【正文】 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第 4章 端系統(tǒng)軟硬件分析與設(shè)計(jì) 本章詳細(xì)介紹端系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，端系統(tǒng)硬件采用 Mirco 2440 核心板和擴(kuò)展底板構(gòu)成，軟件運(yùn)行于 WINCE 操作系統(tǒng)中。 C中提供了豐富的 FTP 操作類， WebRequestMethods 類中列舉了 FTP 的多種功能參數(shù)：下載 FTP 文件、上傳文件到 FTP 服務(wù)器、刪除指定文件、建立目錄、獲取文件列表、獲取目錄列表、獲取文件大小等，利用 FtpWebRequest 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的方法，實(shí)現(xiàn) FTP 的所有功能 [16]。 考慮到系統(tǒng)的實(shí)用性，教師可能需要調(diào)整四個(gè)部分的成績比例，因此在成績統(tǒng)計(jì)功能模塊中設(shè)計(jì)成績的比例縮放，教師可以通過設(shè)置比例調(diào)整學(xué)生的最終成績，同時(shí)設(shè)計(jì)便捷的導(dǎo)出 EXCEL及打印功能。其中根椐入場類型 (入場、中間、出場 )的不同可以對(duì)應(yīng)一系列到場時(shí)間，如遲到、正常、早退、未到、請(qǐng)假等，在系統(tǒng)中可以設(shè)置各種情況下考勤記錄的成績，如表 所示，本模塊的總體流程圖及設(shè)計(jì)圖如圖 ， 所示。管理員用戶可以對(duì)所有教師信息進(jìn)行編輯和打印。 6. 學(xué)號(hào) 更新全部 在此模式下，用戶輸入正確的學(xué)號(hào)后，先錄入學(xué)生指紋信息，再通過讀卡器獲取學(xué)生一卡通卡號(hào)。 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 圖 學(xué)生信息采集模塊設(shè)計(jì)圖 系統(tǒng) 存儲(chǔ)卡號(hào)及存儲(chǔ)指紋數(shù)據(jù)的詳細(xì)流程如圖 所示，各種工作模式的主要功能設(shè)計(jì)如下。 圖 用戶登錄系統(tǒng)流程圖 圖 控制面板加載流程圖 系統(tǒng)驗(yàn)證用戶成功后，進(jìn)入系統(tǒng)主界面，如果驗(yàn)證失敗，提 示用戶更換信息，拒絕登錄系統(tǒng)，系統(tǒng) 進(jìn)入主界面前，需要查找是否連接到指定設(shè)備，如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、一卡通讀卡器、指紋識(shí)別器等，操作流程如圖 所示。 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 圖 數(shù)據(jù)庫操作類及其方法 為了設(shè)計(jì)友好的交互平臺(tái)和美觀的用戶界面，在設(shè)計(jì)中，把主要操作都封裝在各自的類中。 系統(tǒng)主要類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 依據(jù)系統(tǒng)的功能需求，抽象出系統(tǒng)的主要類如下：學(xué)生信息類、系統(tǒng)用戶類、教師信息類、課程信息類、指紋操作類、學(xué)生選課信息類、數(shù)據(jù)庫操作類、設(shè)備綁定類、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出及打印類等。 任務(wù)管理中心軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 任務(wù)管理中心及端系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用 Microsoft Visual Studio 20xx 軟件開發(fā)平臺(tái)，它 是面向 Windows Vista、 Office 20xx、 Web 的下一代開發(fā)工具 [14],代號(hào)基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) “Orcas”，是對(duì) Visual Studio 20xx 一次及時(shí)、全面的升級(jí)。 用戶管理表記錄系統(tǒng)用戶相關(guān)信息，其中 usr_admin 標(biāo)識(shí)了用戶的身份，如果此屬性為 0，該用戶為普通用戶；如為 1，則為 教師； 2 則為 管理員用戶，用戶管理表定義如表 所示。實(shí)驗(yàn)狀態(tài)分為課程已開始、課程已結(jié)束，主要用于對(duì)課程進(jìn)行篩選。 設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫由下面數(shù)據(jù)表組成：學(xué)生基本信息表、學(xué)生指紋信息表、教師基本信息表、課程信息表、實(shí)驗(yàn)課程安排表、實(shí)驗(yàn)課程選課表 、指紋考勤分?jǐn)?shù)記錄表、學(xué)生專業(yè)分類表、用戶管理表、設(shè)備教室綁定表。 SQL Server 20xx 關(guān)系數(shù)據(jù)庫引擎支持當(dāng)今苛刻的數(shù)據(jù)處理環(huán)境所需的功能。 綜合各種操作系統(tǒng)，通常使用較多的為 WINDOWS 20xx SERVER 操作系統(tǒng)，它同時(shí)作為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和服務(wù)器操作系統(tǒng) [12]，具有高性能、高可靠性和高安全性。 BRT = BPS。 //INT0 有中斷，并且是低電平觸發(fā) PCON = 0X00。 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 圖 用戶按鍵請(qǐng)求打開外設(shè)電源流程圖 四個(gè)定時(shí)器的配置及功能如表 所示，從表中可以看到系統(tǒng)主要使用了單片機(jī)的定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1，其余兩定時(shí)器空閑。 5. 單片機(jī)非正常 工作情況。串口 1 直接連接到了指紋識(shí)別模塊，保證數(shù)據(jù)的高速傳輸。 7. 提供 SSOP20 無鉛封裝，兼容 ROHS。 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 圖 繼電器工作電路圖 圖 DS18B20 接口電路圖 由于一卡通讀卡器的外部接口為標(biāo)準(zhǔn) 9 針串口輸出，在單片機(jī)的接收電路中，需要加入 RS232 協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片 MAX232[10]，該芯片接口電路簡單，可以同時(shí)將兩對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其連接電路圖如圖 所示，其中 CARD_IN 為讀卡器輸入信號(hào)。同時(shí)提供兩個(gè)獨(dú)立的 USB 接口 USB1， USB2； J4 為進(jìn)入系統(tǒng)的 USB 接口，系統(tǒng)與 PC 機(jī)通過此接口通信。該芯片具有 28 個(gè)引腳，SSOP28 封裝，可以使 4 個(gè)端口同時(shí)全速運(yùn)作，而且發(fā)熱量很小 [8]?；谥讣y識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第 3章 任務(wù) 管理中心軟硬件分析與設(shè)計(jì) 在上一章中， 介紹了系統(tǒng)的需求分析及整個(gè)系統(tǒng)的總體框架設(shè)計(jì)。 可監(jiān)控 USB攝像頭 攝像頭主要用于采集學(xué)生的照片信息、周圍場景監(jiān)控等。 表 FPC101 常用命令列表 功能 類型 1 2 3 4 5 6 7 8 休眠模式 命令 0XF5 0X2C 0 0 0 0 CHK 0XF5 應(yīng)答 0XF5 0X2C 0 0 0 0 CHK 0XF5 添加指紋 命令 0XF5 0X01 用戶號(hào) (高 ) 用戶號(hào) (低 ) 權(quán)限 0 CHK 0XF5 應(yīng)答 0XF5 0X01 0 0 狀態(tài) 0 CHK 0XF5 添加指紋 命令 0XF5 0X02 用戶號(hào) (高 ) 用戶號(hào) (低 ) 權(quán)限 0 CHK 0XF5 應(yīng)答 0XF5 0X02 0 0 狀態(tài) 0 CHK 0XF5 添加指紋 命令 0XF5 0X03 用戶號(hào) (高 ) 用戶號(hào) (低 ) 權(quán)限 0 CHK 0XF5 應(yīng)答 0XF5 0X03 0 0 狀態(tài) 0 CHK 0XF5 刪某用戶 命令 0XF5 0X04 用戶號(hào) (高 ) 用戶號(hào) (低 ) 0 0 CHK 0XF5 應(yīng)答 0XF5 0X04 0 0 狀態(tài) 0 CHK 0XF5 清空用戶 命令 0XF5 0X05 用戶號(hào) (高 ) 用戶號(hào) (低 ) 0 0 CHK 0XF5 應(yīng)答 0XF5 0X05 0 0 狀態(tài) 0 CHK 0XF5 取用戶數(shù) 命令 0XF5 0X09 0 0 0 0 CHK 0XF5 應(yīng)答 0XF5 0X09 用戶數(shù) (高 ) 用戶數(shù) (低 ) 狀態(tài) 0 CHK 0XF5 1:N 比對(duì) 命令 0XF5 0X0C 0 0 0 0 CHK 0XF5 應(yīng)答 0XF5 0X0C 用戶號(hào) (高 ) 用戶號(hào) (低 ) 狀態(tài) 0 CHK 0XF5 下載指紋特征 命令 0XF5 0X31 用戶號(hào) (高 ) 用戶號(hào) (低 ) 0 0 CHK 0XF5 應(yīng)答 0XF5 0X31 數(shù)據(jù)長 (高 ) 數(shù)據(jù)長 (低 ) 狀態(tài) 0 CHK 0XF5 數(shù)據(jù) 0XF5 高位 用戶號(hào) (低 ) 權(quán)限 連續(xù)數(shù)據(jù) CHK 0XF5 上傳指紋特征 命令 0XF5 0X41 數(shù)據(jù)長 (高 ) 數(shù)據(jù)長 (低 ) 0 0 CHK 0XF5 數(shù)據(jù) 0XF5 高位 用戶號(hào) (低 ) 權(quán)限 連續(xù)數(shù)據(jù) CHK 0XF5 應(yīng)答 0XF5 0X41 0 0 狀態(tài) 0 CHK 0XF5 非接觸式一卡通讀卡器 非接觸式 IC 卡又稱射頻卡 ，通常 由 IC 芯片、感應(yīng)天線組成，封裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 PVC 卡片內(nèi)，芯片及天線無任何外露部分 [6]。 表 PFC101 技術(shù)參數(shù) 對(duì)照表 指標(biāo)項(xiàng)目 技術(shù)參數(shù) 指標(biāo)項(xiàng)目 技術(shù)參數(shù) 系統(tǒng)供電 指紋數(shù)存儲(chǔ)數(shù)量 800 枚 正常工作電流 170 mA 認(rèn)假率 % 峰值電流 200mA 拒真率 1% 指紋錄入時(shí)間 250ms 模塊尺寸 *40* 1:1 比對(duì)時(shí)間 600ms 指紋模板大小 193bytes 1:240 搜索時(shí)間 2s 指紋模塊的外部接口是一個(gè) 5 腳 ，接口非常方便，通過UART 串口進(jìn)行通信，通信波特率設(shè)置為 19200bps、 1 位起始位、一位停止位 、無校驗(yàn)位。 FPC101 指紋識(shí)別模塊 本 系統(tǒng)采用上海眾享電子科技有限公司開發(fā)的 FPC101 光學(xué)指紋 識(shí)別模塊。 任務(wù)管理中心軟件方面主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能，設(shè)計(jì)友好的交互界面，方便各類用戶使用，根椐任務(wù)管理中心的需求，把軟件分為下面各個(gè)模塊：用戶登錄模塊、學(xué)生信息管理模塊、教師信息管理模塊、學(xué)生課程選修模塊、課程成績管理模塊、 FTP 遠(yuǎn)程文件訪問模塊。 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體構(gòu)成框架如圖 所示，其中服務(wù)器位于局域網(wǎng)內(nèi)的某個(gè)指定位置。 3. 開發(fā)人員方面的軟件性能需求 開發(fā)人員除了關(guān)心系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間及系統(tǒng)的可擴(kuò)展性外，需要設(shè)計(jì)良好的結(jié)構(gòu)和代碼實(shí)現(xiàn)，或是通過調(diào)整系統(tǒng)設(shè)置等方法提高軟件的性能表現(xiàn)。 通常，對(duì)軟件性能的關(guān)注是多個(gè)層面的：用戶關(guān)注的軟件性能、管理員關(guān)注的軟件性能、開發(fā)人員所關(guān)注的 軟件性能。 1. 學(xué)生考勤管理 此部分功能與任務(wù)管理中心類似，僅需要對(duì)導(dǎo)入的課程進(jìn)行考勤管理，記錄考勤的具體時(shí)間，同時(shí) USB 攝像頭監(jiān)控周圍場景，寫入指定文件并上傳，對(duì)于沒有通過考勤進(jìn)入的學(xué)生給出語音提示。如果有沒有通過考勤直接進(jìn)入的學(xué)生，系統(tǒng)要提示該學(xué)生錄入指紋或刷一卡通。 4. 教師信息管理 教師的個(gè)人信息包括代號(hào)、姓名、性別、身份證號(hào)、出生日期、政治面貌、籍貫、職稱、 Email 地址、研究類別、聯(lián)系方式、個(gè)人介紹。 系統(tǒng)登錄過程中自動(dòng)判別登錄用戶的權(quán)限，管理員用戶也可以通過指紋方式登錄系統(tǒng)，不需要輸入用戶名用密碼。任務(wù)管理中心可以適用于較為固定的場合，如實(shí)驗(yàn)室、圖書館、固定教室的班級(jí)，同基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 時(shí)也可以完成各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，以及多種權(quán)限用戶登錄；端系統(tǒng)適用于臨時(shí)使用的場合，如各科考試的考場、臨時(shí)事務(wù)處理的教室等，這些地方也不需要復(fù)雜的功能，只需要驗(yàn)證入場人員的身份。軟件需求分析的質(zhì)量對(duì)軟件開發(fā)的影響是深遠(yuǎn)的、全局性的，高質(zhì)量需求對(duì)軟件開發(fā) 往往起到事半功倍的效果。 第 5 章 系統(tǒng)運(yùn)行測試分析。 本文組織結(jié)構(gòu) 本文共分為六章，各章節(jié)主要內(nèi)容安排如下： 第 1 章 緒論。為了學(xué)生 間 各類信息的共享， 應(yīng)按照設(shè)計(jì)規(guī)范 進(jìn)行系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以求達(dá)到符合教育行業(yè)的通用性及規(guī)范化等目的。如學(xué)生個(gè)人信息查詢、課程設(shè)置、考勤管理、課程成績管理、用戶權(quán)限管理等。但系統(tǒng)功能比較單一，并不能很完善地兼容現(xiàn)有的教學(xué)管理系統(tǒng)?；谥讣y識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第 1章 緒 論 論文研究背景 近幾年，伴隨高校擴(kuò)招的口號(hào)，高校學(xué)生的數(shù)量急劇增多，教師隊(duì)伍也 逐漸龐大。 研究目的及意義 為了加強(qiáng)對(duì)高校的管理，解決高校考勤等學(xué)生管理方面的問題，本文設(shè)計(jì)指紋識(shí)別技術(shù) 實(shí)現(xiàn)學(xué)生的考勤管理、考場管理、成績管理等。 本文主要研究內(nèi)容 本文根椐目前高校中所存在的考勤問題，分析并設(shè)計(jì)智能指紋考勤管理系統(tǒng)，方便高校對(duì)學(xué)生的管理。 采用當(dāng)代最新技術(shù)，建立一種新概念的、開放的學(xué)生管理和應(yīng)用環(huán)境，它以TCP/IP、廣域網(wǎng)互連、路由、防火墻和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)為基礎(chǔ)，建立一個(gè)安全可靠的開放式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺(tái) [3]。提出了本文的研究背景，主要研究內(nèi)容 ，以及該研究的目的和意義。主要描述系統(tǒng)的軟硬件測試過程。 目前，各個(gè)高校學(xué)生都有標(biāo)記個(gè)人身份的一卡通，在一些重要的場合，可以通過核對(duì)一卡通來證實(shí)學(xué)生的身份，如學(xué)校的圖書館，通常都是僅允許本校學(xué)生進(jìn)行，因此在進(jìn)口處都會(huì)設(shè)置一卡通讀卡器來確定學(xué)生的身份；不僅如此，在各個(gè)課程的考試期間，為了防止學(xué)生的替考，都會(huì)由老師核實(shí)各個(gè)學(xué)生的身份。因此需要端系統(tǒng)需要具有良好的便攜性特點(diǎn)。系統(tǒng)登錄成功后顯示用戶的主面板，包括用戶的個(gè)人信息、最近使用記錄、最近通知等。其中個(gè)人介紹需要存儲(chǔ) 500 字左右的介紹文字。 其它各部分成績的錄入要求操作簡單，并支持?jǐn)?shù)據(jù)的導(dǎo)入，打印各部分的 成績列表。 考勤中需要支持一卡通方式和指紋方式，如果多次采用指紋都未能通過，則提示是否需要使用一卡通方式。下面分別從這三個(gè)層面介紹系統(tǒng)需要達(dá)到的目標(biāo)。需要考慮到在最差的情況下系統(tǒng)的處理方案，保證系統(tǒng)的完善。 圖 系統(tǒng)總體構(gòu)成框架圖 上圖中 ，終端用戶可以使用網(wǎng)線連接到網(wǎng)絡(luò)，也可以通過無線網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)器，在網(wǎng)絡(luò)通暢的地方直接使用網(wǎng)線連接，如果需要移動(dòng)的場合，可以使用無線基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)，這樣就可以很方便連接到服務(wù)器。設(shè)計(jì)任務(wù)管理中心的軟件構(gòu)架如圖 所示。外形如圖 所示，該模塊采用光學(xué)指紋傳感器，由高性能 DSP 處理器和FLASH等芯片構(gòu)成 [5]，與同類指紋模塊相比， FPC101 模塊具有以下優(yōu)點(diǎn)： 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) (1)指紋適應(yīng)性強(qiáng) 指紋圖像讀取過程中，采用自適應(yīng)參數(shù)調(diào)節(jié)機(jī)制，使干濕手指都有較好的成像質(zhì)量，適用人群更廣泛。這對(duì)于串行通信而言，速率足夠高，能夠在指定的時(shí)間內(nèi)完成各種操作，各引腳的功能如表 所示。它將射頻識(shí)別技術(shù)和 IC 卡技