CN203102392U - 基于物联网的射频卡式智能课堂考勤装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于物联网的射频卡式智能课堂考勤装置。是由电源管理模块分别连接数据采集模块、嵌入式微处理器数据处理模块、无线传输模块和上位机模块构成；传感器接收管A'和传感器接收管C'分别接收来自传感器发射管A和传感器发射管C的红外信号，传感器接收管A'和传感器接收管C'通过信号线分别与嵌入式微处理器连接。克服了现有课堂考勤装置无法发现代刷卡签到或成本过高等问题，识别速度快并能准确统计学生信息，不仅能够判断学生是否有代刷卡签到等现象，而且在每次签到时能自动统计和整理学生信息，并在学期末时，根据教师设定的分数标准，自动生成学生平时成绩表。该装置具有识别速度快，不浪费课堂时间等优点，且生产成本低廉。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种考勤装置，尤其是基于物联网射频卡识别技术的智能课堂考勤装置。
背景技术
目前，可用于学生课堂考勤的系统主要有以下三种：
第一种是人工考勤，其优点是无成本；缺点是浪费课堂上课时间，不能避免替点名的现象。
第二种是感应卡式考勤机，优点是非接触读卡，卡片无磨损，且可重复利用，识别速度快；缺点是解决不了“代刷卡签到”问题。
第三种是如专利201010147939，由手持终端、摄像机、前端处理机和数据库服务器构成，首先由手持终端将课程信息和考勤请求发送给前端处理机；前端处理机接收考勤请求后，将收到的课程信息存储到缓存中，并启动摄像机；根据大小教室的不同进行不同的摄录并判断学生信息。其优点是避免了浪费课堂时间等弊端，缺点是成本高昂，识别率较低。不利于推广使用。
发明内容
本实用新型的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于物联网的射频卡式智能课堂考勤装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
基于物联网的射频卡式智能课堂考勤装置，是由电源管理模块分别连接数据采集模块、嵌入式微处理器数据处理模块、无线传输模块和上位机模块构成；
所述的数据采集模块由对射式红外传感器接收管A'和对射式红外传感器接收管C'分别接收来自对射式红外传感器发射管A和对射式红外传感器发射管C的红外信号，对射式红外传感器接收管A'对射式红外传感器接收管C'通过信号线分别与嵌入式微处理器连接；
所述的嵌入式微处理器数据处理模块是由嵌入式微处理器与液晶显示器连接构成，嵌入式微处理器与无线传输发射模块连接，射频读卡器B的六根信号线分别与嵌入式微处理器芯片的六个I/O口连接；
所述的无线传输模块是由无线传输发射模块和无线传输接收模块构成，且无线发射模块与嵌入式微处理器通信，无线接收模块与上位机模块通信。
基于物联网的射频卡式智能课堂考勤装置的对射式红外传感器发射管A和对射式红外传感器发射管C装在进门左侧距地面1米处的门框上，对射式红外传感器发射管A和对射式红外传感器发射管C之间装有射频读卡器B和液晶显示器D，对射式红外传感器接收管A'和对射式红外传感器接收管C'安装在与对射式红外传感器发射管A和对射式红外传感器发射管C相同高度的右侧门框上。
所述的上位机模块由FT232RL电平转换电路和PC上位机构成，且FT232RL电路接收来自无线接收模块的TTL信号，并转换成USB接口信号，通过串口通信传输给PC上位机。
所述的PC上位机就是教室讲台中装有的电脑，嵌入式微处理器数据处理模块将处理后的信息经无线发射模块和无线接收模块传递给上位机。
有益效果：本实用新型克服了现有的课堂考勤装置无法发现代刷卡签到或成本过高等问题，识别速度快并能准确统计学生信息，不仅能够判断学生是否有代刷卡签到等现象，而且在每次签到时能自动统计和整理学生信息，并在学期末时，根据教师设定的分数标准，自动生成学生平时成绩表。该装置具有识别速度快，不浪费课堂时间等优点，且生产成本低廉。
附图说明：
图1是基于物联网的射频卡式智能课堂考勤装置结构框图。
图2是基于物联网的射频卡式智能课堂考勤装置安装图。
图3是基于物联网的射频卡式智能课堂考勤装置电路图。
图4是附图1中对射式红外传感器电路图。
图5是附图1中射频读卡器B电路连接示意图。
图6是附图1中的nRF24L01无线收发模块的连接示意图。
图7是附图1中的上位机模块连接示意图。
A对射式红外传感器发射管，C对射式红外传感器发射管，A′对射式红外传感器接收管，C′对射式红外传感器接收管，B射频读卡器，D是12864液晶显示器，E无线发射模块，F无线接收模块，G是上位机模块，U1单片机,Ａ与Ａ’是一对红外对管，Ｃ与Ｃ’是一对红外对管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明：
基于物联网的射频卡式智能课堂考勤装置，是由电源管理模块分别连接数据采集模块、嵌入式微处理器数据处理模块、无线传输模块和上位机模块构成；
所述的数据采集模块由对射式红外传感器接收管A'和对射式红外传感器接收管C'分别接收来自对射式红外传感器发射管A和对射式红外传感器发射管C的红外信号，对射式红外传感器接收管A'对射式红外传感器接收管C'通过信号线分别与嵌入式微处理器连接；
所述的嵌入式微处理器数据处理模块是由嵌入式微处理器与液晶显示器连接构成，嵌入式微处理器与无线传输发射模块连接，射频读卡器B的六根信号线分别与嵌入式微处理器芯片的六个I/O口连接；
所述的无线传输模块是由无线传输发射模块和无线传输接收模块构成，且无线发射模块与嵌入式微处理器通信，无线接收模块与上位机模块通信。
所述的上位机模块由FT232RL电平转换电路和PC上位机构成，且FT232RL电路接收来自无线接收模块的TTL信号，并转换成USB接口信号，通过串口通信传输给PC上位机。
基于物联网的射频卡式智能课堂考勤装置的对射式红外传感器发射管A和对射式红外传感器发射管C装在进门左侧距地面1米处的门框上，对射式红外传感器发射管A和对射式红外传感器发射管C之间装有射频读卡器B和液晶显示器D，对射式红外传感器接收管A'和对射式红外传感器接收管C'安装在与对射式红外传感器发射管A和对射式红外传感器发射管C相同高度的右侧门框上。
所述的PC上位机就是教室讲台中装有的电脑，嵌入式微处理器数据处理模块将处理后的信息经无线发射模块和无线接收模块传递给上位机。
考勤装置由Ａ与Ａ’和Ｃ与Ｃ’是两对对射式红外传感器、FM1702SL无线射频读卡器、嵌入式微处理器、液晶显示器、nRF24L01无线传输模块和上位机模块组成。
Ａ与Ａ’一对红外对管和Ｃ与Ｃ’一对红外对管采集到的红外信号及射频读卡器B采集到的数字信号送给嵌入式微处理器，经嵌入式微处理器处理后送给无线发射模块，再经无线接收模块送给上位机模块。
在教室门框的一侧装有对射式红外传感器发射管A和对射式红外传感器发射管C，平行安装在装置左边门框上，距地高度1米；对射式红外传感器接收管A'和对射式红外传感器接收管C'平行安装在对射式红外传感器发射管A和对射式红外传感器发射管C对面的右侧门框上，距地高度1米；射频读卡器B平行安装在对射式红外传感器发射管A和对射式红外传感器发射管C之间，距地高度1米。
在进行数据采集时，由对射式红外传感器和射频读卡器两部分结合使用。两对对射式红外传感器可以判断学生的进出状态。当A、A’先于C、C’检测到高电平信号时，表明学生为进入状态；当C、C’先于A、A’检测到高电平信号时，表明学生为离开状态。当学生通过考勤装置时，在A,C之间的B处刷卡，若通过时成功刷卡一次，则记红外传感器信号为1，记射频读卡器读取到卡片数为1张，并将两路信号传送至嵌入式微处理器进行分析。微处理器比较两路信号值，若均为1表明学生正常通过，并将通过学生总值加1，保存该学生所持射频卡上的姓名、学号等信息。 当一人持多卡刷卡通过该装置时，记红外传感器信号为1，记射频读卡器读取到卡片数为x张（x≥2），微处理器比较两个信号的信号值不同，表明存在作弊现象，因此，记此次刷卡的人员签到作弊，将通过人员总值加1，保存所刷x张射频卡上的学生姓名、学号等信息。
对射式红外传感器、射频读卡器的输出信号直接接入单片机I/O口，单片机将数据处理完成后的数字信息直接通过I/O口送入液晶显示器，显示学生的姓名、学号和是否作弊。同时,单片机将数字信息通过nRF24L01无线收发模块传送至上位机模块中的FT232RL电路，进行TTL电平与计算机USB接口之间的电平转换，并将转换后的数字信息通过串口传送至PC上位机进行时时统计和整理。上位机软件对考勤正常的学生给予加分，对考勤作弊的学生给予减分。并在学期末时，根据教师设定的评分标准，自动生成学生平时成绩。
在图3中，U1是作为系统的嵌入式微处理器的单片机AT89C51。U1用来对红外传感器和射频读卡器采集到的信号进行分析和综合处理，统计出所测数据；LCD12864用来显示统计出的数据，单片机的P0口接入LCD12864的7至14脚，P2.7、P2.6、P2.5直接接入LCD12864的4、5、6脚，LCD12864的2脚、19脚接+5V电源，1脚、20脚接地，且2、18脚之间接入一个10kΩ的电位器，电位器中间头接LCD12864的3脚。
在图4中，A、C是PIH-T12NO/NC3MD(M12)NPN型对射式红外传感器发射管，A'、C'是PIH-T12NO/NC3MD(M12) NPN型对射式红外传感器接收管。
在图5中，B是FM1702SL射频卡读卡器，B的六个管脚分别接入单片机的P1.0-P1.5共6个I/O口中。
在图6中,D是nRF24L01无线收发模块连接示意图，D的六个管脚分别接入单片机的P3.0、P3.1和P3.4-P3.7共6个I/O口中。
在图7中，F是无线接收模块，G1是FT232RL电平转换电路，G2是PC上位机USB接口。其中，F的发射端TX连接G1的接收端RX，F的接收端RX连接G1的发射端TX。G1通过DM和DP两个连接线与G2进行串口通信。F、G1和G2之间地线相互连接，G2的+5V电源接口连接G1的VCC端。
对射式红外传感器发射管A、对射式红外传感器接收管A'及对射式红外传感器发射管C、对射式红外传感器接收管C'用来判断学生的进出状态，A的信号输出端接入单片机的P3.2口，C的信号输出端接入单片机P3.3口；FM1702SL射频卡读卡器用来识别射频卡信息，射频读卡器B的六个管脚接入单片机的P1.0-P1.5共6个I/O口中；对射式红外传感器和射频卡读卡器相结合，共同判断通过门口刷卡的人员是否发生替其他人代刷的情况；nRF24L01无线收发模块将学生信息传输到上位机模块；通过PC机的软件，对学生信息进行统计和整理，在学期末时，根据教师设定的评分标准，自动生成学生平时成绩。
Claims (3)
1.一种基于物联网的射频卡式智能课堂考勤装置，其特征在于：是由电源管理模块分别连接数据采集模块、嵌入式微处理器数据处理模块、无线传输模块和上位机模块构成；
所述的数据采集模块由对射式红外传感器接收管A'和对射式红外传感器接收管C'分别接收来自对射式红外传感器发射管A和对射式红外传感器发射管C的红外信号，对射式红外传感器接收管A'对射式红外传感器接收管C'通过信号线分别与嵌入式微处理器连接；
所述的嵌入式微处理器数据处理模块是由嵌入式微处理器与液晶显示器连接构成，嵌入式微处理器与无线传输发射模块连接，射频读卡器B的六根信号线分别与嵌入式微处理器芯片的六个I/O口连接；
所述的无线传输模块是由无线传输发射模块和无线传输接收模块构成，且无线发射模块与嵌入式微处理器通信，无线接收模块与上位机模块通信；
所述的上位机模块由FT232RL电平转换电路和PC上位机构成，且FT232RL电路接收来自无线接收模块的TTL信号，并转换成USB接口信号，通过串口通信传输给PC上位机。
2.按照权利要求1所述的基于物联网的射频卡式智能课堂考勤装置，其特征在于：该装置的对射式红外传感器发射管A和对射式红外传感器发射管C装在进门左侧距地面1米处的门框上，对射式红外传感器发射管A和对射式红外传感器发射管C之间装有射频读卡器B和液晶显示器D，对射式红外传感器接收管A'和对射式红外传感器接收管C'安装在与对射式红外传感器发射管A和对射式红外传感器发射管C相同高度的右侧门框上。
3.按照权利要求1所述的基于物联网的射频卡式智能课堂考勤装置，其特征在于：所述的PC上位机就是教室讲台中装有的电脑，嵌入式微处理器数据处理模块将处理后的信息经无线收发模块和FT232RL电平转换电路传递给PC上位机。
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