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1、RFID课程设计论文题目：基于RFID技术的课堂考勤系统设计学院：计算机与通信学院班级：物联网（1）班姓名：李嘉诚学号：11280110指导老师：薛建彬日期：2014.1.16目录摘要.3引言.3一. RFID系统.31.1 RFID技术的特点.31.2 RFID系统的组成和工作原理.31.3 RFID系统的应用现状.4二.系统案例描述.52.1 RFID学生考勤管理系统的应用优势.52.2高频RFID的应用特性及应用领域.5三.需求分析.63.1试验箱各模块的介绍.73.2系统整体结构的设计.7四.系统开发环境与运行环境.8 4.1开发环境.8 4.2运行环境.8 4.3相关技术.8五.课堂
2、考勤系统设计.9 5.1考勤系统总设计流程.9 5.2系统结构总图.9 5.3学生身份验证流程图.10六.阅读器.116.1 MC9S08AW60.116.2 RFID芯片.126.3 液晶显示与按键.136.4 外部通讯.136.5学生卡.14七.软件部分.157.1 RFID通讯协议.15八.总结.18参考文献.19摘 要：本文研究和设计了一种基于射频识别（RFID）技术的课堂考勤系统。此系统是利用RFID技术，实现对到课堂上课人员的简单快速地自动签到和离开课堂的记录，保存相关的数据信息供教职人员检阅，从而免去平时点名占用的课堂时间。下面简单介绍了课堂考勤系统的基本功能和组成，然后对系统各
3、重要组成部分进行了详细的分析。关键词：射频识别，自动点到，电子标签，课堂考勤引 言如今的大学校园里，学生翘课、迟到、早退的现象已经屡见不鲜。考虑到每天每位老师都要进行对学生的考勤管理，尤其在大学课堂上，上课人数众多，点名考勤要占用很多时间，学生的人数众多单靠少数人员的监督很难做到对学生的实时管理，管理难度比较大。为了解决学校课堂考勤管理难的问题而设计了一种智能的课堂考勤系统。本系统采用了RFID技术，旨在于对学生进行考勤，不仅提高了管理效率，更增加了学生的出勤率。 一.RFID系统1.1 RFID技术的特点RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别
4、，俗称电子标签。它是用无线射频方式进行非接触双向通信,以达到识别目的并交换数据的一项新技术。它主要与当今数字化商务相适应,可以实现自动识别和远程监控及管理。其通信距离范围可从几厘米到几十米,而且依据读写方式不同,可以输入几千字节的数字信息,具有极高的保密性。FRID技术的环境适应性强，可全天候、无接触地完成自动识别、跟踪和管理功能,且穿透能力和抗干扰能力强。RFID技术可识别高速运动物体，并可同时识别多个标签，操作快捷方便。因此， RFID 技术已在世界各地得到广泛应用，如工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。1.2 RFID系统的组成和工作原理 一个典型的RFID系统由阅读器、
5、应答器（RFID卡）和中央管理控制软件组成。阅读器是产生射频信号及高频能量来激活RFID卡片工作,并与卡片进行数据交换的设备。应答器（RFID卡）的核心是含有一定存储容量的芯片，用于存储被识别物体的信息，它在接收并调制反射高频信号时达到与阅读器相互识别和通信的目的。中央管理控制软件主要是收集阅读器的信息，根据具体应用进行相关的数据处理。RFID系统分为有源和无源两类。有源RFID卡由电池提供能量，而无源RFID卡不用电池,由接收到的阅读器发射的高频信号转换成直流来提供工作能量。无源RFID卡的工作原理如下：当处于“工作”状态,即进入阅读器的辐射能量场，卡片上的天线接收到射频信号，然后由能量处理
6、电路中相关的整流器件将射频检波、整流转化为直流电压，为RFID卡上的芯片提供工作能量。芯片内部的调制器以一定的调制方式（幅移键控），将芯片内部的信息进行调制,然后通过天线发射出去。阅读器的接收天线接收并识别出调制信息后，按约定的解调方式进行解调，然后把解调的信息通过相关的接口(RS2232)传送到主机的中央管理软件进行数据处理。1.3 RFID系统的应用现状RFID作为一种自动无线识别和数据获取技术，已经使用了多年，应用领域越来越多。按照工作频率的不同，RFID标签可以分为低频(LF)、高频(HF)、超高频(UHF)和微波等不同种类。工作频率范围为30kHz300kHz低频段射频标签，其阅读距
7、离一般小于1米。其典型应用有：动物识别、工具识别、电子闭锁防盗等。中高频段射频标签的工作频率一般为3MHz30MHz。典型工作频率为13.56MHz。其阅读距离一般情况下也小于1米。由于可方便地做成卡状，中频标签广泛应用于电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗、小区物业管理、大厦门禁系统等。微波射频标签，其典型工作频率有433.92MHz、862(902)MHz928MHz、2.45GHz、5.8GHz。相应的射频识别系统阅读距离一般为4m6m，最大可达10m以上。超高频标签主要用于铁路车辆自动识别、集装箱识别，还可用于公路车辆识别与自动收费系统中。在实际应用中，比较常用的是13.56MHz、86
8、0MHz960MHz、2.45GHz等频段。我国在125KHz、13.56MHz等LF和HF频段RFID标签芯片设计方面的技术比较成熟，HF频段方面的设计技术接近国际先进水平，已经自主开发出符合ISO14443 Type A、Type B和ISO15693标准的RFID芯片，并成功地应用于交通一卡通和第二代身份证等项目中。二.系统案例描述2.1 RFID学生考勤管理系统的应用优势电子标签(RFID)具有一个双重角色的作用：一方面是身份识别，用来对物品进行跟踪和清点；另一方面用于物品的安全保护。也就是说，RFID同时具备了身份识别和防盗的功能。RFID的这种特点大大地提高了资料处理能力，通过一个
9、简单的单一操作就可快速、准确地完成资料流通过程。（1）简化考勤流程，提高考勤效率 现有的考勤系统仍需要学生把自己随身携带的卡靠近阅读器来记录学生的考勤信息，这样的操作流程较为繁琐，考勤效率不高。同时，卡内的芯片易收到破坏，使考勤的效率可以说是大大降低。 基于RFID的智能学生考勤系统可以避免这种问题的发生，学生只要经过一个特定的地方就可以收到考勤信息，无需接近阅读器，大大提高了考勤的速度和效率，使考勤工作变得轻松而简单。（2）提高考勤的正确率 传统的考勤往往显得拥挤或者忙碌，可能一下赢来大批学生进行考勤，有时候几张卡放到一起进行读操作，可能出现漏读现象，这就造成有些人的考勤信息不被记录，从而使
10、考勤工作变得不准确。而RFID的出现正好解决了这一问题，她基于无线射频识别技术，可以远距离的进行读卡操作，再也不会出现误读或漏读的操作，使考勤的正确率提高，轻松实现学生的考勤工作。2.2 高频RFID的应用特性及应用领域（1）高频RFID的应用特性 工作频率为13.56MHz，该频率的波长大概为22米。 除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料，但是往往会降低读取距离。识别卡（感应器）需要离开金属一段距离。 该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制。 该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个识别卡。 可以把某些数据信息写入识别卡中。 数据传输速率比低频要快且价格不是很贵。（2）高频RFID
11、的应用领域瓦斯钢瓶的管理应用 预收费系统 酒店门锁的管理和应用 大型会议人员通道系统 固定资产的管理系统 医药物流系统的管理和应用 智能货架的管理三.需求分析（1）信息源分析根据学生考勤管理系统的需求，此系统信息来源主要有学生信息、RFID射频卡信息和考勤记录信息，其中RFID射频卡信息包括射频卡分配信息、射频卡挂失信息、射频卡激活信息。考勤记录信息又包括射频卡考勤信息和人工考勤信息。（2）系统用户分析本系统的用户可分为三个方面：管理员、领导和学生。其中管理员可使用的操作是信息管理、考勤时间设置、查询管理和数据库管理中的操作，当然管理员最主要的操作是用户管理，即添加系统用户。领导完成学生出勤的
12、考察，他们有权利对学生进行人工考勤登记和射频卡考勤登记，当然也有查询信息的权利、修改用户密码等。学生使用此系统仅仅只有查询和修改密码的功能，学生不能对考勤管理和信息管理进行操作。每一种权限的系统用户其操作都受一定的限制，这样可以保护信息的安全性。（3）信息完整性及安全性分析 对于此系统信息的安全性考虑，为了防止系统权利的外泄和信息被非法篡改，每一种用户都以自己的用户名和密码加正确的权限才能登录系统使用。为防止系统用户在查询是更改系统信息，为此我在查询模块以视图的方式为用户提供可查询信息。 领导与管理员之间信息是双向互动的.管理员不仅是信息系统的用户,同时也是领导的信息维护的人员，也是部分系统的维护者，但是管理员没有考勤管理的使用权限。领导有考勤管理的使用权限，但是他不能将自己等同的权利传播，他仅仅只可以添加学生用户，对部分系统进行维护。对系统的安全主要采取以下两方面的措施:1.对各系统用户规定相应的权限,仅能操作其权限内的的信息；2.在管理员层设立独立转存机制,设立冗余数据库,以备核对.该冗余数据库可同时作为系统恢复的基础数据库使用。关于信息的完整性,首先要满足关系的实体完整性和参照完整性要求,同时根据实际需要定义一些特殊的约束条件,即用户定义的完整性。这些要求共同保证
