物联网之RFID智能考勤系统设计论文 - 图文

研 究 生 课 程 论 文 封 面

课程名称： 物联网技术与应用 论文题目：基于RFID的智能考勤系统 学生班级； 研152班 学生姓名： 匡政政 任课教师： 王景存 学位类别： 专 硕

评分标准及分值 评分 论文评语： 参阅资料 （分值 30 ） 具体内容 （分值 30） 语言表达 （分值 20） 规范性 （分值 20 ） 总 评 分 评阅时间 年 月 日 注：此表为每个学生的论文封面，请任课教师填写分项分值 评阅教师:

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基于RFID的智能考勤系统

摘要:

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是：“Internet of things（IoT）”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。作为动态的全球网络基础设施，它的根本是物与物、人与物之间的信息传递与控制。RFID（Radio Frequency Identification）技术作为构建“物联网” 的关键技术近年来受到人们的关注。本文主要介绍基于RFID的一套考勤系统，并就其中的几个关键组成部分，如高集成度读写卡系列芯片MFRC522和Mifare1 S50卡，做了简要的分析与说明，最后对具体的读写卡步骤进行分析。

关键词：物联网 关键技术 RFID MFRC522 Mifare1 S50卡 0.引言

随着社会科技的发展，出现了通过点名、磁卡和接触式IC卡等方式对学生的到课情况进行考勤、记录管理，既耗时又相互干扰；而非接触式RFID学生考勤系统实现了利用无线射频识别技术 对学生考勤管理，既方便、快捷，又省时。而且通过物联网和PC机终端对数据进行处理。

技术的发展与进步促成了物联网的快速发展，而其中的关键技术RFID对物联网更是具有不同凡响的影响和意义。

1.RFID简介

射频识别，RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。由三部分组成：

①标签——本文中的标签即Mifare1 S50卡，由耦合元件及芯片组成，具有存储与计算功能，可附着或植入手机、护照、身份证、人体、动物、物品、票据中，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上用于唯一标识目标对象。根据标签的能量来源，可以将其分为：被动式标签、半被动式标签和主动式标签。根据标签的工作频率，又可将其分为：低频（Low Frequency, LF）（30-300kHz）、高频（High Frequency, HF）（3-30MHz）、超高频（Ultra High Frequency, UHF）（300-968MHz）和微波（Micro Wave, MW）（2.45-5.8GHz）。

②阅读器——本文中主要工作芯片MFRC522，读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式，阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信

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方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。

③天线——在标签和读取器间传递射频信号。 RFID技术的基本工作原理：

标签进入磁场后，接收读卡器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者由标签主动发送某一频率的信号，读卡器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

2.读卡器—MFRC522

MF RC522 是应用于 13.56MHz 非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一员。是 NXP 公司针对“三表”应用推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，是智能仪表和便携式手持设备研发的较好选择。

作为 13.56MHz 高集成度读写卡系列芯片家族的新成员，MF RC522与 MF RC500 和MF RC530 有不少相似之处，同时也具备诸多特点和差异。它与主机间的通信采用连线较少的串行通信，且可根据不同的用户需求，选取 SPI、I2C 或串行 UART(类似 RS232)模式之一，有利于减少连线，缩小 PCB板体积，降低成本。

图1.RC522系统结构

3.Mifare1 S50卡

图2.Mifare1 S50卡芯片内部结构

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Mifare 1卡内部有1的EEPROM,分成0～15共16个扇区，每个扇区分成0～3共4块，每块16字节。扇区0的块0是厂商标志字节，保存着只读的卡信息及厂商信息。

RF接口：调制解调器检波器时钟发生器的上位复位稳压器。 防冲突：读写范围内的几张卡可以逐一选定和操作。

认证：在所有存储器操作之前进行认证过程，以保证必须通过各块指定的密钥才能访问该块。

控制逻辑单元：数值以特定的冗余格式存储，可以增减。 EEPROM接口：是与内部EEPROM的通信接口。

加密单元：域验证的CRYPTO1数据流加密，保证数据交换的安全。 EEPROM：总容量为1KB，每区的最后一块称做“尾块”，含有两个密钥和本区各块的读写条件。

4.系统组成

学生智能考勤系统由四大部分组成，非接触式IC卡、读卡器、单片机及PC终端。如下图

图3.学生考勤系统组成

1. 当保存有学生基本信息的IC卡进入读卡器天线作用范围内时，卡片获得

能量以维持卡内部电路工作；

2. 单片机负责控制读卡器进行一系列“寻卡→防冲突→选卡→读/写卡”操

作，如果成功，将读取到卡片上的学生信息；

3. 单片机将学生信息发送到PC终端，由PC机对一步对数据进行处理。

5.读卡器的步骤流程

5.1系统的初始化

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图4.系统初始化

RC522 GPIO配置有发送器的启动、SIGIN管脚配置、CRC预置值设置，以及一些RC522定时器的配置；设置卡的工作方式有清零校验位、设置增益和支持卡类型。

5.2 寻卡

图5.寻卡流程图

向FIFO中写入PICC_REQIDL命令，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO中数据通过天线发送出去，此时若有卡在天线作用范围内，将识别命令，并返回卡类型。

5.3 防冲突

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