本實(shí)用新型涉及射頻安全技術(shù)，特別涉及一種基于單片機(jī)的考勤管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，磁卡得到普遍的推廣，大部分采用RFID射頻技術(shù)，通過射頻信號自動(dòng)識別目標(biāo)對象獲取數(shù)據(jù)，識別工作不受環(huán)境的影響，操作方便快捷，具有防污、防水、加密存儲等優(yōu)點(diǎn)，較傳統(tǒng)的接觸式IC卡，具有明顯的優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用在身份識別、消費(fèi)等各項(xiàng)服務(wù)上，為企業(yè)或單位的管理以及人們的生活提供極大的便利。然而，在考勤管理方面，大多依然采用傳統(tǒng)的簽名簽到的方式進(jìn)行考勤，特別是在較大企業(yè)的簽到管理上更是混亂。另外，傳統(tǒng)簽到的考勤方式既浪費(fèi)時(shí)間，也給考勤數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析帶來了諸多麻煩。本設(shè)計(jì)借助射頻技術(shù)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)和單位的自動(dòng)考勤和對考勤數(shù)據(jù)的分析處理，節(jié)約了考勤時(shí)間，提高了考勤效率，促進(jìn)了企業(yè)單位的考勤管理信息化水平的發(fā)展。

目前，在考勤管理系統(tǒng)方面，國外早在多年之前就進(jìn)行了相關(guān)的研究和設(shè)計(jì)，現(xiàn)在已經(jīng)在其單位和企業(yè)得到了較為廣泛的普及，而我們國內(nèi)，因?yàn)橄嚓P(guān)研究起步較晚，相關(guān)研究盡管達(dá)到同國外相同的水平，但是成本較高，許多單位和企業(yè)認(rèn)識進(jìn)行傳統(tǒng)方式的考勤管理。只有在一些規(guī)模較大的單位和企業(yè)才能實(shí)現(xiàn)無線射頻卡的考勤管理系統(tǒng)。

“考勤管理系統(tǒng)”是以RFID射頻卡為信息識別載體的適用于企業(yè)單位或?qū)W校的考勤管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)可使用人單位擺脫繁瑣、低效的簽到模式。識別工作不受環(huán)境的影響，操作方便快捷，具有防污、防水、加密存儲等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)和單位的自動(dòng)考勤和對考勤數(shù)據(jù)的分析處理，節(jié)約了考勤時(shí)間，提高了考勤效率并提高了考勤的準(zhǔn)確率，促進(jìn)了企業(yè)單位的考勤管理信息化水平的發(fā)展。

鑒于上述已有技術(shù)，本申請人作了有益的設(shè)計(jì)，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的是：提供一種基于單片機(jī)的考勤管理系統(tǒng)，具有節(jié)約考勤時(shí)間，提高考勤效率，結(jié)構(gòu)簡單、檢測全面、成本低廉、穩(wěn)定度較好等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種基于單片機(jī)的考勤管理系統(tǒng)，包括單片機(jī)及與其連接的射頻卡識別電路、數(shù)碼管顯示電路、蜂鳴器報(bào)警電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，單片機(jī)還通過CAN總線連接PC上位機(jī)，射頻卡識別電路采集考勤卡片信息，輸出信號由單片機(jī)識別出卡號，并向PC上位機(jī)實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)， PC上位機(jī)進(jìn)行處理，檢測卡號數(shù)據(jù)。本方案以單片機(jī)作為主控制器，并輔以射頻卡，CAN總線等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的刷卡人用射頻卡在射頻識別讀卡器上進(jìn)行刷卡，利用單片機(jī)與射頻識別讀卡器之間進(jìn)行通信，進(jìn)而識別認(rèn)證出刷卡人身份，在這個(gè)時(shí)候單片機(jī)配以時(shí)鐘模塊，這樣就可以將時(shí)間與認(rèn)證的數(shù)據(jù)包一起上傳到PC機(jī)，這樣就保證PC機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

優(yōu)選的，所述的主控制芯片采用AT89C52單片機(jī)。

優(yōu)選的，所述射頻芯片采用EM4095芯片，EM4095是用于RFID（射頻識別）的CMOS集成收發(fā)器電路基站芯片，它的鎖相環(huán)系統(tǒng)是集成的，從而使自適應(yīng)載波頻率與天線諧振頻率相配；它不需要外部晶振；它的載波頻率范圍是100到150KHz；它進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞绞怯猛獠靠烧{(diào)整系數(shù)的單端驅(qū)動(dòng)器以AM調(diào)制。

優(yōu)選的，所述通信方式應(yīng)用了SPI方式，EM4095的SPI片選信號、SPI時(shí)鐘、SPI口輸出、SPI口輸入引腳分別與單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2、P3.3相對應(yīng)。天線發(fā)發(fā)射出的是頻率為的134.2KHZ的調(diào)制信號。

優(yōu)選的，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路采用DS1302芯片，它的工作電壓范圍在2.5V～5.5V之間。同單片機(jī)進(jìn)行同步通信的是三線接口，傳送時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)采用的是突發(fā)方式，這樣可以一次傳送多個(gè)字節(jié)。作為DS1302，他是DS1202升級的產(chǎn)品，并且兼容升級之前的型號。相比之前型號，DS1302增加了主電源，別且增加了一種可以對后背電源進(jìn)行充電的能力。

優(yōu)選的，同步串行的外圍接口采用SPI總線，SPI總線系統(tǒng)它使得單片機(jī)與各種外圍設(shè)備串行的方式來交換信息。外圍設(shè)置包括網(wǎng)絡(luò)控制器以及A/D轉(zhuǎn)換器等。SPI總線系統(tǒng)的方便之處是它允許與各其他公司產(chǎn)出的其他標(biāo)準(zhǔn)的外圍設(shè)備直接連接。

優(yōu)選的，所述的CAN總線是飛利浦公司的型號為SJA1000 CAN控制器和型號為82C250總線收發(fā)器。

優(yōu)選的，所述蜂鳴器報(bào)警電路，用一個(gè)PNP三極管來把蜂鳴器與3.3V電源相互連接起來，開關(guān)作用用三極管來實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選的，所述數(shù)碼管顯示電路，通過四位共陽極數(shù)碼管來進(jìn)行顯示，進(jìn)行控制的是74HC595，單片機(jī)AT89C52對74HC595進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，傳送方式是通過SPI形式，為了減少了IO口的使用，我們把四位共陽極數(shù)碼管的每一位，都使其具有其獨(dú)立的位選，這樣的話要控制整個(gè)四位顯示便只需8個(gè)IO口。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

本實(shí)用新型所提供的基于單片機(jī)的考勤管理系統(tǒng)，能夠用讀卡器識別出射頻卡唯一標(biāo)簽，將數(shù)據(jù)通過單片機(jī)傳送至PC機(jī)，進(jìn)行簽到處理。具有節(jié)約考勤時(shí)間，提高考勤效率，結(jié)構(gòu)簡單、檢測全面、成本低廉、穩(wěn)定度較好等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：

圖1為本實(shí)用新型所述的基于單片機(jī)的考勤管理系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)模塊圖；

圖2為本實(shí)用新型所述的EM4095與單片機(jī)連接原理圖；

圖3為本實(shí)用新型所述的DS1302與單片機(jī)連接原理圖；

圖4為本實(shí)用新型所述的CAN原理圖；

圖5為本實(shí)用新型所述的蜂鳴器報(bào)警電路的電原理圖；

圖6為本實(shí)用新型所述的MAX232與單片機(jī)連接原理圖；

圖7為本實(shí)用新型所述的數(shù)碼管與單片機(jī)連接原理圖；

圖8為本實(shí)用新型所述的AT89C52單片機(jī)電路圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型所揭示的基于單片機(jī)的考勤管理系統(tǒng)，核心器件是單片機(jī)，單片機(jī)作為主控制器，并輔以射頻卡，CAN總線等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的刷卡人用射頻卡在射頻識別讀卡器上進(jìn)行刷卡，利用單片機(jī)與射頻識別讀卡器之間進(jìn)行通信，進(jìn)而識別認(rèn)證出刷卡人身份，在這個(gè)時(shí)候單片機(jī)配以時(shí)鐘模塊，這樣就可以將時(shí)間與認(rèn)證的數(shù)據(jù)包一起上傳到PC機(jī)，這樣就保證PC機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本實(shí)用新型為企業(yè)和單位提供了較為科學(xué)的、可靠的考勤管理方法，是現(xiàn)代化企業(yè)考勤管理的最佳模式。

如圖2所示，EM4095與單片機(jī)連接原理圖。本課題中進(jìn)行通信方式應(yīng)用了SPI方式，EM4095的SPI片選信號、SPI時(shí)鐘、SPI口輸出、SPI口輸入引腳分別與單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2、P3.3相對應(yīng)。EM4095是用于RFID（射頻識別）的CMOS集成收發(fā)器電路基站芯片，它具有以下功能；可以利用載波來驅(qū)動(dòng)天線； 用于可讀寫應(yīng)答器的AM調(diào)制磁場；對從天線傳輸來應(yīng)答器的AM調(diào)制磁場；和微處理器通過簡單接口通訊。

用來操作設(shè)備的是EM4095的引腳SHD和MOD。當(dāng)SHD為高電平時(shí)，EM4095為睡眠模式，電流消耗為最小。在上電的時(shí)候，SHD必須是高電平輸入，來使初始化操作正確。當(dāng)SHD為低電平的時(shí)候，回路可以發(fā)射射頻場，并且開始對天線上的振幅調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)。

用來對125KHz射頻信號進(jìn)行調(diào)制的是引腳MOD。當(dāng)在該引腳上施加高電平的時(shí)候，天線驅(qū)動(dòng)將被阻塞，進(jìn)而電磁場會關(guān)掉；當(dāng)在該引腳上施加低電平的時(shí)候，片上VCO將進(jìn)入自由運(yùn)行模式，沒有經(jīng)過調(diào)制的125KHz的載波將出現(xiàn)在天線上。EM4095用作只讀模式，引腳MOD沒有使用，將它連接至VSS。

環(huán)濾波、電壓控制振蕩器和相比較模塊加在一起組成鎖相環(huán)。為了使DEMOD_IN引腳上得到的電壓是天線的真實(shí)電壓，使用外部電容分壓。鎖相環(huán)將載波頻率鎖定在天線的諧振頻率上。因?yàn)樘炀€種類的不同，在100kHz到150kHz之間的范圍內(nèi)系統(tǒng)諧振頻率都是可以的。當(dāng)諧振頻率落在100kHz到150kHz之間的時(shí)候，就會被鎖相環(huán)鎖定。

接收模塊解調(diào)的輸入信號是天線上的電壓信號。接收鏈路的輸入信號用的是DEMOD_IN引腳。該輸入信號的級別應(yīng)該比VDD-0.5V低，比VSS+0.5V高。輸入信號的級別可以通過外部電容分壓來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

一定要通過較小的諧振電容來補(bǔ)償分壓器增加的電容。直流偏置取消、帶通濾波還有比較器組成接收電路。通過內(nèi)部電阻把DEMOD_IN上的直流電壓信號設(shè)置在AGND引腳上。采樣AM信號，通過VCO時(shí)鐘來同步，CDEC電容移除所有信號中的直流部分。

通過進(jìn)一步的濾波，余下的載波信號、二階高通濾波器還有CDC2所帶的低頻和高頻噪聲被移除。接收信號通過放大和濾波處理，傳輸?shù)疆惒奖容^器，比較器的輸出緩存至DEMOD_OUT。

DVDD腳和VDD連接，DVSS腳和VSS連接。VDD和VSS上的電壓降并不是流過管腳DVDD和DVSS電流產(chǎn)生的電壓降。避免了因?yàn)樘炀€驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的電源尖峰。如果我們對VSS管腳還有VDD管腳進(jìn)行隔離，這也是可以有效果的。連接到相同VSS上的電容都應(yīng)該是跟DC2/AGND/DMOD_IN管腳有關(guān)連的。

天線驅(qū)動(dòng)使用提供VSS和VDD的電源的驅(qū)動(dòng)器ANT，任何電源的變化和外界的噪聲都會很嚴(yán)重的對天線諧振回路產(chǎn)生影響。我們尤其要注意的是頻率為20kHz的噪聲，因?yàn)镋M4095就是在這個(gè)頻率上響應(yīng)信號的。

我們可以把在管腳AGND上電容的值從220nF調(diào)至1uF。因?yàn)橐霚p小接收的噪聲，電容值越大越好。A我們可以利用外部電容和內(nèi)部電阻（2KΩ）對GND電壓來濾波。

從驅(qū)動(dòng)器ANT里發(fā)出的電流值的大小是不受EM4095限制的。在天線諧振回路的設(shè)計(jì)上，務(wù)必要求最大電流不可以高于250mA。如果這個(gè)值超過了250mA，則說明天線的品質(zhì)因數(shù)有問題，必須使用串聯(lián)電阻的方法進(jìn)行限制。

務(wù)必使控制NMOS門的信號以及MOD信號一起調(diào)為低電平，該信號要想變?yōu)橹酶唠娖?，必須是在調(diào)制天線的振幅之后。如果天線的品質(zhì)因數(shù)較高，天線上的電壓可以比正常高一些。要想提升讀取的靈敏性，可以用外部檢測回路來實(shí)現(xiàn)。

如圖3所示，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路采用DS1302芯片，它具有功耗低、帶RAM、性能高等特點(diǎn)。它能實(shí)現(xiàn)對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，并且還帶有閏年補(bǔ)償這種功能。它的工作電壓范圍在2.5V～5.5V之間。同單片機(jī)進(jìn)行同步通信的是三線接口，傳送時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)采用的是突發(fā)方式，這樣可以一次傳送多個(gè)字節(jié)。作為DS1302，他是DS1202升級的產(chǎn)品，并且兼容升級之前的型號。相比之前型號，DS1302增加了主電源，別且增加了一種可以對后背電源進(jìn)行充電的能力。

如圖4所示，為CAN總線原理圖。CAN總線器件在當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的有兩大類：一類是獨(dú)立的CAN控制器。還有一類則是置有片CAN的微控制器。本此設(shè)計(jì)選取的是飛利浦公司的型號為SJA1000 CAN控制器和型號為82C250總線收發(fā)器。

電源設(shè)計(jì)：SJA1000里面三對電源引腳用來連接CAN控制器不同的部分：

電源引腳VDD1/VSS1內(nèi)部邏輯數(shù)字

電源引腳VDD2/VSS2輸入比較器模擬

電源引腳VDD3/VSS3輸出驅(qū)動(dòng)器模擬

復(fù)位設(shè)計(jì)：SJA1000的復(fù)位因?yàn)橐ＷC正確，所以必須有一個(gè)十分穩(wěn)定的振蕩器時(shí)鐘來連接CAN管腳XTAL1，本次還運(yùn)用的是使其也與單片機(jī)的復(fù)位管腳相互連接從而進(jìn)行復(fù)位。

振蕩器和時(shí)鐘策略：SJA1000可以用片內(nèi)振蕩器或者片外時(shí)鐘源進(jìn)行工作，要想修改CLKOUT的信號頻率，應(yīng)該用時(shí)鐘分頻寄存器來實(shí)現(xiàn)。

模式選擇：連接VCC的是管腳11，選擇的模式為INTEL。

如圖5所示，為蜂鳴器報(bào)警電路的電原理圖，蜂鳴器報(bào)警電路用一個(gè)PNP三極管來把蜂鳴器與3.3V電源相互連接起來，開關(guān)作用用三極管來實(shí)現(xiàn)。PC2為“1”時(shí)當(dāng)單片機(jī)是處于正常工作狀態(tài)，而這時(shí)候三極管的狀態(tài)是關(guān)閉，如果運(yùn)行過程中需要報(bào)警，PC2會為“0”，這時(shí)候蜂鳴器警報(bào)開始。

如圖6所示，為MAX232與單片機(jī)連接原理圖。作為雙組驅(qū)動(dòng)器/接收器的一種，MAX232里面有一個(gè)電容性電壓發(fā)生器。這是為了輸出EIA/TIA-232-E電平。接收器將輸入進(jìn)來的EIA/TIA-232-E電平變?yōu)?V 的TTL/CMOS電平。特點(diǎn)：電源工作的工作電壓是單5V；具有驅(qū)動(dòng)器；符合設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)；輸入電平在±30V；低電源電流；具有兩個(gè)接收器。

在MAX232的11腳輸入單片機(jī)TTL電平，經(jīng)過232轉(zhuǎn)換由14腳輸出即輸入PC。

在MAX232的13腳輸入PC機(jī)輸出的電平，經(jīng)過232轉(zhuǎn)換由12腳輸出TTL電平即單片機(jī)輸入。

如圖7所示，為數(shù)碼管顯示電路的電原理圖，通過四位共陽極數(shù)碼管來進(jìn)行顯示，進(jìn)行控制的是74HC595，單片機(jī)AT89C52對74HC595進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，本次設(shè)計(jì)選用的傳送方式是通過SPI形式，為了減少了IO口的使用，我們把四位共陽極數(shù)碼管的每一位，都使其具有其獨(dú)立的位選，這樣的話要控制整個(gè)四位顯示便只需8個(gè)IO口。在顯示部分的每一位的位選端都和一個(gè)PNP三極管相連接，起開關(guān)作用的是三極管，單片機(jī)IO口置低則位選有效，使三極管基極連接單片機(jī)IO口。

如圖8所示，AT89C52單片機(jī)CPU電路圖。與大部分市面上通用的微處理器沒有什么較大區(qū)別，AT89C52擁有1個(gè)8位的微處理器，一樣含有運(yùn)算器還有控制器這兩大部分，不同的是它增加了一種處理功能來實(shí)現(xiàn)面向控制，這樣的優(yōu)點(diǎn)是不光可以處理字節(jié)數(shù)據(jù)，還可以對未變量進(jìn)行處理。

數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)為256個(gè)字節(jié)，同時(shí)片外也可進(jìn)行外擴(kuò)，并且最多擴(kuò)至64K字節(jié)。數(shù)據(jù)存儲器的主要作用是用來存儲程序單片機(jī)在運(yùn)行期間產(chǎn)生的工作變量等數(shù)據(jù)。

程序存儲器RAM是8K字節(jié)，如果感覺單片機(jī)內(nèi)的存儲器的容量不足用戶使用要求，可以通過擴(kuò)展片外只讀存儲器來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)外最多64K字節(jié)的擴(kuò)充。

單片機(jī)帶有可以進(jìn)行四種工作方式的計(jì)數(shù)器和定時(shí)器，他們是16位的。單片機(jī)內(nèi)部放置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器部件這種設(shè)計(jì)，可以使我們在運(yùn)用單片機(jī)的過程中，可以對單片機(jī)外部的事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且定時(shí)十分精確，這樣就可以提高單片機(jī)對整個(gè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制能力。

AT89C52擁有一個(gè)可以進(jìn)行四種工作方式的全雙工串行口?？捎糜盟鼇韺?shí)現(xiàn)串行通訊，擴(kuò)展并行IO口等功能，這樣就使該型號的單片機(jī)擁有更多的功能，并且使AT89C52的應(yīng)用范圍更廣。

用于對片內(nèi)其他一些功能部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視的特殊功能寄存器，在AT89C52中帶有21個(gè)。然而實(shí)際上這些特殊功能寄存器其實(shí)是控制或者狀態(tài)寄存器。

上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。