【文章內(nèi)容簡介】 8051 CPU，1個時鐘周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。2. 共有4個16位定時器，使用方便。3. 共有兩個全雙工高速串行通信口，方便對串口編程。4. 內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路。，BEEP連接到外部蜂鳴器，CARD_RXD、CARD_TXD連接到一卡通讀卡器串口，JDQ連接到5V繼電器，控制指紋識別模塊和讀卡器的電源，RST_ZW連接指紋識別器的復(fù)位引腳，用于重啟指紋識別器，MCU_INT1連接一按扭，用于外部中斷喚醒CPU，MCU_RXD、MCU_TXD為單片機與PC通信及下載程序所用串口，Temp連接到溫度傳感器DS18B20。 STC12C5A60S2接口電路圖，POW_5V為指紋模塊和讀卡器的電源，如果繼電器關(guān)閉，則電源斷開。 繼電器工作電路圖 DS18B20接口電路圖由于一卡通讀卡器的外部接口為標準9針串口輸出，在單片機的接收電路中，需要加入RS232協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片MAX232[10]，該芯片接口電路簡單，可以同時將兩對信號進行轉(zhuǎn)換，其中CARD_IN為讀卡器輸入信號。 RS232協(xié)議轉(zhuǎn)換電路圖 USB轉(zhuǎn)串口電路設(shè)計CH340T是一個USB總線轉(zhuǎn)接芯片，實現(xiàn)USB轉(zhuǎn)為串口、USB轉(zhuǎn)IRDA紅外或者USB轉(zhuǎn)打印口，它具有以下一系列優(yōu)點。1. 全速USB設(shè)備接口，兼容USB ，外圍元器件只需要晶振和電容。2. 仿真標準串口，用于升級原串口外圍設(shè)備，或者通過USB增加額外串口。3. 與計算機端Windows操作系統(tǒng)下的串口應(yīng)用程序完全兼容，無需修改。4. 硬件全雙工串口，內(nèi)置收發(fā)緩沖區(qū)，支持通訊波特率50bps~2Mbps。5. 支持常用的MODEM聯(lián)絡(luò)信號RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS。6. 。7. 提供SSOP20無鉛封裝，兼容ROHS。系統(tǒng)中使用兩個CH340T轉(zhuǎn)換成兩路串口，其中一路用于STC12C5A60S2的串口0，作為單片機的程序下載口及通信口；另一路用于與指紋識別器連接，使用CH340T可以大大簡化電路設(shè)計。 CH340T USB轉(zhuǎn)串口電路 PCB電路板布局任務(wù)管理中心硬件電路主要使用8051單片機STC12C5A60SUSB轉(zhuǎn)串口芯片CH340T實現(xiàn)，電路簡單，PCB布局時采用雙層電路板設(shè)計，雙面鋪銅。由于電路板內(nèi)要求連接USB差分總線，因此在布線時要盡量保證差分線等長[11]，這樣抗干擾及穩(wěn)定性能都會有大大提升。在系統(tǒng)中使用繼電器來控制指紋識別模塊和讀卡器電源，由于繼電器工作時會產(chǎn)生干擾，因此在元件布局時要盡量遠離高速信號線，放置在PCB板的邊緣處，、。 任務(wù)管理中心PCB布局效果圖 任務(wù)管理中心PCB覆銅效果圖 STC12C5A60S2單片機軟件設(shè)計通過硬件設(shè)計，PC機與外部接口只需要連接一根USB接口信號線，這對于目前便攜式小型電腦同樣可以使用，只需要連接上一個USB接口，即可實現(xiàn)雙方通信。 任務(wù)管理中心硬件結(jié)構(gòu)圖從上圖中可以看到，通過USB HUB和USB轉(zhuǎn)串口控制器，轉(zhuǎn)為兩路串口：串口0和串口1。串口0用于與STC12C5A60S2單片機進行通信，對單片機在線編程也是通過串口0進行，非常方便。串口1直接連接到了指紋識別模塊，保證數(shù)據(jù)的高速傳輸。由于該單片機帶有兩個串口，其中一個串口用于與PC機通信及下載程序使用，另一個串口連接到一卡通讀卡器設(shè)備，通信波特率規(guī)定為57600bps，讀卡器只讀取卡號，并把卡號發(fā)送到單片機端，單片機并不對卡號進行任何處理，直接把數(shù)據(jù)通過串口0發(fā)送到PC機，由PC機進行處理。單片機通過對繼電器的控制來操作指紋識別和讀卡器的電源，當繼電器斷開時，電源關(guān)閉；當繼電器連接時，電源打開。單片機在下面的情況里會把接口的電源關(guān)閉。1. 與主機通信失敗。2. 主機長時間沒有操作。3. 主機當前沒有使用指紋模塊、一卡通模塊。4. 主機命令關(guān)閉外設(shè)電源。5. 單片機非正常工作情況。其中與主機通信失敗和主機當前沒有使用指紋模塊、一卡通模塊的情況是一樣的，此時單片機發(fā)送命令到主機，主機都不會響應(yīng)命令，通過設(shè)置計時器超時重發(fā)來判斷主機狀態(tài)，從而確定是否關(guān)閉電源，；在系統(tǒng)啟動時，單片機同時啟動定時器，監(jiān)視用戶操作，如果用戶大于一定時間還沒有任何操作，通過查詢主機狀態(tài)，判斷是否關(guān)閉電源，在通信過程中如果出現(xiàn)主機超時無響應(yīng)情況時，按照超時情況進行處理。 主機通信失敗協(xié)議 查詢狀態(tài)通信協(xié)議同樣，當系統(tǒng)處理下面情況時，單片機會把接口的電源打開。1. 主機請求打開外設(shè)電源。2. 用戶按鍵請求。PC主機可以通過命令請求打開外設(shè)電源，單片機收到命令后進行相應(yīng)的操作并返回狀態(tài)響應(yīng)，對于超時情況，PC主機可以重發(fā)命令，如果重發(fā)還是接收不到響應(yīng)命令，就認為與單片機失去聯(lián)系。通過按鍵也可以請求打開外設(shè)電源，按鍵接到單片機外部中斷請求INTR1引腳，如果用戶按下按鈕，打開LED指示燈，再通過發(fā)送命令查詢主機當前的狀態(tài)，判斷是否需要打開外設(shè)電源。具體在配置STC12C5A60S2單片機時，主要實現(xiàn)對兩路串口、四個16位定時器、外部中斷及單片機休眠模式進行配置，其中串口0用于與PC機通信，串口1用于讀取一卡通讀卡器數(shù)據(jù)，由于讀卡器工作在57600bps波特率下，故配置串口0、串口1的波特率都為57600bps。 用戶按鍵請求打開外設(shè)電源流程圖，從表中可以看到系統(tǒng)主要使用了單片機的定時器0和定時器1，其余兩定時器空閑。 定時器使用功能對照表名稱功能配置模式定時器0系統(tǒng)空閑時間計時，超時時間計時定時器中斷定時器1串行接口0的波特率發(fā)生器,產(chǎn)生57600bps波特率發(fā)生器定時器2空閑未配置定時器3空閑未配置STC12C5A60S2單片機可以配置成休眠模式或空閑模式，在此模式下，單片機停止各引腳功能，只打開可喚醒單片機的部分引腳功能，功耗非常低。在系統(tǒng)工作中，如果用戶長時間沒有操作，而且通過查詢主機允許進入休眠模式時，單片機進行休眠模式，此時，可以通過外部按鈕重新喚醒單片機，使其進入正常工作狀態(tài)。對STC12C5A60S2單片機主要配置代碼及相關(guān)注解如下。void serial_port_initial(){ SCON = 0X50。 //串口1工作在方式1，允許接收,8位可變波特率，無奇偶校驗位 S2CON= 0X50。 //串口2工作在方式1，允許接收,8位可變波特率，無奇偶校驗位 TMOD = 0X21。 //定時器1為8位自動重裝計數(shù)器， 定時器0 方式1 TCON = 0X02。 //INT0 有中斷，并且是低電平觸發(fā) PCON = 0X00。 //SMOD為0 EA = 1。 //總中斷打開 ES = 1。 //允許串口1中斷 IE2 = 0X01。 //允許串口2中斷 ET0= 1。 //定時器0中斷打開 EX0 = 1。 //中斷0打開 TH1 = BPS。 //設(shè)置定時器1自動重裝數(shù)，2個串口 TL1 = BPS。 BRT = BPS。 AUXR =0X11。 TH0 = 0XD8。 //定時器0初值，定時5分鐘進行一次查詢 TL0 = 0X00。 TR1=1。 //定時器1 開始工作 TR0=0。 //定時器0計數(shù)} 遠程服務(wù)器搭建為了共享系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，增加系統(tǒng)并發(fā)用戶數(shù)，設(shè)計中把系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫安裝在遠程一服務(wù)器中，各個終端只需要連接到服務(wù)器即可訪問中心數(shù)據(jù)庫。同時為了方便更新數(shù)據(jù)模板，需要建立遠程FTP服務(wù)器。綜合各種操作系統(tǒng)，通常使用較多的為WINDOWS 2003 SERVER操作系統(tǒng)，它同時作為網(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。數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)的核心，數(shù)據(jù)庫的效率直接關(guān)系到系統(tǒng)的運行效率，因此，選擇合適的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)非常重要。SQL Server 2000是一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它繼承了SQL Server ，具有使用方便、軟件集成程序高、可伸縮性好等優(yōu)點，并適用于多種平臺使用[13]。對比眾多其它數(shù)據(jù)庫語言，SQL數(shù)據(jù)庫具有更多的優(yōu)點:(1).Internet集成。其數(shù)據(jù)庫引擎支持XML，具有構(gòu)成最大的Web站點的數(shù)據(jù)存儲組件所需要的可伸縮性、可用性和安全功能。(2).可伸縮性和可用性。同一個數(shù)據(jù)庫引擎可以在不同的平臺上使用。(3).企業(yè)級數(shù)據(jù)庫功能。SQL Server 2000 關(guān)系數(shù)據(jù)庫引擎支持當今苛刻的數(shù)據(jù)處理環(huán)境所需的功能。數(shù)據(jù)庫引擎充分保護數(shù)據(jù)完整性，同時將管理上千個并發(fā)修改數(shù)據(jù)庫的用戶的開銷減到最小。(4).易于安裝、部署和使用。 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計通過前面的分析可知，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是任務(wù)管理中心的核心，數(shù)據(jù)庫設(shè)計的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的運行效率。結(jié)合目前高校的實際情況。 實驗課程操作流程圖依據(jù)上面操作流程，結(jié)合目前各高校教學系統(tǒng)的特性。 數(shù)據(jù)庫頂層數(shù)據(jù)流圖根椐數(shù)據(jù)庫的頂層數(shù)據(jù)流圖。 數(shù)據(jù)庫第一層數(shù)據(jù)流圖為了避免磁盤I/O瓶頸、減少CPU利用率和減少資源競爭，可以把系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分為多個數(shù)據(jù)表進行優(yōu)化，同時，對經(jīng)常需要進行查詢的數(shù)據(jù)表建立索引，索引可以優(yōu)化或排除耗時的分類操作。設(shè)計系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫由下面數(shù)據(jù)表組成：學生基本信息表、學生指紋信息表、教師基本信息表、課程信息表、實驗課程安排表、實驗課程選課表、指紋考勤分數(shù)記錄表、學生專業(yè)分類表、用戶管理表、設(shè)備教室綁定表。學生基本信息表主要記錄學生的基本信息，如學號、班級、姓名等，學生的照片存儲在指定的目錄中(在班級目錄下以學生學號命名)。學生基本信息表的各屬性、類型定義、其中加粗部分為該數(shù)據(jù)表的主鍵。 學生基本信息表Sinfo定義屬性名定義類型相關(guān)說明SIDInteger序號，自增類型SnoVarchar(10)學生的學號*CnoVarchar(10)學生的一卡通卡號SclaVarchar(10)學生所屬班級*SnameVarchar(16)學生姓名*SsexVarchar(2)學生性別*SentVarchar(8)學生入學年份，可以判斷學生目前的年級SbirdataVarchar(30)學生出生年月，可以記錄學生的年齡SroomVarchar(30)學生住宿地址(宿舍)ShomeVarchar(40)學生的家庭住址SspecVarchar(30)學生研究方向?qū)W生指紋信息表記錄學生的指紋信息，由于指紋特征值信息是由193個字節(jié)組成，存入數(shù)據(jù)庫時在每個字節(jié)中都使用“%”進行分隔，存儲此數(shù)據(jù)的大小設(shè)置為800個字節(jié)。 學生指紋信息表Zhiwen定義屬性名定義類型相關(guān)說明SIDInteger序號，自增類型SnoVarchar(10)學生學號，參照Sinfo表中sno屬性 *ScodeVarchar(800)指紋數(shù)據(jù) *SdataVarchar(20)添加時間 *教師基本信息表主要記錄教師的基本信息及研究方向。 教師基本信息表Teacher定義屬性名定義類型相關(guān)說明屬性名定義類型相關(guān)說明TIDInteger序號自增TeduhighVarchar(5)最高學歷TsnoVarchar(10)教師代碼*TpostVarchar(20)目前職稱TnameVarchar(16)教師姓名*TVarchar(30)Email地址TsexVarchar(2)教師性別*TsearclassVarchar(30)研究類別TidcardVarchar(30)身份證號TeduschoolVarchar(50)畢業(yè)院校TbirdataVarchar(30)出生年月TelnumVarchar(15)手機號碼TpolityVarchar(8)政治面貌TofficenumVarchar(15)辦公室電話TnativepVarchar(20)籍貫TelhomeVarchar(15)家庭電話ThomeVarchar(30)家庭住址TpostcodeVarchar(8)郵政編碼TotherVarchar(500)其它信息課程信息表記錄課程的課程號、課程名、課程標識，其中課程標識分為“理論課程”、“實驗課程”。 課程信息表Course定義屬性名定義類型相關(guān)說明IDInteger序號自增CnoVarchar(10)課程號*CnameVarchar(30)課程名*CflagVarchar(10)課程標識(理論課程、實驗課程)*實驗課程安排表記錄實驗課程開課時間、選課人數(shù)、代課教師、輔導(dǎo)教師、實驗課程狀態(tài)等，課程標識由課程號_教師號_課程開設(shè)年份_課程開設(shè)季度，其中課程開設(shè)季度如果為春季，標記為0；如為秋季，標記為1。實驗狀態(tài)分為課程已開始、課程已結(jié)束，主要用于對課程進行篩選。 實驗課程安排表Expinc定義屬性名定義類型相關(guān)說明屬性名定義類型相關(guān)說明IDInteger序號自增Etsuminteger實驗次數(shù)EflagVarchar(20)課程標識 *EteaotherVarchar(30)輔導(dǎo)老師EoVarchar(