【正文】 序?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)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(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)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(shì)，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(lái)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(duì)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(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 目前，在考勤管理系統(tǒng)方面，國(guó)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(guó)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(guó)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(wú)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(guò)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(guò)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(cè)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(shì) 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(duì)考勤數(shù)據(jù)的整理，減少考勤管理時(shí)間，避免了考勤過(guò)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(méi)有必要的人事糾紛。與其他電子類(lèi)考勤寬利系統(tǒng)相比，所選用的硬件都是性?xún)r(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(kāi)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(lái)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(méi)有一個(gè)國(guó)際統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn) 。美國(guó)的電子產(chǎn)品代碼（ EPC）全球協(xié)會(huì)正在制定美國(guó)的電子產(chǎn)品代碼無(wú)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(guó)的RFID 標(biāo)準(zhǔn)也正在 由 電子標(biāo)簽國(guó)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(guó)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(guó)家，那么 產(chǎn)業(yè) 鏈 的管理系統(tǒng)就需要 考慮到 各個(gè)國(guó)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(xiě)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(zhǎng)、讀寫(xiě)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(lái)說(shuō)， 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(wú)源兩種。 其應(yīng)用場(chǎng)合的不同決定了不同的 射頻識(shí)別 系統(tǒng)。因此在 開(kāi)始進(jìn)行 方案選型的時(shí)候 ，用戶(hù)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(kāi)發(fā) 屬于 自己的基于 射頻識(shí)別 的供應(yīng)鏈管理方案， 來(lái) 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(jiǎn)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(lái) 驅(qū)動(dòng)天線； 用于可讀寫(xiě)應(yīng)答器的 AM 調(diào)制磁場(chǎng)； 對(duì)從天線傳輸來(lái)應(yīng)答器的 AM 調(diào)制磁場(chǎng)； 和微處理器通過(guò)簡(jiǎn)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(lái)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(lái)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(chǎng)，并且開(kāi)始對(duì)天線上的振幅調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。 用來(lái)對(duì) 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(chǎng) 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(méi)有經(jīng)過(guò)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(méi)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(lèi)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(guò)外部電容分壓 來(lái)進(jìn)行 調(diào)節(jié)。 一定要 通過(guò)較小的諧振電容來(lái)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(guò)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(guò) VCO 時(shí)鐘 來(lái) 同步， CDEC 電容移除所有信號(hào) 中的 直流 部分 。 通過(guò) 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(guò)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(guò)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(duì) 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?chē)?yán)重的對(duì) 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(duì) GND 電壓 來(lái) 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(guò) 了250mA， 則說(shuō)明天線的品質(zhì)因數(shù)有問(wèn)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(mén)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(cè) 回路 來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 磁卡與 EM4095 之間 ISO14443 協(xié)議 此 次 課題 需要 開(kāi)發(fā)的 射頻識(shí)別 卡讀寫(xiě)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(lèi)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(zhuān)門(mén)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(duì)請(qǐng)求的應(yīng)答 ATQA 對(duì) A型卡請(qǐng)求的應(yīng)答 ATQB 對(duì) B 型卡請(qǐng)求的應(yīng)答 ATR 對(duì)重新啟動(dòng)的請(qǐng)求的應(yīng)答 ATS 對(duì)選擇請(qǐng)求的應(yīng)答 ATQID 對(duì) ID 號(hào)請(qǐng)求的應(yīng)答 CRC 環(huán)檢驗(yàn)碼 RATS 對(duì)選擇應(yīng)答請(qǐng)求 REQA 對(duì) A 型卡的請(qǐng)求 REQB 對(duì) B 型卡的請(qǐng)求 REQID 請(qǐng)求 ID 號(hào) RESEL 重新選擇的請(qǐng)求 卡片返回的代碼說(shuō)明： 0x00: 對(duì)指定地址的訪問(wèn)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(duì)指定地址的訪問(wèn)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