【正文】 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。 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。 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(lèi) 進(jìn) 行 詳 細(xì) 描 述 ， 分 析 其 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程 和 功 能 界 面 。 系統(tǒng)中的關(guān)鍵操作都需要寫(xiě)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。通過(guò)查看日志，可以識(shí)別非法操作、恢復(fù)數(shù)據(jù)等。 設(shè)計(jì)用戶(hù)進(jìn)入到 FTP 界面時(shí)，自動(dòng)連接到遠(yuǎn)程 FTP 的模板類(lèi)文件下載界面，同時(shí)根椐用戶(hù)的操作權(quán)限限制用戶(hù)的操作，設(shè)計(jì)只有管理員用戶(hù)才能進(jìn)行遠(yuǎn)程 FTP 服務(wù)器的文件上傳 、刪除、清空操作。 4. 可靠且有效的傳輸數(shù)據(jù)。 2. 支持間接使用遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī) ?？刂七B接使用類(lèi)似 TELNET協(xié)議在主機(jī)間交換命令和消息。 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。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(hù)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(guān)又方便使用。 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。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。 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。 詳細(xì)課程實(shí)驗(yàn)安排的設(shè)計(jì)界面如圖 所示。 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。學(xué)生能查看所有教師的某些信息，重要的信息不給顯示。 在本模塊中，如果是普通教師用戶(hù)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(huà)等重要信息不給查看。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。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。 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。 5. 學(xué)號(hào) 更新指紋 在此模式下，用戶(hù)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。 3. 學(xué)號(hào) 查詢(xún)信息 在此模式下，首先獲取用戶(hù)輸入學(xué)生的學(xué)號(hào)，根椐學(xué)號(hào)查詢(xún)到學(xué)生的基本信息，并顯示在對(duì)應(yīng)的位置。 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(xún)?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)。 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(xún)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(xún)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。 設(shè)計(jì)中把本模塊設(shè)計(jì)成用戶(hù)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 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(hù)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(xún)學(xué)生信息、由卡號(hào)更新學(xué)生指紋、由學(xué)號(hào)查詢(xún)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。 在主界面窗口中，自動(dòng)識(shí)別登錄用戶(hù)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(hù)可以根椐自已需要選擇進(jìn)入的功能模塊，操作便捷 。 主界面設(shè)計(jì)如圖 所示。用戶(hù)登錄系統(tǒng)整體流程如圖 所示。 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(hù)可以對(duì)所有的信息進(jìn)行查看和修改。 用戶(hù)登錄管理模塊設(shè)計(jì) 用戶(hù)登錄管理模塊要求 能夠識(shí)別用戶(hù)身份、判 別用戶(hù)權(quán)限。按照系統(tǒng)功能模塊的差異，把系統(tǒng)抽象為下列類(lèi)：用戶(hù)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(lèi)等。對(duì)于各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)操作類(lèi)，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(lèi)提供的方法如圖 所示。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(lèi)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。從指紋設(shè)備中獲取的指紋特征數(shù)據(jù)都是以字節(jié)類(lèi)型返回的，為了區(qū)分各個(gè)數(shù)據(jù)，在保存到數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，各個(gè)數(shù)據(jù)前加入“ %”進(jìn)行分隔。 學(xué)生信息類(lèi)、系統(tǒng)用戶(hù)類(lèi) 、教師信息類(lèi)、課程信息類(lèi)、學(xué)生選課信息類(lèi)主要由屬性和構(gòu)造函數(shù)實(shí)現(xiàn)，記錄各類(lèi)的數(shù)據(jù)，各類(lèi)實(shí)體圖如圖 所示。 不僅如此， VS20xx 還提供了非常方便的數(shù)據(jù)庫(kù)操作接口，用戶(hù)只需要簡(jiǎn)單的操作就可以完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的編輯操作，對(duì)于開(kāi)發(fā)系統(tǒng)十分有利。在此名稱(chēng)空間中定義了許多類(lèi)， 通過(guò)繼承和擴(kuò)展這 些類(lèi)可以開(kāi)發(fā)出多樣的用戶(hù)界面。 VS20xx 為開(kāi)發(fā) WinForm的應(yīng)用程序提供了豐富的類(lèi)庫(kù)。 VS20xx 引入了 250 多個(gè)新特性，整合了對(duì)象、關(guān)系型數(shù)據(jù)、 XML 的訪(fǎng)問(wèn)方式 ,語(yǔ)言更加簡(jiǎn)潔 ， 使用Visual Studio 20xx 可以高效開(kāi)發(fā) Windows應(yīng)用 程序 。管理員需要更新模板文件，也只需要從中上傳文件更新文件即可。同時(shí)教師的照片信息存儲(chǔ)在 teacher 文件夾內(nèi)，這樣通過(guò) FTP 也可以獲取到指定教師的照片信息。在設(shè)計(jì)中建立一個(gè)目錄存儲(chǔ)需要共享的數(shù)據(jù)，如學(xué)生、教師的照片信息，由于 FTP 使用的范圍是局域網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳遞的速度可以保證，正常情況下并不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送失敗的現(xiàn)象。 表 用戶(hù)管理表 Userlogin 定義 屬性名 定義類(lèi)型 相關(guān)說(shuō)明 屬性名 定義類(lèi)型 相關(guān)說(shuō)明 ID Integer 序號(hào)自增 Usr_name Varchar(20) 用戶(hù)名 * Usr_count integer 登錄次數(shù) Usr_pwd Varchar(10) 用戶(hù)密碼 * Usr_admin Integer 用戶(hù)權(quán)限 * Usr_ltime varchar(20) 登錄時(shí)間 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)庫(kù)中各數(shù)據(jù)表的 ER圖如圖 所示。 表 指紋考勤分?jǐn)?shù)記錄表 Entscore 定義 屬性名 定義類(lèi)型 相關(guān)說(shuō)明 ID Integer 序號(hào)自增 Enttype Varchar(10) 入場(chǎng)的方式 (指紋、一卡通、設(shè)置 ) * Enttime Varchar(10) 入場(chǎng)的時(shí)間 (遲到、正常 、早退、請(qǐng)假、未到 ) * Entscore Integer 對(duì)應(yīng)的考勤成績(jī) * 學(xué)生專(zhuān)業(yè)分類(lèi)表 Specialize 記錄目前學(xué)生的方向信息，用屬性 Spname 進(jìn)行標(biāo)記。通過(guò)查找各種入場(chǎng)應(yīng)該記錄考勤的成績(jī)，把結(jié)果累加到 Echeck 屬性中。 圖 實(shí)驗(yàn)課程選課表 Expinc 定義 屬性名 定義類(lèi)型 相關(guān)說(shuō)明 屬性名 定義類(lèi)型 相關(guān)說(shuō)明 ID Integer 序號(hào)自增 Edevid integer 設(shè)備標(biāo)記 * Eflag Varchar(20) 課程標(biāo)識(shí) * Echeck float 考勤成績(jī)和 Esno Varchar(10) 學(xué)生學(xué)號(hào) * Edoexp float 實(shí)驗(yàn)成績(jī)和 Esort integer 坐位號(hào) Epaper float 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 Eroom Varchar(10) 所在教室 Eother float 其它成績(jī) Escore float 總成績(jī) Entroom integer 入場(chǎng)序號(hào) Enttype Varchar(300) 入場(chǎng)類(lèi)型 Eremark Varchar(500) 備注信息 Eotherwhy Vahchar(50) 其它成績(jī) 上表中， Enttype 記錄每次入場(chǎng)時(shí)所采用的類(lèi)型 (指紋、刷卡、設(shè)置 )，在每次進(jìn)入時(shí)首先標(biāo)記本次的序號(hào)，再記錄 入場(chǎng)類(lèi)型，如果為空，表時(shí)該學(xué)生本次沒(méi)有入場(chǎng)。數(shù)據(jù)表中 Eo 參照課程表，教師號(hào) Etsno 參照教師表 ，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程安排表如表 所示。 圖 課程信息表 Course 定義 屬性名 定義類(lèi)型 相關(guān)說(shuō)明 ID Integer 序號(hào)自增 Cno Varchar(10) 課程號(hào) * Cname Varchar(30) 課程名 * Cflag Varchar(10) 課程標(biāo)識(shí) (理論課程、實(shí)驗(yàn)課程 )* 實(shí)驗(yàn)課程安排表記錄實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)課時(shí)間、選課人數(shù)、代課教師、輔導(dǎo)教師、實(shí)驗(yàn)課程狀態(tài)等，課程標(biāo)識(shí)由課程號(hào) _教師號(hào) _課程開(kāi)設(shè)年份 _課程開(kāi)設(shè)季度，其中課程開(kāi)設(shè)季度如果為春季，標(biāo)記為 0；如為秋季，標(biāo)記為 1。 表 教師基本信息表 Teacher 定義 屬性名 定義類(lèi)型 相關(guān)說(shuō)明 屬性名 定義類(lèi)型 相關(guān)說(shuō)明 TID Integer 序號(hào)自增 Teduhigh Varchar(5) 最高學(xué)歷 Tsno Varchar(10) 教師代碼 * Tpost Varchar(20) 目前職稱(chēng) Tname Varchar(16) 教師姓名 * T Varchar(30) Email地址 Tsex Varchar(2) 教師性別 * Tsearclass Varchar(30) 研究類(lèi)別 Tidcard Varchar(30) 身份證號(hào) Teduschool Varchar(50) 畢業(yè)院校 Tbirdata Varchar(30) 出生年月 Telnum Varchar(15) 手機(jī)號(hào)碼 Tpolity Varchar(8) 政治面貌 Tofficenum Varchar(15) 辦公室電話(huà) Tnativep Varchar(20) 籍貫 Telhome Varchar(15) 家庭電話(huà) Thome Varchar(30) 家庭住址 Tpostcode Varchar(8) 郵政編碼 Tother Varchar(500) 其 它信息 課程信息表記錄課程的課程號(hào)、課程名、課程標(biāo)識(shí)，其中課程標(biāo)識(shí)分為“理論課程”、“實(shí)驗(yàn)課程”。 表 學(xué)生基本信息表 Sinfo 定義 屬性名 定義類(lèi)型 相關(guān)說(shuō)明 SID Integer 序號(hào)，自增類(lèi)型 Sno Varchar(10) 學(xué)生的學(xué)號(hào) * Cno Varchar(10) 學(xué)生的一卡通卡號(hào) Scla Varchar(10) 學(xué)生所屬班級(jí) * Sname Varchar(16) 學(xué)生姓名 * Ssex Varchar(2) 學(xué)生性別 * Sent Varchar(8) 學(xué)生入學(xué)年份，可以判斷學(xué)生目前的年級(jí) Sbirdata Varchar(30) 學(xué)生出生年月，可以記錄學(xué)生的年齡 Sroom Varchar(30) 學(xué)生住宿地址 (宿舍 ) Shome Varchar(40) 學(xué)生的家庭住址 Sspec Varchar(30) 學(xué)生研究方向 基于指紋識(shí)別的 SIMS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 學(xué)生指紋信息表記錄學(xué)生的指紋信息，由于指紋特征值信息是由 193 個(gè)字節(jié)組成，存入數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)在每個(gè)字節(jié)中都使用“ %”進(jìn)行分隔，存儲(chǔ)此數(shù)據(jù)的大小設(shè)置為 800 個(gè)字節(jié)，如表 所示。 學(xué)生基本信息表主要記錄學(xué)生的基本信息，如學(xué)號(hào)、班級(jí)、姓名等，學(xué)生的照片存儲(chǔ)在指定的目錄中 (在班級(jí)目錄下以學(xué)生學(xué)號(hào)命名 )。 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)第一層數(shù)據(jù)流圖 為了避免磁盤(pán) I/O 瓶頸、減少 CPU 利用率和減少資源競(jìng)爭(zhēng)，可以把系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)分為多個(gè)數(shù)據(jù)表進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)，對(duì)經(jīng)常需要進(jìn)行查詢(xún)的數(shù)據(jù)表建立索引，索引可以?xún)?yōu)化或排除耗時(shí)的分類(lèi)操作。 圖 實(shí)驗(yàn)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(xué)系統(tǒng)的特性，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的頂層數(shù)據(jù)流圖如圖 所示。 系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)