摘要：本文主要采用系统总体设计方案和实验测试相结合的方法，论述了基于云平台数据推送的考勤系统的研究与设计。本项目采用了STC89C52单片机作为控制核心，主要利用型号KLM900的RIFD（无线射频识别技术）读写器模块设计的签到平台和型号ESP8266的WiFi模块设计的数据传输机制，能够实现利用YL-19 L298N电机驱动设计的智能门并通过由主控板的输出信号控制开关门的功能，能够利用Android软件Eclipse+ADT编程实现手机APP的设计，能够利用腾讯云服务器实现前端设计并进行数据的接收、存储、处理及推送至手机APP上。该项目能够实现新时代便捷化、智能化考勤的功能，既取代了传统人工考勤的不便性、代考勤及不准确等，还为今后的新型化考勤系统的研究及设计夯实了基础。
关键词：RFID读写器模块；WiFi模块；腾讯云；Android；
1背景
随着21世纪信息社会的日益发展，计算机技术已然成为当下必不可少的科技力量。在“互联网+”时代，考勤系统智能化、网络化得到了快速发展，物联网、云技术和大数据等新型技术将广泛应用于企业、教育等各行各业中。目前，高校校园信息化建设正在逐步完善，借助校园网络，师生能够更高效的处理日常事务，满足学习、生活的诸多需求。然而传统的人工考勤方式存在着诸多不理想情况，如考勤统计不透明、学生请假不便以及出勤误记等问题，不便于教师与学生及时有效的沟通，而且无法对长时间的考勤情况进行精准的统计汇总及存储。
基于此问题，本项目充分考虑到了知识结构、计算机硬件配置以及操作系统上的差异化，采用典型的B/S架构设计，使操作更简单、直观、准确、实用，确保考勤管理的公正、公平、科学、准确。
2系统总体设计方案
学生考勤管理系统是集成智能卡识别技术、计算机网络技术形成的信息化考勤管理系统。本项目旨在让学生佩戴RFID卡，在通过教室大门时无需接触打卡机即可自动感应考勤并开启智能门，并能在多人同时通过教室大门时进行考勤而无需学生排队。RFID阅读器把识别的数据通过WiFi模块传输到电脑终端，并进行云平台数据的推送处理，能够记录学生的来往时间并发送至考勤人员。该项目不仅以相对稳定的性能实现了考勤系统的多元化功能，进而也为实现今后考勤机制创造了更加便捷化、智能化、多样化的方式。
本项目研发的基于云平台数据推送的考勤系统主要分为数据采集和数据处理及推送两部分，系统总体设计图如下图所示：
系统总体设计方案如下：
云平台：系统主要分为两大板块，即部署到云端的服务器和客户端，云服务器租用的是腾讯云，将核心服务端应用及数据库封存到云上，通过WiFi通信可方便、迅捷地实现考勤数据的管理。
客户端：Android【1】软件Eclipse+ADT编程实现手机APP的设计，实现考勤数据的查看。
WiFi【2】模块：主要用于数据的传输，一是由STC89C52模块供电，将RFID阅读器的数据传输到云平台上，二是云平台与手机客户端之间的连接。
电机驱动模块：采用LY-19L298N驱动模块，通过STC89C52模块输出高低电平信号控制电机驱动正反转，并采用二极管进行续流保护，实现智能门的开关门。
RFID【3】模块：STC89C52模块：STC89C52是一种带8K字节可编程可擦除的只读存储器的低电压、高性能CMOS的8位微处理器。该模块作为本设计的主控芯片，主要用于接收RFID采集的数据，由物理信号转换成电信号，为嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
3 软件/硬件设计
3.1 软件设计
软件部分主要分为两个，一是运用Android软件Eclipse+ADT编程实现手机APP的客户端设计，二是租用腾讯云服务器作为云端数据库。
3.1.1 Android客户端开发
本项目设计的APP主要功能分为在线考勤、信息汇总、账号管理、RFID阅读器控制等等。主要界面分为：用户登录、教师端、学生端等等。
教室端主要具备以下功能：1、签到信息查询2、查询课表3、历史课程考勤信息查询4、查询并修改个人信息5、问题反馈信息查询6、教学互动7、教学建言等；
学生端具备以下功能：1、查询课表2、查询并修改个人信息3、教学评价4、教学互动5、问题反馈等；
3.1.2 云平台
本项目租用的腾讯云具体包括云服务器、云存储、云数据库和弹性web引擎等基础云服务，将系统部署到云端，使得用户可以随时访问数据，同时也让应用的升级变得更加方便、安全。其高性能、高稳定的云虚拟机，可在云中提供弹性可调节的计算容量，因此本项目可以在线创建数据仓库，编写、调试和运行SQL 脚本，调用MR程序，完成对海量考勤数据的各种处理。如图为项目工作流程图：
3.2 硬件设计
3.2.1 主控模块设计
本项目以STC89C52为主控板芯片，主要功能有I/O端口、逻辑处理判断、外部电路驱动及A/D采样，是前端采集应答智能化的集中体现。各路模块、电机驱动和继电器等都直接与单片机连接，且供电线都与单片机VCC和GND引脚相连以提供5V工作电压，信号端与单片机的可编程输入/输出引脚相连接。不仅实现对外部电路的控制和信息处理，还实现着与云端数据的信息交互。
3.2.2 WiFi模块设计
本项目将WiFi模块的串口或TTL电平转为符合WiFi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11b.g.n协议栈以及TCP/IP协议栈，实时地将阅读器采集的数据经单片机通过WiFi电磁波发送至信号覆盖区域的云端服务器上。如图为WiFi模块部分电路图：
图3 WiFi模块部分电路图
3.2.3 RFID模块设计
本项目是一套完整的RFID系统，由阅读器、电子标签（即学生卡，同称应答器）及应用软件系统三个部分所组成，其工作原理是阅读器发射一特定频率的无线电波能量给应答器，用以驱动应答器电路将内部的数据送出，此时阅读器便依序接收解读数据，通过传输给予应用程序做相应的处理。以RFID卡片阅读器及电子标签之间的通讯和能量感应方式来看大致上可以分成：感应耦合及散射耦合两种方式，一般低频的RFID大都采用第一种方式，而较高频的大多则会采用第二种方式，本项目就是基于散射耦合方式进行设计的。如图为RFID模块系统图：
图4 RFID模块系统图
3 实验、仿真
按照设计好的基于云平台数据推送的考勤系统，详细计算系统中各个元件的参数，选择相应的器件，制作实际的软、硬平台。该项目作为一种具有广泛应用价值的考勤系统，为了保证该云平台数据推送的考勤系统可以很好的运作，并顺利、成功地投入市场，需要对该设计的各个板块进行各种性能测试，以便更好的提高其稳定性、准确性、可靠性。
首先对硬件部分进行测试，测试发现RIFD阅读器能够在8米内检测到学生卡，时延约为0.5s，若在小于等于5米内，检测时延几乎为0s；由STC89C52高低电平控制的电机驱动可以很稳定的开关门，显然能够满足预期的需求；经过数百次的测验结果，对于WiFI模块，在阅读器检测到RFID卡后，传输数据至腾讯云服务器的时延大约在4.6s左右，而服务器处理完数据后，传输数据至手机客户端的时延大约在3.4s左右，足以满足项目要求。
对软件部分进行测试，测试发现客户端APP能够稳定地实现项目的预期功能，腾讯云服务器不仅可以提供随时随地的共享服务，还将系统连同数据库一起部署到云端，使得本项目的成本投入大大减少，且功能多样易用，真正地实现了云技术的应用。
4 结论
本文提出的基于云平台数据推送的考勤系统，不仅功能多样，智能化程度高，还实现了新型云计算、大数据等应用，完全可以成为目前考勤系统的主流趋势。云平台数据推送的考勤系统属于应用开发项目，涉及了多种学科，由于本论文的试验性和不完善性，该考勤系统仍然在以下两个方面还有提升的空间：
1、数据传输机制：考勤数据的传输机制时延稍长。
2、软件代码较冗余：代码段较复杂，执行指令时延稍长。
总体而言，团队最终圆满地完成了项目预期确立的各种目标功能。本团队有理由相信该基于云平台数据推送的考勤系统的应用前景，会随着未来企业、高校的新型考勤工作的需要，毋庸置疑是极为广泛的，而且能为人们营造出一个更加方便、智能和可靠的生活环境。
参考文献：
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[3]姚荣彬，郭洁.基于RFID的员工考勤系统设计[J].现代电子技术，2016，39（01）：122-124.
论文作者:李高云1,许文卓2,黄宏3,陈远奇4,王瑞5
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/16
标签：考勤论文; 模块论文; 数据论文; 系统论文; 项目论文; 阅读器论文; 腾讯论文; 《电力设备》2018年第15期论文;