【正文】 *******************實(shí)踐教學(xué)*******************xx理工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院2013年秋季學(xué)期RFID應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目： 基于高頻的RFID學(xué)生考勤管理系統(tǒng) 專業(yè)班級： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)工程方向） 姓 名： xxx 學(xué) 號(hào)： xxxx 指導(dǎo)教師： xx 成 績： 目 錄中文摘要 3正文 4一、前言 4二、案例描述 系統(tǒng)核心功能 實(shí)施步驟 5三、需求分析 實(shí)驗(yàn)箱模塊的選擇 HF高頻讀寫器原理 射頻通信原理 9四、整體描述和實(shí)現(xiàn) 10 10 11 13 27總 結(jié) 29致 謝 30參考文獻(xiàn) 31摘要無線射頻識(shí)別即RFID（Radio Frequency IDentification）技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽、無線射頻識(shí)別，是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。它基本由三部分組成：標(biāo)簽(Tag)、閱讀器(Reader)和天線(Antenna)。 RFID技術(shù)與條碼、生物識(shí)別等自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，以及與互聯(lián)網(wǎng)、通信、傳感網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)融合，構(gòu)筑一個(gè)無所不在的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境?，F(xiàn)在很多學(xué)校也充分的利用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，發(fā)揮信息網(wǎng)絡(luò)的各種技術(shù)手段和現(xiàn)有各種教育、科研、信息資源的優(yōu)勢，開發(fā)各種應(yīng)用系統(tǒng)和管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交互式管理，全面推進(jìn)信息化管理。而基于RFID的學(xué)生考勤應(yīng)用系統(tǒng)就是學(xué)校管理系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，它將智能化的完成考察學(xué)生出勤情況。它實(shí)時(shí)的自動(dòng)采集數(shù)據(jù)信息、自動(dòng)對所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，然后以可視化界面回報(bào)給學(xué)校管理人員。通過點(diǎn)名、磁卡和接觸式IC卡等方式對學(xué)生的上課出勤情況進(jìn)行考勤、記錄管理，既耗時(shí)，而且又會(huì)相互干擾；而非接觸式RFID員工考勤應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了利用無線射頻識(shí)別技術(shù)對員工考勤管理，既方便、快捷，又省資源。本文設(shè)計(jì)了一種基于RFID高頻學(xué)生考勤管理系統(tǒng)。利用其中的HF模塊，嵌入式網(wǎng)關(guān)，并連接PC的串口線到嵌入式網(wǎng)關(guān)的J28接口。即可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)控制HF模塊，也可以實(shí)現(xiàn)PC機(jī)對HF模塊的控制。，作為考勤卡。用于上課、下課時(shí)的考勤記錄，只要標(biāo)簽處于讀寫器的有效識(shí)別范圍，則閱讀器便可自動(dòng)識(shí)別到該標(biāo)簽信息，通過軟件系統(tǒng)自動(dòng)記錄考勤信息，同時(shí)控制電子鎖開門。關(guān)鍵詞：RFID， 高頻， 學(xué)生考勤一、前言校園學(xué)生考勤是現(xiàn)今日常教學(xué)過程中必不可少的一個(gè)組成部分，以往，學(xué)生的考勤工作主要都由任課教師完全承擔(dān)，在上課之前幾分鐘或者是上課后花費(fèi)幾分鐘的時(shí)間進(jìn)行全班的點(diǎn)名，然后在學(xué)期末用人工的方式觀察、分析學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的出席情況。這樣做不但消耗了教學(xué)時(shí)間、也不具備靈活性。從記錄考勤數(shù)據(jù)，到分析考勤記錄都需要花費(fèi)教師額外的時(shí)間與精力。基于RFID校園卡考勤管理系統(tǒng)正試圖以一種更快捷方便的方式解決考勤過程中的各種問題。RFID射頻識(shí)別是一種世界上較為領(lǐng)先的技術(shù)：第一，可以識(shí)別單個(gè)的非常具體的物體，而不是像條形碼那樣只能識(shí)別一類物體；第二，其采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數(shù)據(jù)，而條形碼必須靠激光來讀取信息；第三，可以同時(shí)對多個(gè)物體進(jìn)行識(shí)讀，而條形碼只能一個(gè)一個(gè)地讀。此外，儲(chǔ)存的信息量也非常大。所以被廣為使用。在很多的校園中基于RFID的學(xué)生考勤應(yīng)用系統(tǒng)就是學(xué)校管理系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，它將智能化的完成考察學(xué)生出勤情況。它實(shí)時(shí)的自動(dòng)采集數(shù)據(jù)信息、自動(dòng)對所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，然后以可視化界面回報(bào)給學(xué)校管理人員。為學(xué)校更好的管理學(xué)生提供了很大的方便。校園卡考勤查詢管理系統(tǒng)基于RFID技術(shù)，這樣可以方便集成分布到校園中的每一個(gè)教室里。RFID應(yīng)用已經(jīng)全面普及，在校園中學(xué)生老師的考勤管理系統(tǒng)更是為學(xué)校的管理提供了很大的方便。校園卡基于RFID無線射頻技術(shù)，通過射頻技術(shù)便可獲取校園卡中的各類信息，對于校園卡考勤的應(yīng)用而言，僅僅需要得到校園卡的一個(gè)唯一標(biāo)志號(hào)便可完成考勤記錄。它將支持與學(xué)生管理系統(tǒng)、考勤管理系統(tǒng)的信息傳遞，同時(shí)可以方便的與“一卡通”系統(tǒng)進(jìn)行無縫連接。二、案例描述 ，作為考勤卡。用于上課、下課時(shí)的考勤記錄，只要標(biāo)簽處于讀寫器的有效識(shí)別范圍，則閱讀器便可自動(dòng)識(shí)別到該標(biāo)簽信息，通過軟件系統(tǒng)自動(dòng)記錄考勤信息，同時(shí)控制電子鎖開門。、系統(tǒng)核心功能準(zhǔn)確識(shí)別門禁考勤卡，并正確記錄考勤時(shí)間，同時(shí)應(yīng)給出聲音提示和圖像顯示；可以由具有系統(tǒng)管理員權(quán)限的操作人員進(jìn)行方便的錄入學(xué)生信息，即：將學(xué)生姓名、學(xué)號(hào)、所屬學(xué)院、專業(yè)、班級和考勤卡號(hào)，以及照片圖像存入數(shù)據(jù)庫；可以通過計(jì)算機(jī)方便的查詢每一個(gè)人的考勤詳細(xì)記錄；可進(jìn)行操作人員錄入、權(quán)限限定、系統(tǒng)參數(shù)等功能設(shè)定；可進(jìn)行節(jié)假日和日期的設(shè)定?？蛇M(jìn)行遲到、出差、請假錄入等功能設(shè)定；可設(shè)置多種系統(tǒng)查詢功能，并可以打印報(bào)表或?qū)С鯡XCEL文件等文件格式。、實(shí)施步驟用戶管理 用戶分管理員和普通用戶兩種，管理員可以執(zhí)行增加刪除修改等各種操作，普通用戶只能查看。 數(shù)據(jù)庫中現(xiàn)有三種用戶，管理員用戶名：admin，密碼：admin，普通用戶用戶名：a，密碼：（空）；用戶名：user，密碼：user。：點(diǎn)擊“增加”按鈕，在彈出的“增加用戶”框中輸入新用戶的用戶名，密碼（可選），權(quán)限，備注（可選），然后點(diǎn)擊確定，即可在用戶管理欄中看到新添加的用戶信息。：在用戶管理欄中選擇待刪除的用戶，點(diǎn)擊“刪除”按鈕。：在用戶管理欄中，選擇待修改的用戶，點(diǎn)擊“修改”按鈕，即可修改相應(yīng)的信息，修改完后點(diǎn)擊“確定”按鈕。學(xué)院信息管理與用戶管理操作類似。 專業(yè)信息管理與用戶管理操作類似。 學(xué)生信息管理與用戶管理操作類似。 考勤查詢a. 設(shè)置好待查詢的起始、終止時(shí)間和上、下課時(shí)間。b. （可選）設(shè)置過濾條件：班級或姓名。c. 點(diǎn)擊“查詢”按鈕。d. 若有需要，點(diǎn)擊“導(dǎo)出為Excel”，可對當(dāng)前查詢結(jié)果在當(dāng)前目錄保存了Excel文件。 讀卡操作a. 設(shè)置好串口號(hào)和連接模式，點(diǎn)擊“連接”按鈕。b. 點(diǎn)擊開始讀卡按鈕，即開始讀卡，當(dāng)有卡在讀寫器射頻范圍內(nèi)時(shí)，則會(huì)在下方的列表中顯示對應(yīng)的學(xué)生的姓名。c. 點(diǎn)擊“停止讀卡”，即可停止讀卡。 圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖三、需求分析該系統(tǒng)基于OURS—RFID—RP實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)，主要目的是結(jié)合RFID技術(shù)和學(xué)生考勤管理理論，將RFID技術(shù)應(yīng)用于考勤管理系統(tǒng)中。利用其中的HF高頻讀寫器模塊，OMAP3530嵌入式網(wǎng)關(guān)。實(shí)現(xiàn)嵌入式網(wǎng)關(guān)對RFID模塊的控制。并在Microsoft Office Access中記錄學(xué)生的一些基本信息，利用Microsoft Visual Studio 2005創(chuàng)建MFC界面并與Microsoft Office Access 2003連接記錄學(xué)生的一些情況。、實(shí)驗(yàn)箱模塊的選擇RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器(閱讀器)、天線三部分組成。讀寫器用于讀取或?qū)懭敕墙佑|Ic卡信息；天線則起至d在非接觸IC卡和讀寫器間傳遞射頻信號(hào)作用。RFID系統(tǒng)還可通過讀寫器的RS232或RS485接口與外部計(jì)算機(jī)(上位機(jī)系統(tǒng))連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。其系統(tǒng)組成圖如下：圖2 RFID系統(tǒng)基本模型 電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽是指由IC芯片和無線通信天線組成的超微型的小標(biāo)簽，其內(nèi)置的射頻天線用于和讀寫器進(jìn)行通信。系統(tǒng)工作時(shí)，讀寫器發(fā)出查詢(能量)信號(hào)，電在標(biāo)簽(無源)收到查詢(能量)信號(hào)后將其一部分整流為直流電源供電子標(biāo)簽內(nèi)的電路工作，另一部分能量信號(hào)被電子標(biāo)簽內(nèi)保存的數(shù)據(jù)信息調(diào)制后反射回讀寫器嘲．電子標(biāo)簽是射頻識(shí)別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。 讀寫器讀寫器在RFID系統(tǒng)中扮演著重要的角色，讀寫器主要負(fù)責(zé)與電子標(biāo)簽的雙向通信，同時(shí)接受來自于主機(jī)系統(tǒng)的控制指令。讀寫器的頻率決定了RFID系統(tǒng)工作的頻段，其功率決定了射頻識(shí)別的有效距離。讀寫器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀／寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。讀寫器通常由射頻接口、邏輯控制單元和天線三部分組成。RFID系統(tǒng)的基本工作原理由讀寫器通過發(fā)射天線發(fā)送特定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線有效工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而獲得能量被激活，使電子標(biāo)簽將自身編碼信息通過內(nèi)置射頻天線發(fā)送出去；讀寫器的接收天線接收到從標(biāo)簽(射頻卡)發(fā)送來的調(diào)制信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到讀寫器信號(hào)處理模塊，經(jīng)解調(diào)和解碼后將有效信息送至后臺(tái)主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理：主機(jī)系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，識(shí)別該標(biāo)簽的身份，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，最終發(fā)出指令信號(hào)控制讀寫器完成不同的讀寫操作。高頻RFID系統(tǒng)主要采用的是電磁反向散射耦合即雷達(dá)原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標(biāo)后反射，同時(shí)攜帶回目標(biāo)信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律。其原理圖如下: 圖3 電磁反向散射耦合原理、HF高頻讀讀寫器原理 圖4 HF高頻讀寫器模塊上電后，430先通過并口訪問7970芯片，在沒有讀到卡時(shí)，程序運(yùn)行在串口讀寫模式，“D”，直到有寫操作為止。當(dāng)有卡讀寫時(shí)，針對相應(yīng)的卡，程序進(jìn)入不同的協(xié)議中，并且點(diǎn)亮相應(yīng)的LED燈。并且上電后，配置完內(nèi)部寄存器，程序進(jìn)入串口讀寫程序，可以進(jìn)行人機(jī)交互。 當(dāng)讀到不同協(xié)議的卡時(shí)，程序退出串口讀寫程序，進(jìn)入相應(yīng)的協(xié)議子程序中（目前支持14443A協(xié)議和15693協(xié)議）。讀完卡后，退出相應(yīng)的協(xié)議子程序，進(jìn)入串口讀寫程序。、射頻通信原理非接觸式射頻卡系統(tǒng)是一個(gè)典型的射頻識(shí)別系統(tǒng)，它采用的是射頻通信技術(shù)，射頻通信細(xì)節(jié)有：數(shù)據(jù)的調(diào)制和解調(diào)、能量的傳輸和通信協(xié)議。、數(shù)據(jù)的調(diào)制和解調(diào) 讀寫器和射頻卡之間采用半雙工通信方式，以一定頻率的電磁波為媒介進(jìn)行通信。由于基帶數(shù)字信號(hào)不可以直接進(jìn)行傳輸，那么在讀寫器和射頻卡之間進(jìn)行通信時(shí)，必須對該基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)處理。 由于射頻卡系統(tǒng)是一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)，因此一般采用數(shù)字調(diào)制的方法進(jìn)行調(diào)制。數(shù)字調(diào)制是用載波信號(hào)參量的離散狀態(tài)來表征所傳輸?shù)臄?shù)字信息，在解調(diào)時(shí)只需對載波信號(hào)的受調(diào)參量進(jìn)行檢