CN203490742U - 基于物联网的智能校园考勤装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于物联网的智能校园考勤装置，是由电源管理模块分别连接多路数据采集模块、嵌入式微处理器数据处理模块、zigbee无线传输模块和上位机模块构成；克服了现有的课堂考勤装置无法完全发现代刷卡签到、成本过高和传输距离较短等问题。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，传输距离远，各个数据传输节点能自动组网，提高信息传输效率和准确率等优点，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，尤其是基于射频卡识别技术、zigbee无线传输技术的智能校园考勤装置。
背景技术
CN203102392公开了一种“基于物联网的智能校园考勤装置”，由电源管理模块、数据采集模块、嵌入式微处理器数据处理模块、nRF24L01无线传输模块和上位机模块构成。两对对射式红外传感器和无线射频识别模块通过信号线分别与嵌入式微处理器连接，通过无线传输模块，将信息传送至上位机存储并处理。其优点是部分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，识别速度较快并能准确统计学生信息。缺点是不能完全避免考勤作弊现象的发生，识别率较低，功耗高，传输距离较短，不能组成传输网络，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zigbee无线传输技术的射频卡式智能校园考勤装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
基于物联网的智能校园考勤装置，是由电源管理模块分别连接多路数据采集模块、嵌入式微处理器数据处理模块、zigbee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＇、对射式红外传感器接收管B＇、对射式红外传感器接收管C＇和对射式红外传感器接收管D＇分别接收来自对射式红外传感器发射管A、对射式红外传感器发射管B、对射式红外传感器发射管C和对射式红外传感器发射管D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B＇，对射式红外传感器接收管C＇和对射式红外传感器接收管D＇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语音提示器连接构成，嵌入式微处理器与zigbee无线传输发射模块连接，射频读卡器E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zigbee无线传输发射模块发射端G和zigbee无线传输接收模块接收端H构成，且zigbee无线发射模块与嵌入式微处理器通信，zigbee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电平转换电路接收来自无线接收模块接收端H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。
对射式红外传感器发射管A、对射式红外传感器发射管B、对射式红外传感器发射管C和对射式红外传感器发射管D分别装在进门左侧距地面1米处的通道上，对射式红外传感器发射管B和对射式红外传感器发射管C之间装有射频读卡器E和语音提示器F，对射式红外传感器接收管A＇、对射式红外传感器接收管B＇、对射式红外传感器接收管C＇和对射式红外传感器接收管D＇分别安装在与对射式红外传感器发射管A、对射式红外传感器发射管B、对射式红外传感器发射管C和对射式红外传感器发射管D相同高度对应的右侧通道上。
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zigbee无线收发模块和FT232RL电平转换电路传递给PC上位机。
有益效果：克服了现有的课堂考勤装置无法完全发现代刷卡签到、成本过高和传输距离较短等问题。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，传输距离远，各个数据传输节点能自动组网，提高信息传输效率和准确率等优点，且生产成本低廉。
附图说明：
图1是基于物联网的智能校园考勤装置结构框图。
图2是基于物联网的智能校园考勤装置安装图。
图3是基于物联网的智能校园考勤装置电路图。
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E电路连接示意图。
图6是附图1中的zigbee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，B对射式红外传感器发射管，C对射式红外传感器发射管，D对射式红外传感器发射管，A＇对射式红外传感器接收管，B＇对射式红外传感器接收管，C＇对射式红外传感器接收管，D＇对射式红外传感器接收管，E射频读卡器，F语音提示模块，G无线发射模块，H无线接收模块，I是上位机模块，U1电源管理模块，U2单片机,Ａ与Ａ’是一对红外对管，B与B’是一对红外对管，Ｃ与Ｃ’是一对红外对管，D与D’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：
基于物联网的智能校园考勤装置，是由电源管理模块分别连接多路数据采集模块、嵌入式微处理器数据处理模块、zigbee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'，对射式红外传感器接收管B'，对射式红外传感器接收管C'和对射式红外传感器接收管D'分别接收来自对射式红外传感器发射管A，对射式红外传感器发射管B，对射式红外传感器发射管C和对射式红外传感器发射管D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B'，对射式红外传感器接收管C'和对射式红外传感器接收管D'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语音提示器连接构成，嵌入式微处理器与无线传输发射模块连接，射频读卡器E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zigbee无线传输模块是由zigbee无线传输发射模块和zigbee无线传输接收模块构成，且zigbee无线发射模块与嵌入式微处理器通信，zigbee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电平转换电路接收来自无线接收模块接收端H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。
基于物联网的智能校园考勤装置的对射式红外传感器发射管A、对射式红外传感器发射管B、对射式红外传感器发射管C和对射式红外传感器发射管D分别装在进门左侧距地面1米处的通道上，对射式红外传感器发射管B和对射式红外传感器发射管C之间装有射频读卡器E和语音提示器F，对射式红外传感器接收管A'、对射式红外传感器接收管B'、对射式红外传感器接收管C'和对射式红外传感器接收管D'分别安装在与对射式红外传感器发射管A、对射式红外传感器发射管B、对射式红外传感器发射管C和对射式红外传感器发射管D相同高度的对应右侧通道上。
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zigbee无线发射模块和zigbee无线接收模块传递给上位机。
考勤装置由Ａ与Ａ’，B与B’,Ｃ与Ｃ’和D与D’是四对对射式红外传感器、FM1702SL无线射频读卡器、嵌入式微处理器、语音提示器、zigbee无线传输模块和上位机模块组成。
Ａ与Ａ’一对红外对管，B与B’一对红外对管，Ｃ与Ｃ’一对红外对管和D与D’一对红外对管采集到的红外信号及射频读卡器E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zigbee无线发射模块，再经zigbee无线接收模块送给上位机模块。
在教室门口的通道的一侧装有对射式红外传感器发射管A，对射式红外传感器发射管B，对射式红外传感器发射管C和对射式红外传感器发射管D，平行安装在装置左边通道上，距地高度1米；对射式红外传感器接收管A'，对射式红外传感器接收管B’，对射式红外传感器接收管C'和对射式红外传感器接收管D’平行安装在对射式红外传感器发射管A，对射式红外传感器发射管B，对射式红外传感器发射管C和对射式红外传感器发射管D对面的右侧通道上，距地高度1米；射频读卡器E平行安装在对射式红外传感器发射管B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。四对对射式红外传感器可以判断学生的进出状态和是否存在作弊等情况。当检测到高电平信号的顺序依次为A’、B’、C’、D’时，表明学生为进入状态；当检测到高电平信号的顺序依次为D’、C’、B’、A’时，表明学生为离开状态。当学生通过考勤装置时，在B,C之间的E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口送入语音提示器，提示学生是否成功考勤或考勤作弊。同时,单片机将数字信息通过zigbee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是电源管理模块，该模块将外部电源转换为3.3V电压，为系统提供稳定的供电；U2是作为系统的嵌入式微处理器的单片机AT89C51。U2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；
FM1702是射频读卡器，单片机外围的硬件有蜂鸣器电路、复位电路和晶振模块等。
在图4中，A、B、C、D是PIH-T12NO/NC3MD(M12)NPN型对射式红外传感器发射管，A'、B’、C'、D’是PIH-T12NO/NC3MD(M12)NPN型对射式红外传感器接收管。
在图5中，E是FM1702SL射频卡读卡器，E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,P1和P2是zigbee无线收发模块连接示意图，P2的两个管脚TX和RX分别接入单片机的RX和TX。
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。
对射式红外传感器接收管A’、对射式红外传感器接收管B'及对射式红外传感器接收管C’、对射式红外传感器接收管D'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，B’的信号输出端接入单片机P3.3口，C’的信号输出端接入单片机的P3.4口，D’的信号输出端接入单片机P3.5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；Zigbee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智能校园考勤装置，其特征在于：是由电源管理模块分别连接多路数据采集模块、嵌入式微处理器数据处理模块、zigbee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＇、对射式红外传感器接收管B＇、对射式红外传感器接收管C＇和对射式红外传感器接收管D＇分别接收来自对射式红外传感器发射管A、对射式红外传感器发射管B、对射式红外传感器发射管C和对射式红外传感器发射管D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B＇，对射式红外传感器接收管C＇和对射式红外传感器接收管D＇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语音提示器连接构成，嵌入式微处理器与zigbee无线传输发射模块连接，射频读卡器E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zigbee无线传输发射模块发射端G和zigbee无线传输接收模块接收端H构成，且zigbee无线发射模块与嵌入式微处理器通信，zigbee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电平转换电路接收来自无线接收模块接收端H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智能校园考勤装置，其特征在于：该对射式红外传感器发射管A、对射式红外传感器发射管B、对射式红外传感器发射管C和对射式红外传感器发射管D分别装在进门左侧距地面1米处的通道上，对射式红外传感器发射管B和对射式红外传感器发射管C之间装有射频读卡器E和语音提示器F，对射式红外传感器接收管A＇、对射式红外传感器接收管B＇、对射式红外传感器接收管C＇和对射式红外传感器接收管D＇分别安装在与对射式红外传感器发射管A、对射式红外传感器发射管B、对射式红外传感器发射管C和对射式红外传感器发射管D相同高度对应的右侧通道上。
3.按照权利要求1所述的基于物联网的智能校园考勤装置，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zigbee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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| CN104036360A (zh) * | 2014-06-19 | 2014-09-10 | 中国科学院软件研究所 | 一种基于磁卡考勤行为的用户数据处理系统及处理方法 |
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| CN104036360B (zh) * | 2014-06-19 | 2017-02-15 | 中国科学院软件研究所 | 一种基于磁卡考勤行为的用户数据处理系统及处理方法 |
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