基于单片机的学生签到系统的设计与实现

基于单片机的学生签到系统的设计与实现

题目：基于单片机的学生签到系统的设计与实现

1学生签到系统分析与设计

1.1 方案设计具体思路

本设计是基于AT89C52单片机设计的学生签到打卡系统，本系统是由RC522射频芯片采集射频卡片数据ID号，然后51单片机通过获得的ID号查询录入的数据库来判断是哪个人签到，同时保存一下打卡时间记录。日历时间设置是通过上位机软件获取电脑精确时间，并通过串口将日历更新到板子系统，操作比按键设置简单易懂。同样通过电脑端软件发送串口指令录入学生信息、修改学生信息、设置日历、设置签到上下限时间，同时使用市场上通用的12864液晶显示屏显示时间和打卡详情功能。

1.2 方案设计总体框图

1.3 数据库设计

1.3.1 主控制芯片AT89C52的结构

在这一块AT89C52单片机芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器，各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。图1.2为AT89C52单片机的基本组成功能方块图。

1.3.2 AT89C52管脚说明

VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，有8TTL门电流被脚吸收。当P1管脚写入1时，就叫做高阻输入。P0能够用于外部ROM 数据，又叫做数据/地址的第八位。在FLASH编程时，原码输入口为PO，当正在校验时，PO输出原码，此时PO外部必须升高。

P1口：准双向通用I/0口。P1口管脚写入1后，上拉电阻升高，做为输入，当P1变为低电平时，有电流输出。P1口作为第八位地址接收，也可以用来进行FLASH的变成和校验。

P2口：准双向I/0口。P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P3口：P3口为8个上拉电阻双向I/O接口组成的。当P3口写入1后，P3口被内部升为高电平，用来输入。作为输入，外部下降为低电平，所以P3口会有电流的输出。

P3口管脚还有其他功能，如下：

P3.0 RXD（串行输入口）

P3.1 TXD（串行输出口）

P3.2 INT0（外部中断0）

P3.3 INT1（外部中断1）

P3.4 T0（记时器0外部输入）

P3.5 T1（记时器1外部输入）

P3.6 （外部数据存储器写选通）

P3.7 （外部数据存储器读选通）

RST：复位。振荡器需要复位时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/：地址锁存信号输出端/EPROM编程脉冲输入端。

PSEN：外部程序ROM的选通信号端。外部程序取指的时候，仅仅只有两次的PSEN有效。所以在外部ROM不工作的时候，信号是不会出现的。

/VP：内/外部ROM选择端.

XTAL1：反向振荡放大器的输入，内部时钟电路的输入。

XTAL2：反向振荡器的输出。

1.4串口电路

1.4.1 CH374概述

CH374是一个USB总线的通用接口芯片，USB-DEVICE/SLAVE设备方式都是支付USB的主机方式。HUB根集线器有3个端口，低速和全速的控制传输、批量传输、中断传输以及同步/等时传输。CH374采用8位数据总线支持读、写、片选控制线以及中断输出。

该电路应用于51单片机和PC端的串口通讯，改串口模块电路用于设置时间和录入学生信息和修改学生信

2系统实现

2.1 程序模块设计

本次设计采用的是模块化程序结构，可以分成以下程序模块：

1、系统初始化程序：实现完成变量的设定、中断入口的设定、堆栈、输入输出口及外部件的初始化工作（如12864、RC52

2、串口和定时器的初始化）。

2、键盘扫描程序：定时100ms轮训按键，来判断是否有按键发生。

3、主程序：完成键盘扫描、射频模块的读写、日历时间的显示、当有卡片刷卡时显示刷卡信息，如果超过预设的打卡时间段启动蜂鸣器报警。

4、射频模块程序：51单片机通过并口与射频模块通讯，定时检测天线周围是否有卡片介入，并通过ISO1443卡标准完成读卡写卡功

能。

5、显示子程序：12864的内部读写设定，显示校名和日历和显示刷卡信息状态。

6、蜂鸣器程序：判断是否满足刷卡条件，来控制是否报警。

7、日历程序：年月日时分秒和星期的计算。

2.2软件部分

图2.1系统设计流程图

本次设计采用的是模块化程序结构，可以分成以下程序模块：

1、系统IO初始化，主要就是MCU IO口的电平设置。InitializeSystem()

2、学生卡软件参数的初始化，主要就是学生卡结构体变量参数赋值和BUF清0操作，以及设置打卡签到时间。

StudentCardInit();

3、蜂鸣器的初始化，关闭蜂鸣器操作，防止一上电就长响

beep_init();

4、日历结构体参数初始化，主要是设置默认上电日历时间星期。Calendar_Init();

5、定时器初始化，定时器在程序中起了至关重要的做用，主要实现了系统轮训机制。

bsp_InitTimer();

6、射频模块复位初始化，切记RC500上电后应延时500ms才能可靠初始化，否则有可能射频模块初始化失败，造成不能正常刷卡。

Rc500Ready();

7、串口任务初始化，设置串口通讯参数波特率为：9600，校验位：NONE,数据位：8，停止位：1。

Creak_UsartTask();

8、按键任务初始化，主要对按键变量参数的初始化，以及硬件软件设置操作。

Creak_KeyTask();

9、显示屏12864初始化，接口为并口通讯方式，在写数据之前要记得清屏，设置功能、显示、光标设置等参数设置，设置参数完成之后，显示学校校名以及欢迎使用签到机系统页面。

Creak_LCDTask();

10、射频模块天线设置为关闭状态，并启动射频模块轮训任务，任务间隔时间为500ms

Creak_CardTask();