基于RFIC卡的分布式考勤管理系統

1 GPRS網(wǎng)絡(luò )

GPRS 是基于現有的GSM網(wǎng)絡(luò )實(shí)現的，需要在現有的GSM網(wǎng)絡(luò )中增加一些節點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)GPRS支持節點(diǎn)GGSN，服務(wù)GPRS支持節點(diǎn)SGSN。 GGSN在GPRS網(wǎng)絡(luò )和公用數據網(wǎng)之間起關(guān)口站的作用，它可以和多種不同的數據網(wǎng)絡(luò )連接;SGSN記錄移動(dòng)設備的當前位置信息，并在移動(dòng)設備和各種數據網(wǎng)絡(luò )之間完成移動(dòng)分組數據的發(fā)送和接收，為服務(wù)區內所有用戶(hù)提供雙向分組路由。GPRS網(wǎng)絡(luò )框圖如圖1所示。

圖1 GPRS網(wǎng)絡(luò )框圖

本系統采用GPRS網(wǎng)絡(luò )作為通信媒介，因為它有很多優(yōu)勢：價(jià)格合理，中國移動(dòng)公司提供的GPRS服務(wù)按照流量計費，也可采取包月的形式，價(jià)格低廉;傳輸速率高，實(shí)時(shí)性好，數據量大，GPRS可提供高達115 kbit/s的傳輸速率;接人時(shí)問(wèn)短，分組交換接人時(shí)間少于1 s，基于IP協(xié)議，可提供強大的Internet接人能力;永遠在線(xiàn)，可靠性高，抗干擾能力強。

2 系統總體設計

根據實(shí)際需要確定以下系統工作流程：?jiǎn)T工進(jìn)入公司后，首先用總控中心軟件通過(guò)串行口控制發(fā)卡器發(fā)卡，即總控中心軟件讀取Wiegand 26 bits 協(xié)議編碼的射頻卡號并賦予一個(gè)員工編號，然后通過(guò)Internet發(fā)送給分散在各地的遠程終端，使其儲存員工的射頻IC卡號和員工編號，當員工在各個(gè)終端打卡時(shí)，終端記錄下打卡時(shí)間和員工編號，各終端定時(shí)分別通過(guò)GPRS模塊把定時(shí)段內的員工登陸情況和終端編號發(fā)送給Internet上的總控中心，總控中心按員工編號存貯登陸情況，并根據他們的登陸終端的不同賦予不同工資權值，做到工資和考勤的管理。系統構成如圖2所示。

圖2 系統構成簡(jiǎn)圖

3 硬件終端的構成

根據系統的需要，各終端基于GPRS網(wǎng)絡(luò )的通信是系統硬件終端設計的難點(diǎn)。文中采用SIMCOM 公司生產(chǎn)的GPRS模塊SIM300 -3j作為無(wú)線(xiàn)通信部分，其價(jià)格比同類(lèi)模塊低廉，其且功能強大，內嵌標準的 TCP/IP協(xié)議，使控制MCU端無(wú)需涉及復雜的TCP/IP協(xié)議棧的編寫(xiě);提供1TrL電平的標準異步串行口，這樣MCU和模塊的通信就是簡(jiǎn)單的串行通信。由于采用TTL電平，在硬件設計上不用專(zhuān)門(mén)的電平轉換芯片，只需采用三線(xiàn)制進(jìn)行簡(jiǎn)單連接，就可實(shí)現可靠的通信;外圍資源豐富，具備A/D、SPI、音頻、麥克接口等;通用、簡(jiǎn)單、易上手的AT指令覆蓋GPRS所有功能，提高開(kāi)發(fā)速度。但是，在300的外圍電路設計中需要特別注意以下幾點(diǎn)。

電源部分：由于300采用3。4～4。5 V供電，低于3。4 V則自動(dòng)關(guān)閉模塊，而且在進(jìn)行TCP/IP傳輸時(shí)，消耗的功率很大，所以要求電源必須能提供2A的峰值電流。這就要求電源模塊在提供2 A電流的情況下還要有很小的壓降，還要注意整個(gè)系統的其他器件都是用5 V供電。所以穩壓芯片的輸入電壓和輸出電壓差要小于1 V，這樣才能使系統用一個(gè)電源供電，減小干擾。通過(guò)比較，選擇MICREL公司生產(chǎn)的可調電壓穩壓芯片MIC29302bu這款芯片提供3 A的輸出能力，而且滿(mǎn)負載的壓降只有350mv，輸入和輸出之間只要滿(mǎn)足I V的壓差就可工作，完全滿(mǎn)足系統的需要。

對300模塊還要外置一個(gè)卡的卡座，為了防止靜電損壞，在靠近SIM片座各引腳的位置放置瞬變電壓抑制二極管，而且還要在各信號線(xiàn)上串聯(lián)一個(gè)20 Q的電阻，起到匹配作用。

SIM300的最關(guān)鍵部分是天線(xiàn)和射頻轉接線(xiàn)的選取。射頻連接線(xiàn)應考慮的是射頻信號的損耗，做到越小越好。根據實(shí)地測量，射頻連接線(xiàn)的插入損耗在GSM900通訊網(wǎng)絡(luò )中小于1 dB才可以采用。天線(xiàn)的阻抗50 Q，收發(fā)駐波比小于2。根據以上要求采用

日本Murata公司的MM9329—2700B射頻頻轉接器和通用的棒形天線(xiàn)。

液晶顯示模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、EPROM存儲模塊和串行通信模塊都是作為一個(gè)考勤系統的通用模塊，圖中標注了采用的芯片。

讀卡模塊采用標準的Wiegand26bits 只讀讀卡器，讀卡器輸出Wiegand26bits編碼的數據，如圖3所示。

圖3 數據信號波形圖

由波形圖可知，26 bits的0和1是由DATAo和DATA 交替低電平確定的，而且有效數據持續時(shí)間很短，所以應該把讀卡器的DATA。線(xiàn)和DATA 信號異或后接MCU的中斷管腳，這樣可有效避免信號的丟失。

綜上所述，硬件終端的框圖如圖4所示。

圖4 硬件終端框圖

4 軟件設計

在以上的硬件基礎上進(jìn)行軟件的編寫(xiě)，采用標準C語(yǔ)言 實(shí)現主要功能：初始化各外圍的功能模塊，顯示當前的時(shí)間，提供系統的時(shí)鐘，存儲并通過(guò)GPRS模塊發(fā)送員工打卡的參數等。具體的簡(jiǎn)化流程圖如圖5所示。在軟件編寫(xiě)時(shí)，難點(diǎn)在GPRS模塊設計部分，主要包括：模塊的初始化和數據的TCP傳輸。模塊初始化方面采用上電自動(dòng)復位開(kāi)機，初始化要完成GPRS網(wǎng)絡(luò )登陸的初始化過(guò)程。MCU通過(guò)串行口發(fā)送AT命令來(lái)完成。

AT+CGDCONT： 定義pdp上下文

AT+CGAT-F;連接gprs網(wǎng)絡(luò )

AT+CGREG;GPRS網(wǎng)的登陸狀

圖5 考勤終端簡(jiǎn)化流程圖

注意：在上電后要保持至少3 S的等待時(shí)間才可以發(fā)送標準的AT指令進(jìn)行初始化控制，否則，發(fā)送的AT命令將無(wú)效。在以上命令的返回值都為OK 時(shí)，說(shuō)明網(wǎng)絡(luò )登陸成功，這時(shí)就可以進(jìn)行數據的傳輸。文中采用TCP協(xié)議進(jìn)行傳輸，這樣可保證數據傳輸的可靠性。利用下面的AT¨ 命令完成。