基于Wi-Fi无线传输技术的校园考勤系统

杨盛博 迟耀丹 吴博琦

(吉林建筑大学 电气与计算机学院,长春 130118)

基于Wi-Fi的无线传输技术的校园考勤系统是一个集管理和安全为一体的系统,具有统计与分析学生出勤率,生成数据表的功能，是保障校园安全, 实现学生智能考勤，保证学生上课出勤率，提高教学质量与效率的有效方法.本系统如能实现，对于解决学工管理人员不足，监控不到位的现状是一个好的解决途径.

1 校园考勤系统硬件搭建

1.1 指纹采集与存储

校园考勤系统硬件电路如图1所示,其中,指纹采集电路采集人体指纹信息.人体指纹的几何特性为:

(1) 空间上嵴凸峪凹,嵴嵴相交,相连,分开,会表现特定几何图案.

(2) 嵴和峪的导电性不同,与空气之间形成的介电常数不同.

(3) 嵴和峪着力在水平面上时，对接触面的压力不同,因此对波的阻抗不同.

根据指纹信息特性,电容C13,C14,C15,C16,C17,C18通过改变介电常数,改变电容大小,完成指纹信息的采集工作[1].

电容C10与电源相连,由电源供电,实现指纹信息采集电路的开关控制和时间调节作用.

图1 校园考勤系统硬件电路Fig.1 Hardware circuit of campus attendance system

图2 指纹采集与存储流程图Fig.2 Fingerprint collection and storage flow chart

图3 指纹识别程序流程Fig.3 Procedure for fingerprint identification

指纹采集及存储流程如图2所示，考勤系统采用1∶1的指纹模板匹配方式,对于采集的指纹进行质量检测.完成学生考勤工作[2].不合格,则回到指纹采集环节重新输入;合格,则进行数据存储,与学生信息匹配并对应匹配号i,登录成功.将匹配号进行加一指纹采集;最后一个学生指纹采集完成后,指纹采集结束.

1.2 指纹识别

指纹识别流程见图3.指纹识别过程是采集学生指纹,将该指纹与指纹模板进行对比,确定学生身份,记录学生出勤情况.对指纹的纹型进行比对,成功则为实到,封装成帧,传输至控制系统;失败直接结束.

2 Wi-Fi无线传输

2.1 无线传输技术的选择

短距离无线传输技术包括蓝牙技术、Zigbee技术、超宽带技术和Wi-Fi技术等.无线传输技术传递,交换和处理感知层获取的信息,组建网络平台,实现广泛和高效的互联功能,解决网络传输漏洞[3].无线传输技术主要包括:

(1) 蓝牙技术有效融合计算机技术和通信技术,采用跳频降低同一频段其他信号干扰.

(2) ZigBee技术的物理层和MAC层遵循IEEE802.15.4协议,应用层按用户实际需求自行设计和开发.

(3) 超宽带技术利用无线载波通信传输,具有低功耗、低复杂度和对信道衰落不敏感的发射和接收,可实现高速数据传输.

(4) Wi-Fi技术是网络无线传输标准的总称,是实现自建无线局域网所青睐的技术.

结合这几种无线传输技术电波覆盖范围,信号传输距离,速度等优势,同时克服多点支持能力差,带宽窄等问题,本文选用Wi-Fi技术完成校园考勤系统的研究.

2.2 Wi-Fi无线传输技术电路搭建

Wi-Fi无线传输电路如图4所示.无线单片机系列芯片LM12L454在电路中起连接校园无线网络Wi-Fi的作用,电源供电开关晶振器在电路中起滤波作用,内存收发器以其具有集成增强型工业标准的8位80C51微控制器内核、32或64或128KB的Flash内存、8KB的RAM等特点，在电路中起为电路搭建存储空间的作用[4].

图4 Wi-Fi无线传输电路Fig.4 Wi-Fi wireless transmission circuit

图5 指纹传输流程图Fig.5 Fingerprint transmission flow chart

2.3 Wi-Fi无线传输程序

指纹传输程序流程如图5所示,指纹存储模块接收从指纹机采集指纹信息.数字统计装置统计出勤人数,将这些信息用Wi-Fi打包上传至控制系统[5].经接口A0和A1,将时间数据信息发送到控制系统.

使用单片机在路由器节点,对考勤数据采集节点编入代码,加入无线网络程序为：

ORG 0100H

ZDO_Wi-FiNet(unsigned char log_Mod,devInitial_Modes_t Initial_Mode,unsigned char beginOrder,unsigned char mainframeOrder)

{devStatus=DEY_COOL_STARTING;

Ret_zg=NAME_Network Formed;

Request(zg_ConfigPingID,zg_DefaultAlleywayList,zg_DefaultBeginningScanDuration,BeginOrder,MainFrame Order,zg_False);

}

{devStatus=DEY_NXK_DISC;

Ret_zg=NAME_NetworkDiscoedRequest(zg_DefaultAlleywayList,zg_DefaultBeginningScanDuration);

}

3 控制系统

3.1 控制系统电路搭建

控制系统电路图如图6所示，实现编译文件接收、数据采集与存储、采用射频接发模块、Wi-Fi无线传感器网络等.输入信号RXIN将数据传输经电容C5从接口IN7输入CC2430芯片中,芯片接口IN3,IN4,IN5和IN6分别与电容C1,C2,C3和C4相连,共同接入5V电源中,用来为电源隔直流电流,通交流电流.电源通电时,经过电阻R1连接START接口,芯片开始工作.晶体振荡器X2在电路中滤波,输入信号RXIN在CC2430芯片中经过接口ADD,ALE,2-MSB等转换,从2-1MSB接口经电容C12和C13传输到控制系统中.控制系统主要由CC2430,外围电路和天线等构成,CC2430在单个芯片上整合Wi-Fi射频前端,内存和微控制器.

控制系统采用FT-232-RL芯片80C528，控制系统外围电路FT-232-RL如图7所示,电路完成单片机与电脑串口间的通信.天线接收射频卡的响应信号经过天线匹配电路送到RXIN引脚P3.2和P3.3,芯片80C528内部接收缓冲区对信号检测和解调,实现TTL电平与计算机USB接口之间的转换.晶体振荡器X1在电路中滤波,其两端分别与电容C1和C2相连,经C1和C2之后接地.接口P1.3,P1.4,P3.0,P3.1,P1.6,P1.7与电阻R1,R2,R3,R4,电感L2,L3,L4,L5,电容C3,C4,C5,C8,C9,C10共同组建了输出信号放大电路,将采集结果放大显示.信号经接口P0.3,P0.4,P0.5,P0.6,P0.7,EA,ALE和PSEN经电压串联负反馈电路整合后由接口RST传送到控制系统界面上.

图6 控制系统电路图Fig.6 Control system circuit diagram

图7 芯片外围FT-232-RL电路Fig.7 The peripheral FT-232-RL circuit of chip

3.2 控制系统程序流程设计

图8 控制系统接收文件流程图Fig.8 Control system receiving file flow chart

接收文件程序流程如图8所示，控制系统软件客户端能实时监控各节点发送的数据,根据各个节点反馈信息让管理者了解学生在课堂上的出勤情况.教师均可将课堂的指纹签到数据信息存入到数据库中,生成EXCEL表格，进而统计学生的课堂出勤情况[7].采用指纹识别并存储、传输设备,实现全智能化的学生考勤管理.控制系统接收文件,可选择打开或保存.打开,统计接收数据;保存,再打开,统计数据.将无线传感器网络组网,路由器节点和考勤数据采集节点加入网络,通过指纹采集器把读取得到的考勤数据通过无线传感器网络发送到控制系统[8].由路由器节点或网络协调器节点接收数据,上传控制系统.

4 结论

综上所述,运用无线传输技术对大学校园学生上课的出勤情况进行考勤管理,在服务器端系统获取学生签到指纹信息,经过无线传输技术、指纹图谱技术、数据库存储技术等,建立校园考勤系统.实现学生智能考勤,在高校校园考勤方面,有非常大的使用价值和参考价值.

参 考 文 献

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