【導(dǎo)讀】一方面更多的學(xué)生能融入到高等教育中來(lái)，學(xué)習(xí)到更深入的科學(xué)理論知。寶貴的課堂時(shí)間。對(duì)于大部分高校，只能依靠監(jiān)考教師進(jìn)行檢查，這樣并不能完全禁止替。考和抄襲的行為，很多老師因?yàn)闆](méi)有現(xiàn)場(chǎng)證據(jù)而變得有口難辯。發(fā)了各類視頻監(jiān)視系統(tǒng)，監(jiān)視各個(gè)教室的情況，把當(dāng)時(shí)的情景記錄到硬盤中。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)。紋識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)學(xué)生的考勤管理、考場(chǎng)管理、成績(jī)管理等?？?、非侵害和價(jià)格便宜的解決方案[1]。分析指紋的全局特征和局部特征來(lái)確認(rèn)一個(gè)人的身份。期費(fèi)用，節(jié)約了其它考勤方式所帶來(lái)的配發(fā)、補(bǔ)發(fā)考勤卡、色帶的成本。的設(shè)計(jì)或疏忽，都將給如此龐大的用戶群帶來(lái)不便。設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)必須高度重視的首要原則。達(dá)到符合教育行業(yè)的通用性及規(guī)范化等目的。性，以及數(shù)據(jù)的一致性、完整性和安全性。中心由PC機(jī)組成，端節(jié)點(diǎn)使用ARM9處理器、指紋識(shí)別模塊組成。份，這樣就可以準(zhǔn)確無(wú)誤地驗(yàn)證學(xué)生的身份。

　　

【正文】 數(shù)據(jù)，指紋操作類中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換方法 Public byte[] TranformStrToBytes(string Instr,int UsrId)。同時(shí)，指紋設(shè)備的命令統(tǒng)一為 8 個(gè)字節(jié)，為了方便操作，類中提供了 public CommandSend(byte CmdCode,Int16 UsrNum,byte[] SendData)方法，可以根椐命令操作碼直接生成命令序列。 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 圖 系統(tǒng)部分類 成員及 方法 數(shù)據(jù)庫(kù)操作類實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各類與數(shù)據(jù)庫(kù)通信，需要提供強(qiáng)大的接口方便系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)交互。對(duì)于各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)操作類，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇 (SELECT)、插入 (INSERT)、更新 (UPDATE)、刪除 (DELETE)操作，為了保證 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全，在數(shù)據(jù)庫(kù)操作中，使用存儲(chǔ)過(guò)程進(jìn)行操作，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)操作類提供的方法如圖 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(kù)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。按照系統(tǒng)功能模塊的差異，把系統(tǒng)抽象為下列類：用戶登錄、學(xué)生信息采集、教師基本信息、實(shí)驗(yàn)課程安排、實(shí)驗(yàn)課程考勤、實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)錄入、實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)置類等。類間結(jié)構(gòu)關(guān)系采用繼承、依賴、聚合、關(guān)聯(lián)等實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)設(shè)計(jì)參見(jiàn)后文分析。 用戶登錄管理模塊設(shè)計(jì) 用戶登錄管理模塊要求 能夠識(shí)別用戶身份、判 別用戶權(quán)限。在系統(tǒng)中分為三類用戶： 學(xué)生、教師、系統(tǒng)管理員 。 學(xué)生只能編輯自已的個(gè)人信息；教師能夠進(jìn)行學(xué)生基本信息查看、 基本信息修改、課程成績(jī)錄入、課程成績(jī)統(tǒng)計(jì)及打??；管基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 理員用戶可以對(duì)所有的信息進(jìn)行查看和修改。 在表 中，使用 usr_admin 標(biāo)識(shí)用戶權(quán)限，系統(tǒng)登錄時(shí)首先判別用戶是否合法，然后讀取該用戶的權(quán)限。用戶登錄系統(tǒng)整體流程如圖 所示。 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。 主界面設(shè)計(jì)如圖 所示。界面中分為五個(gè)功能塊：功能選擇按鈕、登錄用戶信息、最近通知、用戶最近使用記錄、快捷操作區(qū)。 在主界面窗口中，自動(dòng)識(shí)別登錄用戶的權(quán)限，如果是 教師 或?qū)W生 ，在登錄后不能使用的按鈕將變灰，限制其操作范圍，教師基本信息中只能編輯自已的信息， 這樣用戶可以根椐自已需要選擇進(jìn)入的功能模塊，操作便捷 。在界面的狀態(tài)欄中，提示與 遠(yuǎn)程服務(wù)器及 FTP 服務(wù)器 、外部設(shè) 備的連接狀態(tài)，用戶可以從狀態(tài)欄中方便查看到目前系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 圖 系統(tǒng)主界面設(shè)計(jì)圖 學(xué)生 信息采集 及驗(yàn)證模塊設(shè)計(jì) 學(xué)生信息采集需要實(shí)現(xiàn)學(xué)生基本信息導(dǎo)入、學(xué)生指紋采集、學(xué)生一卡通采集、學(xué)生照片采集等，為了方便用戶操作，系統(tǒng) 要支持 批量學(xué)生信息導(dǎo)入和六種方式錄入學(xué)生信息，即由卡號(hào)查詢學(xué)生信息、由卡號(hào)更新學(xué)生指紋、由學(xué)號(hào)查詢學(xué)生信息、由學(xué)號(hào)更新學(xué)生卡號(hào)、由學(xué)號(hào)更新學(xué)生指紋、由學(xué)號(hào)更新學(xué)生卡號(hào)指紋。只要用戶不切換系統(tǒng)模式，系統(tǒng)會(huì)按照既定的模式完成所有的學(xué)生信息錄入，系統(tǒng)默認(rèn)時(shí)采用由卡號(hào)查詢學(xué)生信息，只要學(xué) 生刷一卡通，即可以查詢到該學(xué)生的信息，本模塊設(shè)計(jì)如圖 所示。 設(shè)計(jì)中把本模塊設(shè)計(jì)成用戶控件，當(dāng)需要顯示此模塊時(shí)，直接把此控件加載到對(duì)應(yīng)的面板上，這樣可以去除很多冗余的代碼。 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 卡號(hào)及指紋數(shù)據(jù)錄入流程圖 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1. 卡號(hào) 查詢信息 在此模式下，系統(tǒng)在讀卡器上讀取輸入卡號(hào)，再查詢學(xué)生基本信息表中的學(xué)生基本信息，并按照上圖格式顯示在界面上。如果系統(tǒng)無(wú)此卡號(hào)，提示有誤。 2. 卡號(hào) 更新指紋 在此模式下，當(dāng)讀卡器上有卡號(hào)輸入時(shí)，首先查詢?cè)摽ㄌ?hào)所對(duì)應(yīng)的學(xué)生信息，如果學(xué)生信息驗(yàn)證通過(guò)了，再打開(kāi)指紋識(shí)別器并進(jìn)行指紋提取狀態(tài)。 FPC101 指紋識(shí)別模塊采集一個(gè)有效指紋需要三次輸入，在三次有效輸入后， FPC101 才形成指紋特征數(shù)據(jù)，然后系統(tǒng)發(fā)送下載指紋特征命令到指紋識(shí)別模塊，指紋模塊按表 數(shù)據(jù)格式回復(fù)數(shù)據(jù)并存入到指紋數(shù)據(jù)庫(kù)，詳細(xì)工作流程如圖 所示。 3. 學(xué)號(hào) 查詢信息 在此模式下，首先獲取用戶輸入學(xué)生的學(xué)號(hào)，根椐學(xué)號(hào)查詢到學(xué)生的基本信息，并顯示在對(duì)應(yīng)的位置。 4. 學(xué)號(hào) 更新卡號(hào) 在此模 式下，用戶在輸入正確的學(xué)號(hào)后，可以通過(guò)讀卡器更新該學(xué)生對(duì)應(yīng)的一卡通卡號(hào)。 5. 學(xué)號(hào) 更新指紋 在此模式下，用戶在輸入正確的學(xué)號(hào)后，系統(tǒng)查看該學(xué)生是否已存在指紋數(shù)據(jù)，再根椐提示進(jìn)行指紋的采集。 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(guò)讀卡器獲取學(xué)生一卡通卡號(hào)。 學(xué)生基本信息驗(yàn)證主要核對(duì)學(xué)生的指紋、照片、一卡通卡號(hào)、班級(jí)、學(xué)號(hào)等信息，如果有誤，可以進(jìn)行修改。由于指紋識(shí)別模塊 FPC101 指紋容量有限，在進(jìn)行信息驗(yàn)證前需要選擇進(jìn)行驗(yàn)證的學(xué)生，在系統(tǒng)中，所選的學(xué)生人數(shù)不能超過(guò) 1000 個(gè)，否則超出指紋模塊容量而無(wú)法工作。選擇需要驗(yàn)證的學(xué)生后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)把所選定學(xué)生的指紋數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫(kù)中導(dǎo)出到指紋識(shí)別模塊中，再進(jìn)行指紋及其它信息的驗(yàn)證，詳細(xì)的流程如圖 所示。 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 圖 學(xué)生基本信息驗(yàn)證流程圖 教師基本信息采集模塊設(shè)計(jì) 教師基本信息采集主要記錄教師的姓名、教師號(hào)、研究類別、政治面貌等，如表 所示。在設(shè)計(jì)中使用教師號(hào)作為索引，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)界面如圖 所示。 圖 教師基本信息采集設(shè)計(jì)界面 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 在使用中，為了方便管理員對(duì)單個(gè)教師及同類教師查找，設(shè)計(jì)了按條件篩選的功能，可以 按教師代號(hào)直接查找對(duì)應(yīng)的教師或按研究類別、職稱、性別、政治面貌進(jìn)行分類篩選、打印。 在本模塊中，如果是普通教師用戶登錄，只能對(duì)自已信息進(jìn)行編輯和查看其它教師基本信息，考慮到系統(tǒng)安全問(wèn)題， 在查看其它教師信息時(shí)，如身份證號(hào)、移動(dòng)電話等重要信息不給查看。管理員用戶可以對(duì)所有教師信息進(jìn)行編輯和打印。學(xué)生能查看所有教師的某些信息，重要的信息不給顯示。 實(shí)驗(yàn)課程安排模塊設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)課程安排模塊實(shí)現(xiàn)課程增加、安排相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的任課教師、輔導(dǎo)教師、實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間、實(shí)驗(yàn) 次數(shù) 、實(shí)驗(yàn)學(xué)生、實(shí)驗(yàn)室、相應(yīng)設(shè)備號(hào)等。 其中課程的添加與編輯只需要 直接更新數(shù)據(jù)庫(kù)即可，操作簡(jiǎn)單。實(shí)驗(yàn)課程安排時(shí)，要先設(shè)定課程的標(biāo)識(shí)，為了區(qū)分每一門課程，設(shè)計(jì)中采用 課程號(hào) _教師號(hào) _年份 _開(kāi)課季節(jié) (春季為0,秋季為 1)為數(shù)據(jù)庫(kù)主鍵， 課程標(biāo)識(shí)具有唯一性，不會(huì)與其它的課程產(chǎn)生沖突，在后面的設(shè)計(jì)中也使用此課程標(biāo)識(shí)來(lái)標(biāo)記某一特定的課程。 詳細(xì)課程實(shí)驗(yàn)安排的設(shè)計(jì)界面如圖 所示。 圖 課程實(shí)驗(yàn)安排設(shè)計(jì)界面 實(shí)驗(yàn)課程安排總體流程如圖 所示，在實(shí)驗(yàn)室地點(diǎn)安排時(shí)，一個(gè)地點(diǎn)同一實(shí)驗(yàn)課程只能使用一個(gè)設(shè)備，這樣在進(jìn)行自動(dòng)考勤中系統(tǒng)可以識(shí)別出該教室應(yīng)到的學(xué)生。 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 圖 實(shí)驗(yàn)課程總體流程圖 圖 實(shí)驗(yàn)課程考勤模塊總體流程圖 實(shí)驗(yàn) 課程 考勤模塊設(shè)計(jì) 本模塊主要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)選擇 /手動(dòng)選擇實(shí)驗(yàn)課程，再根椐本設(shè)備號(hào)獲取本實(shí)驗(yàn)室應(yīng)到的學(xué)生的指紋，導(dǎo)入到指紋識(shí)別模塊中，并統(tǒng)計(jì)學(xué)生入場(chǎng)情況。其中根椐入場(chǎng)類型 (入場(chǎng)、中間、出場(chǎng) )的不同可以對(duì)應(yīng)一系列到場(chǎng)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(jī)，如表 所示，本模塊的總體流程圖及設(shè)計(jì)圖如圖 ， 所示。 同時(shí)在考勤中，為了防止學(xué)生沒(méi)有經(jīng)過(guò)考勤直接進(jìn) 入，系統(tǒng)使用一對(duì)紅外人體感應(yīng)器監(jiān)控進(jìn)口，如果學(xué)生通過(guò)了考勤，立即把紅外關(guān)閉；如果沒(méi)有通過(guò)，系統(tǒng)給出提示信息，提示學(xué)生考勤。 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 圖 實(shí)驗(yàn)課程考勤模塊設(shè)計(jì)界面圖 在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，有可能在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都沒(méi)有學(xué)生輸入指紋，系統(tǒng)有可能會(huì)把指紋識(shí)別模塊的電源關(guān)閉。這時(shí)學(xué)生再次輸入指紋時(shí)只需要按動(dòng)對(duì)應(yīng)的按扭，就可以啟動(dòng)外設(shè)電源并使系統(tǒng)進(jìn)入考勤指紋比對(duì)狀態(tài)下，正常情況下通信流程如圖 所示，如果出現(xiàn)單片機(jī)通信超時(shí)，則按照?qǐng)D 進(jìn)行，這時(shí)可以考慮重新按鍵或從主機(jī)控制面板中直接啟動(dòng)指紋識(shí)別器。 圖 系統(tǒng)考勤管理通信流程 圖 非正常通信時(shí)系統(tǒng)流程 實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)管理模塊設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)主要由考勤成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)、平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)、其它成績(jī)組成，可以設(shè)置各個(gè)組成部分所占成績(jī)的比例，如果登記了其它成績(jī)，需要記錄成績(jī)的相關(guān)說(shuō)明 ，方便以后學(xué)生查看說(shuō)明。 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 在設(shè)計(jì)中，使用動(dòng)態(tài)表格可以很方便進(jìn)行界面排版。 在本模塊中，四個(gè)成績(jī)錄入功能都不一致 ，故不能使用統(tǒng)一界面進(jìn)行處理。動(dòng)態(tài)表格可以根椐系統(tǒng)的需要建立臨時(shí) 界面，用戶可以先編輯內(nèi)容，再把相應(yīng)的內(nèi)容保 存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，即美觀又方便使用。 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(jī)比例，因此在成績(jī)統(tǒng)計(jì)功能模塊中設(shè)計(jì)成績(jī)的比例縮放，教師可以通過(guò)設(shè)置比例調(diào)整學(xué)生的最終成績(jī)，同時(shí)設(shè)計(jì)便捷的導(dǎo)出 EXCEL及打印功能。 FTP 遠(yuǎn)程文件操作 文件傳輸協(xié)議（ FTP）使得主機(jī)間可以共享文件。 FTP 使用 TCP 生成一個(gè)虛擬連接用于控制信息，然后再生成一個(gè)單獨(dú)的 TCP 連接用于數(shù)據(jù)傳輸?？刂七B接使用類似 TELNET協(xié)議在主機(jī)間交換命令和消息。 FTP 的主要功能如下： 1. 提供文件的共 享。 2. 支持間接使用遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī) 。 3. 使用戶不因 各類主機(jī)文件存儲(chǔ)器系統(tǒng)的差異而受影響 。 4. 可靠且有效的傳輸數(shù)據(jù)。 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]。 設(shè)計(jì)用戶進(jìn)入到 FTP 界面時(shí)，自動(dòng)連接到遠(yuǎn)程 FTP 的模板類文件下載界面，同時(shí)根椐用戶的操作權(quán)限限制用戶的操作，設(shè)計(jì)只有管理員用戶才能進(jìn)行遠(yuǎn)程 FTP 服務(wù)器的文件上傳 、刪除、清空操作。 系統(tǒng)日志管理模塊設(shè)計(jì) 系統(tǒng)日志記錄了系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，本模塊僅有管理員才能進(jìn)行查看。通過(guò)查看日志，可以識(shí)別非法操作、恢復(fù)數(shù)據(jù)等。通過(guò)分析，可以使系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定可靠。 系統(tǒng)中的關(guān)鍵操作都需要寫入指定的日志文件中，本模塊主要功能讀取日志文件中的信息，并按時(shí)間倒序顯示，方便管理員查看。 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 本章小結(jié) 本章主要介紹任務(wù)管理中心的軟件和硬件設(shè)計(jì)，任務(wù)管理中心采用STC12C5A60S2 單片機(jī)管理外部設(shè)備，并設(shè)計(jì)了多種與 PC 主機(jī)通信的協(xié)議，在各種情況下，能有效保護(hù)連接的外設(shè)，降低系統(tǒng)功耗。 軟件設(shè)計(jì)方面 ，本章詳細(xì)分析了構(gòu)成系統(tǒng)核心的數(shù)據(jù)庫(kù)，并把任務(wù)管理中心按 功 能 分 類 進(jìn) 行 詳 細(xì) 描 述 ， 分 析 其 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程 和 功 能 界 面 。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。 端系統(tǒng)硬件分析與設(shè)計(jì) 端系統(tǒng)以三星公司 S3C2440 處理器為核心，控制指紋識(shí)別模塊、一卡通讀卡器、 USB 攝像頭、蜂鳴器、 LCD 顯示屏、 SD 存儲(chǔ)卡、網(wǎng)絡(luò)通信 設(shè)備 等。為了優(yōu)化系統(tǒng)電路，端系統(tǒng)采用核心板 +擴(kuò)展板方案設(shè)計(jì)。 核心板使用 Micro 2440 核心板 ， 核心板上 布局了 S3C2440 處理器、 2M NOR FLASH、 256M NAND FLASH、 64M SDRAM，并且把常用的引腳都放到擴(kuò)展插槽中，如表 所示。 表 Micro 2440 核心板插槽信號(hào)列表 端口 網(wǎng)絡(luò)名稱 說(shuō)明 (可復(fù)用 ) 端口 網(wǎng)絡(luò)名稱 說(shuō)明 (可復(fù)用 ) PA1 VDD5V 5V電源 PA2 GND 電源地 PA3 EINT19 EINT19/GPG11 PA4 EINT18 EINT18/GPG10/nCTS1 PA19 WP_SD WP_SD/GPH8 PA20 SDCLK SDCLK/GPE5 PA21 SDCMD SDCMD/GPE6 PA22 SDDATA2 SDDATA2/GPE9 PA23 SDDATA3 SDDATA3/GPE10 PA24 SDDATA0 SDDATA0/GPE7 PA25 SDDATA1 SDDATA1/GPE8 PA26 LCDVF2 OM0(NOR_NAND 選擇 ) PA27 LCDVF0 LCDVF0