【正文】 序?qū)崿F(xiàn)簡介 ......................................... 40 功能描述 ............................................. 40 程序代碼 ............................................. 41 第四章 結(jié)論 ....................................................... 44 參考文獻(xiàn) .......................................................... 45 致謝 .............................................................. 47 第一章 緒 論 背景 考勤管理系統(tǒng)的研究背景 隨著信息化建設(shè)的不斷發(fā)展， 磁卡 得到普遍的推廣， 大部分 采用 RFID 射頻技術(shù)，通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對象獲取數(shù)據(jù)，識(shí)別工作不受環(huán)境的影響，操作方便快捷，具有防污、防水、加密存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)，較傳統(tǒng)的接觸式 IC 卡，具有明顯的優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用在身份識(shí)別、 消費(fèi)等各項(xiàng) 服務(wù)上， 為 企業(yè)或單位的管理以及 人們的 生活提供極大的便利。然而，在考勤管理方面，大多依然采用傳統(tǒng)的 簽名 簽到的方式進(jìn)行考勤，特別是在 較大企業(yè) 的 簽到 管理上更是混亂。另外， 傳統(tǒng) 簽到的考勤方式既浪費(fèi)時(shí)間，也給考勤數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析帶來了諸多麻煩。本設(shè)計(jì)借助 射頻技術(shù) ，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了 企業(yè)和單位 的自動(dòng)考勤和對考勤數(shù)據(jù)的分析處理，節(jié)約了考勤時(shí)間，提高了考勤效率，促進(jìn)了 企業(yè)單位的 考勤管理信息化水平的發(fā)展 。 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 目前，在考勤管理系統(tǒng)方面，國外早在多年之前就進(jìn)行了相關(guān)的研究和設(shè)計(jì)，現(xiàn)在已經(jīng)在其單位和 企業(yè)得到了較為廣泛的普及，而我們國內(nèi)，因?yàn)橄嚓P(guān)研究起步較晚，相關(guān)研究盡管達(dá)到同國外相同的水平，但是成本較高，許多單位和企業(yè)認(rèn)識(shí)進(jìn)行傳統(tǒng)方式的考勤管理。只有在一些規(guī)模較大的單位和企業(yè)才能實(shí)現(xiàn)無線射頻卡的考勤管理系統(tǒng)。 總體方案 設(shè)計(jì)思路 本次設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的考勤管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) ,主要的過程是用讀卡器識(shí)別出射頻卡唯一標(biāo)簽，將數(shù)據(jù)通過單片機(jī)傳送至 PC 機(jī)，進(jìn)行簽到處理。 硬件選擇 硬件部分我們采用瑞士微電生產(chǎn)的 EM4095 構(gòu)成的射頻讀卡電路。該芯片 具有 成本低 ， 工作穩(wěn)定 ， 精確的采樣點(diǎn) 等優(yōu)點(diǎn)。 單片機(jī)采用 51系列。讀卡 電路輸出信號(hào)有單片機(jī)識(shí)別出卡號(hào)，傳送到 PC 機(jī)行處理。 PC 主要實(shí)現(xiàn)功能進(jìn)行檢測卡號(hào)數(shù)據(jù)。 軟件描述 軟件部分主要是實(shí)現(xiàn)讀卡電路與單片機(jī)之間數(shù)據(jù)的通信。 設(shè)計(jì)優(yōu)勢 本次設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)考勤管理系統(tǒng)相比，具有快捷便利，有利于對考勤數(shù)據(jù)的整理，減少考勤管理時(shí)間，避免了考勤過程中的人為因素，充分體現(xiàn)了考勤管理的公平公正，減少了沒有必要的人事糾紛。與其他電子類考勤寬利系統(tǒng)相比，所選用的硬件都是性價(jià)比較高的，在保證系統(tǒng)簽到準(zhǔn)確方便，工作穩(wěn)定的同時(shí)，降低企業(yè)和單位在考勤管理方面的開支。 預(yù)期效果 基于單片機(jī)的考勤管理系 統(tǒng)， 核心器件 是 單片機(jī)， 單片機(jī)作為主控制器，并輔以 射頻卡， CAN 總線等技術(shù) ，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的刷卡人用 射頻卡 在射頻識(shí)別讀卡器 上進(jìn)行刷卡， 利用 單片機(jī)與 射頻識(shí)別讀卡器 之間進(jìn)行通信， 進(jìn)而 識(shí)別認(rèn)證 出刷卡人身份， 在這個(gè)時(shí)候 單片機(jī) 配以 時(shí)鐘模塊， 這樣就可以 將時(shí)間與 認(rèn)證的數(shù)據(jù)包 一起上傳 到 PC 機(jī)， 這樣就保證 PC機(jī)的 遠(yuǎn)程監(jiān)控。 本課題設(shè)計(jì)出來的系統(tǒng)為企業(yè)和單位 提供了 較為 科學(xué) 的 、可靠的考勤管理 方法 ，是 現(xiàn)代化 企業(yè) 考勤管理的 最佳模式。 第二章 硬件部分設(shè)計(jì) 系統(tǒng)框圖 圖 系統(tǒng)框圖 EM4095 射頻芯片部分 射頻芯片 選型依據(jù) 選型的三大原則 : 目前 RFID 技術(shù)并 沒有一個(gè)國際統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn) 。美國的電子產(chǎn)品代碼（ EPC）全球協(xié)會(huì)正在制定美國的電子產(chǎn)品代碼無線接口協(xié)議 。 而 因?yàn)?其 在 世界微電子行業(yè)一流的基礎(chǔ)，日本很有可能會(huì)制定自己的 協(xié)議 標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，我國的RFID 標(biāo)準(zhǔn)也正在 由 電子標(biāo)簽國家標(biāo)準(zhǔn)工作組制定。 因此，在選擇 射頻識(shí)別 方案的時(shí)候，必須考慮具體應(yīng)用 所在 的國家環(huán)境 和標(biāo)準(zhǔn) 。在當(dāng)今全球化的生產(chǎn)中， 產(chǎn)業(yè) 鏈很可能會(huì)跨越 多 個(gè)國家，那么 產(chǎn)業(yè) 鏈 的管理系統(tǒng)就需要 考慮到 各個(gè)國家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，避免不必要的法律糾紛。 RFID 系統(tǒng)的工作頻率 是 射頻識(shí)別 讀寫器發(fā)送射頻信號(hào)時(shí)所使用的頻率，RFID 系統(tǒng)按照頻率的不同可以分為低頻、高頻和超高頻 幾種 。高頻系統(tǒng)識(shí)別距離長、讀寫數(shù)據(jù)速率高，而低頻和中頻系統(tǒng)作用距離短、成本低。 RFID 系統(tǒng)就基本的工作原理來說， 射頻識(shí)別 系統(tǒng)還可以分為全雙工系統(tǒng)和半雙工系統(tǒng)以及時(shí)序系統(tǒng)。 射頻識(shí)別 的標(biāo)簽也可以分為有源和無源兩種。 其應(yīng)用場合的不同決定了不同的 射頻識(shí)別 系統(tǒng)。因此在 開始進(jìn)行 方案選型的時(shí)候 ，用戶需要 根據(jù) 自身的使用環(huán)境，選擇最 適合 的系統(tǒng)方案，防止 資金 的浪費(fèi)。 企業(yè)的信息化管理與供應(yīng)鏈管理系統(tǒng) 息息相關(guān) 的，因此具體的 射頻識(shí)別 方案必須能夠與企業(yè)現(xiàn) 在擁 有的信息系統(tǒng)（例如 ERP）相兼容。 因此 ，世界上的大部分 ERP 提供商都擁有或者正在開發(fā) 屬于 自己的基于 射頻識(shí)別 的供應(yīng)鏈管理方案， 來 大大降低由于兼容性所引起的 不必要的 風(fēng)險(xiǎn)。 EM4095 射頻芯片 簡介 EM4095 是用于 RFID（射頻識(shí)別） 的 CMOS 集成收發(fā)器電路基站芯片， 它具有 有以下功能； 可以 利用載波 來 驅(qū)動(dòng)天線； 用于可讀寫應(yīng)答器的 AM 調(diào)制磁場； 對從天線傳輸來應(yīng)答器的 AM 調(diào)制磁場； 和微處理器通過簡單接口通訊 ； 一 .優(yōu)點(diǎn)： ，成本低； 穩(wěn)定； AM調(diào)節(jié)； 2個(gè)，所以系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)更加容易； ； ； ； ：可以輕松的得到頭部信息。 二 .特點(diǎn)： 是集成的 ， 從而使 自適應(yīng)載波頻率 與 天線 諧振頻率 相配 。 外部晶振； 是 100到 150KHz； 的 方式 是 用橋驅(qū)動(dòng)直接 驅(qū)動(dòng) ； 是 以 OOK（ 100%AM 調(diào)節(jié)）； 是 用外部可調(diào)整系數(shù)的單端驅(qū)動(dòng)器以 AM調(diào)制； ； 1181。A； 85176。 C溫度范圍 ； EM4095結(jié)構(gòu)原理 圖 原理分析 ： 用來操作設(shè)備 的是 EM4095 的引腳 SHD 和 MOD。當(dāng) SHD 為高電平 時(shí) ， EM4095為睡眠模式，電流消耗 為 最小。在上電的時(shí)候， SHD 必須是高電平輸入，來使 初始化操作正確。當(dāng) SHD 為低電平的時(shí)候，回路 可以 發(fā)射射頻場，并且開始對天線上的振幅調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。 用來對 125KHz 射頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的是引腳 MOD。 當(dāng)在 該引腳上施加高電平 的 時(shí) 候 ，天線驅(qū)動(dòng)將 被 阻塞， 進(jìn)而 電磁場 會(huì)關(guān)掉 ； 當(dāng) 在該引腳上施加低電平的時(shí)候 ，片上 VCO 將 進(jìn)入自由運(yùn)行模式，沒有經(jīng)過調(diào)制的 125KHz 的載波將出現(xiàn) 在 天線上。 EM4095 用作只讀模式，引腳 MOD 沒有使用，將它連接至 VSS。 環(huán)濾波、電壓控制振蕩器和相比較模塊 加在一起 組成鎖相環(huán)。 為了使DEMOD_IN 引腳上得到 的電壓是 天線 的 真實(shí)電壓 ， 使用外部電容分 壓 。鎖相環(huán)將載波頻率鎖定在天線的諧振頻率上。 因?yàn)?天線種類的不同，在 100kHz 到150kHz 之間的范圍內(nèi)系統(tǒng)諧振頻率 都是 可以 的 。當(dāng)諧振頻率 落 在 100kHz 到150kHz 之間的時(shí)候，就會(huì)被鎖相環(huán)鎖定。 接收模塊解調(diào)的輸入信號(hào)是天線上的電壓信號(hào)。接收鏈路的輸入信號(hào) 用的是 DEMOD_IN 引腳。 該 輸入信號(hào)的級(jí)別應(yīng)該 比 低，比 VSS+ 高 。輸入信號(hào)的級(jí)別 可以 通過外部電容分壓 來進(jìn)行 調(diào)節(jié)。 一定要 通過較小的諧振電容來補(bǔ)償分壓器增加的電容。直流偏置取消、帶通濾波 還有 比較器組成接收 電 路。通過內(nèi)部電阻 把 DEMOD_IN 上的直流電壓信號(hào)設(shè)置在 AGND 引腳上。采樣 AM 信號(hào)，通過 VCO 時(shí)鐘 來 同步， CDEC 電容移除所有信號(hào) 中的 直流 部分 。 通過 進(jìn)一步的濾波 ，余 下的載波信號(hào)、二階高通濾波器 還有 CDC2 所帶的低 頻和 高 頻噪聲 被 移除。接收信號(hào) 通 過放大和濾波 處理， 傳輸?shù)疆惒奖容^器，比較器的輸出緩存至 DEMOD_OUT。 DVDD 腳 和 VDD 連接， DVSS 腳和 VSS 連接。 VDD 和 VSS 上的電壓 降 并不是流過管腳 DVDD 和 DVSS 電流 產(chǎn)生 的電壓降。 避免了因?yàn)?天線驅(qū)動(dòng)器 產(chǎn)生 的電源尖峰。 如果我們對 VSS 管腳還有 VDD 管腳 進(jìn)行隔離 ，這也是可以有效果的 。連接到相同 VSS 上 的電容都應(yīng)該是跟 DC2/AGND/DMOD_IN 管腳 有關(guān)連的 。 天線驅(qū)動(dòng)使用提供 VSS 和 VDD的電源 的 驅(qū)動(dòng)器 ANT， 任何 電源的變化和 外界的噪聲 都 會(huì)很嚴(yán)重的對 天線諧振回路 產(chǎn)生影響 。 我們尤其 要注意 的是頻率為20kHz 的 噪聲， 因?yàn)?EM4095 就是在這個(gè)頻率上 響應(yīng)信號(hào) 的 。 我們可以把在 管腳 AGND 上電容 的 值從 220nF 調(diào)至 1uF。 因?yàn)橐?減小接收 的 噪聲 ，電容值越大越好 。 A 我們 可以 利用 外部電容和內(nèi)部電阻 （ 2KΩ ）對 GND 電壓 來 濾波。 從 驅(qū)動(dòng)器 ANT 里 發(fā)出的電流值 的大小是 不 受 EM4095 限制 的 。 在 天線諧振回路的設(shè)計(jì) 上，務(wù)必要求 最大電流不 可以高于 250mA。 如果 這個(gè)值超過 了250mA， 則說明天線的品質(zhì)因數(shù)有問題， 必須 使用 串聯(lián)電阻 的方法進(jìn)行 限制。 務(wù)必使 控制 NMOS 門的信號(hào) 以及 MOD 信號(hào) 一起調(diào)為 低電平， 該信號(hào)要想變?yōu)?置高電平 ，必須是在 調(diào)制天線的振幅之后。 如果 天線 的品質(zhì)因數(shù)較高 ，天線上的電壓 可以比正常高一些 。 要想提升 讀取 的 靈敏性 ，可以用 外部檢測 回路 來實(shí)現(xiàn) 。 磁卡與 EM4095 之間 ISO14443 協(xié)議 此 次 課題 需要 開發(fā)的 射頻識(shí)別 卡讀寫設(shè)備是基于 ISO/IEC 14443 Type A標(biāo)準(zhǔn)的 [6]和 [7]。 由四個(gè)部分組成的 ISO/IEC 14443協(xié)議 將卡定義為 2種類型，Type A 以及 Type B。 Type A 以及 Type B 的區(qū)別主要是在 調(diào)制方式 和 編碼方式 上的不同。 調(diào)制方式上 A型 和 B型 的主要差別是， A 型 數(shù)據(jù)傳輸與微處理器工作是 不能同時(shí) 進(jìn)行的 ，而 B型數(shù)據(jù)傳輸與微處理器工作是 可以 同時(shí)進(jìn)行的 。 編碼方式上 A型 和 B型 的區(qū)別主要是， A 型必須 用專門的硬件解碼 進(jìn)行解碼，而 B型易于 進(jìn)行 軟件解碼。 協(xié)議 ATQ 對請求的應(yīng)答 ATQA 對 A型卡請求的應(yīng)答 ATQB 對 B 型卡請求的應(yīng)答 ATR 對重新啟動(dòng)的請求的應(yīng)答 ATS 對選擇請求的應(yīng)答 ATQID 對 ID 號(hào)請求的應(yīng)答 CRC 環(huán)檢驗(yàn)碼 RATS 對選擇應(yīng)答請求 REQA 對 A 型卡的請求 REQB 對 B 型卡的請求 REQID 請求 ID 號(hào) RESEL 重新選擇的請求 卡片返回的代碼說明： 0x00: 對指定地址的訪問被拒絕 0x01: CRC 或奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤 0x04: 交易 : 溢出錯(cuò)誤 其它命令 :對指定地址的訪問被拒絕 0x05: CRC 或奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤 0x0A: 確認(rèn) 基本命令： REQUEST 控制單元 射頻卡 Command: 0x26 or 0x52 0x26: IDLE 模式，只選擇天線范圍內(nèi) IDLE 模式的卡片 0x52: ALL 模式，選擇天線范圍內(nèi)所有卡片 Len: 0 射頻卡 控制單元 Len： 2 Data[0]： _TagType（低字節(jié)） 0x04 Data[1]： _TagType（高字節(jié)） 0x00 在重新選擇卡片時(shí)必須執(zhí)行 request 操作。 ANTICOLL 控制單元 射頻卡 Command: 0x93 Len: 1 Data[0]: 0x20 NVB 射頻卡 控制單元 Len: 5 Data[0]: _Snr(LL) Data[1]: _Snr(LH) Data[2]: _Snr(HL) 卡片系列號(hào) Data[3]: _Snr(HH) Data[4]: BCC 此操作必須緊隨在 requ