图

    

图2 非接触式IC卡的工作原理图

    三、非接触式IC卡的工作原理

    读写器向IC卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个Lc串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有一单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当所积累的电荷达到2V时，此电容可做为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去。

    射频读卡器工作原理。本系统读卡块(射频识别)是基于U2270B基站芯片的，由基站芯片设计基站发射和接收电路，同时设计基站天线，采用5V直流电压供电，与该系统其他模块工作电压相同，只需要同一输出电压的电源供电，这样能够简化系统的硬件电路，降低系统成本。非接触Ic卡发送数据后由射频基站天线接收，由基站处理后经基站的输出脚把得到的数据流发给微处理器的输人口。此模块只完成信号的接收和整流工作，而信号的解调解码的工作由微处理器来完成。微处理器要根据输入信号在高电平、低电平的持续时问来模拟时序进行解码操作。

    四、考勤系统的软件设计

    (一)下位机程序设计 

    下位机是由单片机(P87u 64)、H历时钟(PCF8583)、EEPROM(A1r24C64)、读卡模块等组成。单片机(P87LPC764)是该系统的控制核心，P87LPC764具有IIC总线，这是该系统所用的原因。P87LP 64的IIC总线符合标准的IIC总线规范，是有其标准模字节方式的总线结构。IIC总线工作所需的时钟信号可由P87LFIC64自动产生，但数据却是以位的方式和接收的。因此它的控制软件比较复杂，但却更为灵活。

    P87LPC764的IIC总线有4种工作方式：主发送、主接受、从接受、从发送。IIC总线系统中以P87 64 为主器件节点，既可以做主控器也可以做被控器。PCF8583和E1)ROM(AT24C64)也具有IIC总线的数据传送格式。下位机采用1787LPC764单片机完成信息的接收以及送往数码管、点阵发光二极管(LED)显示屏等设备进行显示。

    (二)上位机程序设计

    上位机主要是用到串行口控件，串行口是计算机与外部设备进行数据交换的重要介质，所以串行通信在工程实现中有着广泛的应用。MSComm控件有2种不同的方式来处理和解决各类通信软件的开发和设计问题。事件驱动方式：是一种功能强大的处理问题的方法。在实际工作中，往往要处理许多通信中的相关事件，例如：当线路数据到达本端或CD线和RTS信号线状态发生变化时，要求我们使用相应的事件来跟踪和处理，该控件是使用OnComm 事件来实现的，它也包括检测和处理通信错误等方面的问题，CommEvent值返回最近的通信事件或错误的数字代码。查询方式：由程序设计者负责读取CornmEvent的值并处理所发生的错误或事件。通常简单的应用程序设计可采用这种办法。根据这次设计中实际情况，采用的查询方式通信方式。

    Microsoft公司的VB6．0功能强大，在VB6．0当中，提供了ActiveX控件，特别是MSomm控件，可方便地支持串口通信。在采用以PC机为控制中心的数据处理非接触IC卡考勤系统中，通常需要单片机处理数据，然后用异步串行通讯方式传给Pc机，Pc对单片机进行定时取数，如果系统不很复杂这可以免去“握手”协议的繁琐过程，简化编程，提高速度。VB具有面向对象的设计方法，友好的用户界面，简单方便的串行通讯和实用性强等优点，不用借用其他语言就可以开发出优秀的控制系统通讯软件上位机即PC机负责数据处理、数据库的处理及向下位机发送，并对下位机进行控制。平时没有通信任务时，下位机仅做显示工作，上位机可进行其他工作。只有在上位机发来通信信号时，下位机才暂时去响应并接收。用VB语言编写的上位机软件具有界面友好、能多任务运行的优点，同时可以有选择地单独向某一台下位机发送显示信息，比用其他语言(比如：C语言)易于开发，程序简练。

    在上位机的设计当中，主要采用了Microsoft公司的VB6．0来进行界面的设置与编辑，利用VB6．0中的强大的界面编辑功能与通俗易懂的通信控件与图表控件进行设计，在上位机的设计过程中，最关键的地方就是如何进行pc机与单片机的通信，即是怎么样将单片机的数据传送到pc机，和收到单片机数据怎样和数据库连接跟数据库的数据进行比较。又因为单片机采用的是压缩的BCD码，与pc机所采用的数值是不一样的，所以，在传送过程中，必须进行数值的转换，否则会出现发送与接受数据的不一致性。

    五、结论

    实践表明基于上述方法设计的考勤管理系统具有较好的通用性，用户只需输入一些必要的初始信息，并结合本单位的实际情况来设置考勤规则即可较好地满足各种考勤管理的需要。从应用情况来看，IC卡考勤管理系统既消除了考勤工作的繁琐性，又提高了单位的管理水平。

    (文/杭州师范大学钱江学院 粱一江)