1、大連東軟信息學院本科畢業設計（論文）論文題目論文題目：基于ARM的射頻卡和指紋識別考勤系統 設計與實現系 所： 電子工程系 專 業： 電子信息工程（嵌入式系統工程方向） 學生姓名： 學生學號： 指導教師： 導師職稱： 講師 完成日期： 2014年 5月 2日 大連東軟信息學院Dalian Neusoft University of Information大連東軟信息學院畢業設計（論文） 摘要 V基于ARM的射頻卡和指紋識別考勤系統設計與實現摘 要考勤管理是人力資源管理的一個重要組成部分。在當今信息化的社會，考勤管理的方式在不斷的改變。公司需要一個合理、有效的考勤系統，集中統一的管理考勤信息，使

2、公司的人事管理更為簡單方便。綜合以往的考勤系統，考慮到傳統考勤的不安全因素，因此，本次將設計一個射頻與指紋同時兼容的考勤系統，旨在方便使用的同時保證其安全性。本控制電路由兩大模塊構成，即射頻卡部分和指紋識別部分。射頻卡部分是針對考勤的便捷性設計，通過射頻卡顯示人員信息并記錄人員考勤時間；指紋識別部分是針對考勤的安全性設計，通過指紋識別確認是否為本人，是否有權限對此操作。射頻與指紋考勤系統，是一個便捷的考勤系統，它可以對員工信息錄入，員工考勤管理，對人員的進出有了一定的限制，作為人事、考勤管理，既便捷又安全。射頻卡和指紋識別是當今社會考勤系統的重要組成部分，對于信息安全方面有了足夠的保障。 關鍵

3、詞：指紋識別，射頻，考勤管理大連東軟信息學院畢業設計（論文） AbstractDesign and Implementation of Radio Frequency and Fingerprint Attendance System Based on ARMAbstractAttendance management is an important part of human resource management. In todays information society, the way attendance management is always changing. Companie

4、s need a reasonable and effective attendance system. It is used for centralized management and attendance information to make the companys personnel management more simple and convenient. Comprehensive previous attendance system, I take into account the traditional attendance of insecurity. So it wi

5、ll be compatible with the design of radio frequency and fingerprint attendance system. It is designed to facilitate use while ensuring their safety.The control circuit consists of two modules, namely, radio frequency card section and fingerprint section. Radio frequency card section is designed for

6、ease of attendance, personnel information via radio frequency card display and record staff attendance time. The attendance systems fingerprint identification section is used for the safety of the design. People can use fingerprint identification to identify themselves to judge the permission.Radio

7、frequency and fingerprint attendance system is a convenient attendance system, which can input information to employees. Employee attendance management, personnel have access to certain restrictions, as personnel, attendance management both convenient and safe. Radio frequency card and fingerprint r

8、ecognition is an important part of todays society and attendance system. For information security it has adequate protection.Key words: Fingerprint, Radio Frequency, Attendance Management大連東軟信息學院畢業設計（論文） 目錄目 錄 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc386530266 h IAbstract PAGEREF _Toc386530267 h II第1章緒 論 PAGEREF

9、 _Toc386530268 h 11.1 課題研究背景與意義 PAGEREF _Toc386530269 h 11.2 課題研究內容與方法 PAGEREF _Toc386530270 h 11.3 課題研究現狀 PAGEREF _Toc386530271 h 11.4 論文結構 PAGEREF _Toc386530272 h 2第2章關鍵技術介紹 PAGEREF _Toc386530273 h 32.1 BootLoader啟動流程 PAGEREF _Toc386530274 h 32.2 Linux內核子系統 PAGEREF _Toc386530275 h 32.2.1進程調度 PAGER

10、EF _Toc386530276 h 42.2.2內存管理 PAGEREF _Toc386530277 h 42.2.3虛擬文件系統 PAGEREF _Toc386530278 h 42.2.4網絡接口 PAGEREF _Toc386530279 h 42.2.5進程間通信 PAGEREF _Toc386530280 h 42.3 文件系統的構建 PAGEREF _Toc386530281 h 52.3.1文件系統的類型 PAGEREF _Toc386530282 h 52.3.2 Linux根文件系統的目錄結構 PAGEREF _Toc386530283 h 52.4 射頻識別技術 PAGE

11、REF _Toc386530284 h 52.5 指紋識別技術 PAGEREF _Toc386530285 h 62.5.1指紋識別模塊工作原理 PAGEREF _Toc386530286 h 62.5.2指紋識別模塊工作模式 PAGEREF _Toc386530287 h 7第3章系統需求分析 PAGEREF _Toc386530288 h 83.1 系統設計目標 PAGEREF _Toc386530289 h 83.2 系統功能需求 PAGEREF _Toc386530290 h 83.3 系統非功能需求 PAGEREF _Toc386530291 h 93.4 系統開發環境 PAGERE

12、F _Toc386530292 h 93.5 系統可行性分析 PAGEREF _Toc386530293 h 93.5.1技術可行性 PAGEREF _Toc386530294 h 93.5.2經濟可行性 PAGEREF _Toc386530295 h 9第4章系統設計 PAGEREF _Toc386530296 h 104.1 系統設計指導原則 PAGEREF _Toc386530297 h 104.2 體系結構設計 PAGEREF _Toc386530298 h 114.3 硬件設計 PAGEREF _Toc386530299 h 114.3.1 Cortex-A8核心板引腳 PAGERE

13、F _Toc386530300 h 114.3.2 Mini USB接口 PAGEREF _Toc386530301 h 124.3.3 UART 串口 PAGEREF _Toc386530302 h 124.3.4 LCD顯示屏接口 PAGEREF _Toc386530303 h 134.3.5 ATS522射頻卡模塊 PAGEREF _Toc386530304 h 134.4 軟件設計 PAGEREF _Toc386530305 h 144.4.1控制流程設計 PAGEREF _Toc386530306 h 144.4.2 UI界面設計 PAGEREF _Toc386530307 h 14

14、4.4.3功能模塊設計 PAGEREF _Toc386530308 h 17第5章系統實現 PAGEREF _Toc386530309 h 185.1 環境配置 PAGEREF _Toc386530310 h 185.1.1 Qt的安裝配置 PAGEREF _Toc386530311 h 185.1.2數據庫選擇及其安裝配置 PAGEREF _Toc386530312 h 205.2 功能模塊實現 PAGEREF _Toc386530313 h 215.2.1射頻卡模塊實現 PAGEREF _Toc386530314 h 215.2.2指紋識別模塊的實現 PAGEREF _Toc3865303

15、15 h 225.3 系統集成與調試 PAGEREF _Toc386530316 h 24第6章系統測試 PAGEREF _Toc386530317 h 256.1 測試概述 PAGEREF _Toc386530318 h 256.2 測試用例 PAGEREF _Toc386530319 h 256.2.1人員信息錄入測試 PAGEREF _Toc386530320 h 256.2.2射頻卡考勤測試 PAGEREF _Toc386530321 h 256.2.3指紋識別考勤測試 PAGEREF _Toc386530322 h 266.2.4考勤信息檢索測試 PAGEREF _Toc386530

16、323 h 266.3 最終成果 PAGEREF _Toc386530324 h 26第7章結論 PAGEREF _Toc386530325 h 28參考文獻 PAGEREF _Toc386530326 h 29致 謝 PAGEREF _Toc386530327 h 30大連東軟信息學院畢業設計（論文）- 第1章緒 論1.1 課題研究背景與意義隨著社會的進步，科技的不斷發展，人類使用的技術再也不僅限于傳統的費時費力的人工作業。工作是人類創造財富的開始，有的公司不再是十幾人的小規模公司，隨著公司規模的壯大，員工數量的增多，員工考勤會變得更加復雜，管理員工必然是一個重要的問題。過去，人們使用人工登

17、記的方法考勤簽到，畢竟人工登記效率低下，不是一個好的辦法。緊接著，按鍵式傳統考勤機的出現極大的節省了人力資源，還避免了錯誤記錄的可能性。但是，按鍵式的考勤機存在著一些問題，針對一些大型公司，人員進出復雜，往往存在一些不安全因素。因此，為了方便管理，需要一個安全、簡單、有效的管理模式，自動化的電子產品逐漸出現在人們的生活中。員工考勤直接關系著員工的管理、薪資等重要方面，每一個員工對公司帶來的收益、公司對社會帶來的效益都與之息息相關。隨著指紋識別技術的出現，這種足以區分不同人物特征的技術對員工考勤管理方面是一個新的突破。對于之前提到的不能省時、準確的管理員工的問題，基于射頻卡和指紋識別的考勤系統能

18、很好地解決這個問題。射頻卡安全性高，考勤方便，指紋識別具有唯一性、終生不變性、難于偽造。這個作品旨在考勤的智能化，不需要耗費太大的人力資源影響正常工作。因此射頻卡與指紋識別技術的結合，極大的提高了考勤的效率和安全。1.2 課題研究內容與方法實現設計的兩大功能，射頻卡及指紋識別雙重控制。整個系統可以良好運轉，射頻卡以及指紋識別之間的切換設置。整體界面由QT實現。當有人使用射頻卡在讀卡器上刷卡時，終端顯示該卡人員信息，考勤簽到次數，并記錄考勤具體時間，方便人事管理。如果當前工作地點較為重要，可以開啟指紋識別模式，在進行射頻卡簽到后，會進一步實行指紋識別。如若指紋與預留指紋符合，終端提示成功人員即可

19、進入；當前指紋與預留指紋不符合，將有信息提示，禁止人員進入。1.3 課題研究現狀對于考勤來說，為了省時省力且又能達到利益最大化，考勤的方法是尤為重要的一部分。傳統的識別載體通常為按鍵，這種方法有一定的不安全因素。因此本系統著重卡體和指紋信息作為載體實現員工考勤。卡識別載體：通常考勤將卡插入讀卡設備存在著不方便，因此我們選用的是非接觸式智能卡(Contactless Integrated Circuit Card)或者稱其為射頻卡。這種卡片將信息存儲于集成電路芯片中，通過L/C共振的原理，完成對信息的增刪改查，并返回讀卡器。多信息識別載體：為了滿足對考勤系統的可靠性、便利性，生物識別中的一種指紋

20、識別技術的出現實現了這些要求。指紋識別與卡片載體共同應用在同一個考勤系統中，以達到考勤系統的方便、快捷、安全，使公司不再受限于單一的識別載體，滿足了用戶的需求。本系統正是采用這種模式實現的考勤系統。1.4 論文結構本次畢業設計主要完成一個射頻與指紋識別的考勤系統。論文第一章主要闡述考勤機的現狀以及射頻卡、指紋識別的現狀；第二章介紹了本次設計涉及到的關鍵技術，包括文件系統的移植、射頻卡以及指紋識別技術；第三章描述了系統的整體功能需求以及可行性分析；第四章展示了本設計的軟硬件設計；第五章介紹了各功能模塊的實現；第六章為系統的整體測試；第七章是對本次設計的一個總結。 大連東軟信息學院畢業設計（論文）

21、第2章關鍵技術介紹本項目在Cortex-A8開發板操作系統下完成，需要移植Bootloader，內核以及文件系統。考勤系統的識別方式有兩種：射頻卡識別和指紋識別。射頻卡和指紋識別均不受季節、溫度影響，以保證全年考勤系統的正常運行。2.1 BootLoader啟動流程BootLoader的目的就調用內核以保證后續程序的正常運行。通常，Bootloader分為兩個部分，stage1和stage2，這兩部分各有各的功能，方便了Bootloader的運行。stage1主要是一些依賴于CPU體系結構的代碼，比如硬件設備初始化代碼等。這一階段的代碼主要是通過匯編來實現的，已達到短小精悍和高效的目的。sta

22、ge1 為位置無關代碼，通常在 Flash 中運行。所以有的指令為相對尋址，可以在任何位置運行。 硬件設備初始化包括：關閉Watchdog、關閉中斷、設置CPU的速度和時鐘頻率、配置SDRAM存儲控制器及IO、關閉處理器內部指令/數據Cache等； 為加載 Bootloader 的 stage2 代碼準備 RAM 空間（這個地址由鏈接腳本指定為運行域地址，通常為RAM的高端地址）測試內存空間是否有效； 將stage2中代碼轉入RAM； 跳轉到函數的入口運行。stage2則是通常用C語言來實現，因為這樣移植性強，更容易增加功能。初始化串口、網口等設備； 將內核映像從Flash轉入RAM中；根據內

23、核的設置來進一步啟動內核。2.2 Linux內核子系統Linux內核主要由五個部分組成：內存管理，進程調度，進程間通信，虛擬文件系統，網絡接口。這些子系統雖然實現的功能相對獨立，但存在著較強的依賴性（調用依賴模塊中相應的函數），所以說Linux內核是單塊結構的。圖2.1是五個子系統間的互相關系。進程調度程序進程調度程序內存管理程序網絡接口進程間通信虛擬文件系統圖2.1 Linux子系統之間的關系2.2.1 進程調度 進程調度是對CPU的控制與訪問，進程的優先級會影響到進程的調度。調度選擇優先級高的程序先運行，其他進程進行等待，直到該程序運行完成或者CPU下達命令才可以繼續執行。2.2.2 內存

24、管理Linux內存管理支持虛擬內存的使用。程序可運行超出系統實際內存，這時就需要用到虛擬內存。Linux操作系統還會執行磁盤與內存間交換程序塊，與硬件相關的內存管理部分支持虛擬接口。2.2.3 虛擬文件系統 虛擬文件系統隱藏了各種硬件的具體細節，為所有的設備提供了統一的接口，VFS提供了多達數十種不同的文件系統。虛擬文件系統可以分為邏輯文件系統和設備驅動程序。邏輯文件系統指Linux所支持的文件系統，如EXT2，FAT等；設備驅動程序指為每一種硬件控制器所編寫的設備驅動程序模塊。 2.2.4 網絡接口 網絡接口由網絡協議和網絡設備程序組成。協議可保證網絡的正常通信，設備驅動程序可保證硬件的兼容

25、性。2.2.5 進程間通信 進程間通信支持進程間各種通信機制。這些通信機制主要有以下部分：管道(Pipe)及有名管道(named pipe)、信號(Signal)、報文(Message)、隊列(消息隊列)、共享內存、信號量(semaphore)、套接口(Socket)。2.3 文件系統的構建2.3.1 文件系統的類型文件系統是存儲文件的某種特定格式，它分為多種類型，常見的有FAT32、EXT3、NTFS等。同時Linux中還存在一些虛擬的文件系統，如proc，這種虛擬文件系統是由讀取內核時產生，根據讀取系統內核內容不同產生的proc文件也不會完全相同。本項目采用YAFFS2文件系統，對于大容量

26、的Flash芯片有了很大的優化和調整。通常一個Nand Flash存儲設備由若干塊組成，1個塊由若干頁組成。一般128MB以下容量的Nand Flash芯片，一頁大小為528B，依次分為2個256 B的主數據區和16B的額外空間；128MB以上容量的Nand Flash芯片，一頁大小通常為2 KB。由于Nand Flash出現位反轉的概率較大，一般在讀寫時需要使用ECC進行錯誤檢驗和恢復。2.3.2 Linux根文件系統的目錄結構根文件系統里的主要目錄及用途：（1）/bin目錄 這個目錄下存放的一些可執行文件，通常這些是系統或用戶命令。如我們常用的查看命令ls、復制命令cp、創建目錄命令mkd

27、ir、刪除命令rm等。（2）/sbin目錄 這個目錄下存放的是管理員命令，常常跟系統有密切關系。如重啟命令reboot、關機命令shutdown、磁盤管理命令fdisk等。（3）/dev目錄 這個目錄存放的是設備文件，分為塊設備文件和字符設備文件。Linux中設備是以文件形式存在的。文件將具象化，訪問設備即訪問某個文件。 （4）/etc目錄 這個目錄下存放的是配置文件。這些配置文件決定著系統啟動時默認的環境變量和軟件配置等。（5）/proc目錄 這個目錄是個虛擬文件系統，內容由內核臨時產生，表示當前系統運行情況。（6）/tmp目錄 這個目錄存放臨時文件，這個目錄的權限一般是可以訪問的。2.4

28、射頻識別技術射頻卡的信息由讀卡器進行識別。RFID卡自身是無源器件，即自身并沒有電源供電。當讀卡器對射頻卡進行操作時，讀卡器將會發出信號。信號可分為兩部分來看，一部分是將信號發給射頻卡，然后產生電容電感諧振，產生了一瞬間的電流給芯片，芯片相當于獲得電源供電，以完成后續步驟；另一部分信號則為數據傳遞，是對芯片內數據的增刪改查，并將信息返回給讀卡器，完成本系統中考勤的簽到簽退功能。2.5 指紋識別技術指紋識別采用指紋信息采集進行識別。指紋紋理中的中斷、分叉和轉折而形成的點就是細節特征點，而這些細節特征點，可以說就是提供了指紋唯一性的確認信息。其中典型的是終結點和分叉點和分歧點、孤立點、環點、短紋等

29、。通過記錄這些指紋紋路方向，特征點位置(通過X/Y軸來確定位置)等，形成獨一無二的指紋圖。指紋由指紋模塊FPM10A模塊進行圖像采集處理，通過串口進行程序驗證，由此完成對安全信息的檢驗。2.5.1 指紋識別模塊工作原理（1）指紋采集FPM10A使用光學采集，光線從模塊內部射向棱鏡并將光線折射出，手指表面指紋并不是光滑平緩的，手指指紋壓在玻璃表面，紋線深度不同，不同凹凸程度的線利用折射角度和反射光線明暗得出不同指紋圖像，完成圖像的初步采集。但是采集的圖像并不能作為最后圖像進行特征提取。（2）預處理指紋模塊最初采集到的指紋信息并不是特別明顯的，一般需要一個預處理的過程。為了是采集到的原始圖像更加清

30、晰，需要經過預濾波、區域檢測、得出方位圖等各種操作，將原始圖像轉換成線條類二值圖案。指紋圖像的預處理是為了能更好的為下一步指紋特征提取提供有利的條件，降低特這提取的錯誤率，是指紋處理過程中尤為重要的一步。（3）特征提取指紋特征的提取是為了區分不同手指指紋的紋路。通常來說指紋特征點可以分為局部以及全局特征。在同一個人的手指中，不同手指全局特征可能會大體相同，這種特征可以用來識別一個人的不同手指，但也因此全局特征誤判率高，非本人的指紋也有可能會被識別。另一種局部特征，由于手指指紋并不是連續光滑的，因此可以依靠指紋的一些細節來判斷的，這些細節包括紋路分叉點、紋路終點或者轉折點等。通常使用分叉和終點來

31、判斷，這些特征在指紋中獲取相對容易，而且出現情況的比較多，不同指紋的這些細節各不相同，通過檢測這些細節的相對節點位置，可以完成一個指紋的特征提取。（4）指紋比對指紋比對是一個模糊匹配的過程。因為當再次獲取同一個手指的指紋時，由于手指位置、預處理差異性等問題，造成同一手指指紋不會完全相同。因此，想要比對指紋，需要依靠指紋特征點的數量以及相對位置，紋路方位等細節進行細致比對。當然，在比對過程中，并不是完全正確的，外界和算法都會影響指紋的匹配。2.5.2 指紋識別模塊工作模式指紋識別模塊工作模式相對簡單。首先需要錄入新的指紋信息，模塊將收集到的指紋給一個指紋ID，并將信息壓縮處理保存在Flash區域

32、，掉電后該指紋信息依然保存。當有指紋需要比對時，指紋模塊獲取指紋庫中的信息，逐一比對，進行評分，來確認身份。如搜索成功，暫停搜索；反之，搜索到指紋庫保存的最后一個ID。指紋驗證過程如圖2.2所示。指指紋庫員工工號用戶指紋指紋特征值指紋特征值對比圖2.2 指紋驗證過程第3章系統需求分析3.1 系統設計目標實現設計的兩大功能，射頻卡及指紋識別雙重控制。整個系統可以良好運轉，射頻卡以及指紋識別之間的切換設置。3.2 系統功能需求根據需求調研結果確定本系統主要包括以下功能模塊。（1）射頻卡考勤模塊射頻卡考勤模塊的描述如表3.1所示。表3.1 射頻卡考勤模塊功能功能編號功能名稱功能描述優先級1射頻卡讀取

33、人員上班或者下班通過讀卡器掃描22按鍵讀取人員上班或者下班通過虛擬數字鍵盤錄入員工號33簽到/簽退當有人員信息時點擊按鈕記錄34當前時間顯示當前時間1（2）指紋識別考勤模塊指紋識別考勤模塊的描述如表3.2所示。表3.2 指紋識別考勤模塊功能功能編號功能名稱功能描述優先級1更新指紋庫當有新人員信息需要更新時32簽到/簽退人員上班或者下班指紋識別時記錄33當前時間顯示當前時間14搜索搜索整個指紋庫檢索信息25單一比對比對當前選中指紋庫項與該指紋信息2（3）人員信息模塊人員信息模塊的描述如表3.3所示。表3.3 人員信息模塊功能功能編號功能名稱功能描述優先級1管理員登陸管理員需要賬號密碼登錄后臺12

34、管理員退出管理完成時注銷管理員賬戶退出管理界面13錄入射頻卡及指紋識別人員信息錄入24刪除射頻卡及指紋識別人員信息刪除2（4）考勤信息模塊考勤信息模塊的描述如表3.4所示。表3.4 考勤信息模塊功能功能編號功能名稱功能描述優先級1管理員登陸管理員需要賬號密碼登錄后臺12管理員退出管理完成時注銷管理員賬戶退出管理界面13查詢所選日期考勤信息查詢24篩選篩選出所選日期考勤異常的記錄23.3 系統非功能需求（1）性能要求系統能多人使用，記錄并識別射頻卡及指紋識別，反應時間不超過5秒。（2）成本ARM開發板，指紋識別模塊，射頻卡識別模塊。3.4 系統開發環境 硬件環境：Intel Core i7 CP

35、U/RAM 2G/Cortex-A8軟件環境：Red Hat Enterprise Linux 5.1/QT 系統可行性分析3.5.1 技術可行性本系統使用Cortex-A8處理器的開發板，采用Linux系統的底層架構，人機交互界面使用7寸電容式觸摸屏，采用QT進行界面設計，數據庫采用SQLite。需要協同運行的功能，采用多個子進程的方式，方便使用，易于維護。3.5.2 經濟可行性本系統采用Cortex-A8處理器，自帶7寸電容顯示屏，顯示界面簡潔方便，價格700元。指紋模塊采用FPM10A光學指紋模塊，價格為160元。射頻模塊采用ATS522讀卡器，價格為40元。其次，本系統采用QT開發，可

36、移植在多平臺上使用，后期維護及更新較為方便。綜上，處理器選用有些偏貴，因為本系統運算要求不是很高，作為正式產品時可選用更便宜的ARM處理器作為平臺，以達到經濟的實用性。第4章系統設計4.1 系統設計指導原則（1）安全性設備的運行應當安全可靠，符合一定的安全標準，保護用戶的信息在使用的過程中不泄露。系統在正常運行和正常使用條件下，應當能夠承受可能出現的各種各樣意外事件的作用，并且在突發事件發生的時后和發生后，應仍然能夠保持必要的能夠維持設備整體穩定性的能力。（2）穩定性考勤設備需要長時間不中斷的運行，該設備的工作情況與應用范圍內的公司考勤息息相關，因此需要保證在長期運行中的穩定可靠。（3）實用性

37、設備不必追求技術超前，導致華而不實，而應該仔細考量實際的需要，緊貼需求完成。因此實用性應當被遵循。（4）可靠性產品從廣義上來講，指所有的系統并沒有領域之分、元器件設備系統之間。產品的可靠性含義的要素為三個規定；條件規定、時間規定與功能規定。條件規定：指產品或者系統在使用的時候所處在的工作條件和環境條件。時間規定：產品執行任務規定了時間；隨著系統任務時間的加大，系統出現故障的概率將變大，系統的可靠性將是降低的。所以，討論系統的可靠性不能脫離任務的規定時間。功能規定：指規定系統必須具備的功能和其性能指標。所要求系統功能的豐富度和其性能指標的好壞，直接影響系統可靠性指標的高低。（5）標準化和規范化原

38、則標準是對科學技術以及實踐經驗的總結。為了產品使用范圍內得到最好的秩序，對實際的或者可能的問題制定相同的和循環使用規則的活動，稱為標準化。它包含制定、公布以及標準實施的過程。伴隨著科學技術的發展、技術的提升跟社會經濟實踐的發展，標準化為一個漸漸演進的動態過程。標準化的作用體現在：為了更好的節省人力、物力，科學使用資源和提高經濟效益創造條件；為了科學管理的實施做鋪墊，為了提高產品質量提供參考；有利于增加相互之間了解，減少國際貿易的技術瓶頸，加快貿易進展；能夠保障人身財產的安全，提升環境衛生水平，和保護消費者合法利益。 規范化是用來改善關系模式，通過細化關系模式來去除其中不合理的數據聯系，來解決更

39、新異常、刪除異常、數據冗余和插入異常問題。規范化的含義是在科學、經濟、技術和管理等社會實踐中，對重復性概念和事物，通過實行、公布和制定標準實現統一，從而得到最佳的秩序跟社會利益。4.2 體系結構設計系統體系架構如圖4.1所示。圖4.1 系統體系結構硬件層分為兩部分，射頻卡和指紋識別。射頻卡包括ATS522讀卡器及RS232接口，將手持的射頻卡放置讀卡器上，進行射頻卡信息收集。指紋識別包括FPM10A指紋模塊及TTL接口，用戶將手指輕輕按壓指紋模塊收集指紋信息。軟件層主要包括射頻卡識別和指紋校對兩部分。通過前端的硬件設備來識別和讀取射頻卡的信息以及指紋信息校對，然后通過獲取的信息在數據庫內進行識

40、別，確定射頻卡或者指紋信息是否正確。4.3 硬件設計4.3.1 Cortex-A8核心板引腳本系統采用S5PV210處理器的核心板，有多個接口，引出多個引腳為開發使用。如圖4.2所示。圖4.2 Cortex-A8核心板引腳引出電路圖4.3.2 Mini USB接口U-BOOT、ZImage以及根文件系統移植到ARM板以及燒寫進Nand Flash時，需要用Mini USB傳輸。使用Mini USB的有點是傳輸數據速度快。如圖4.3所示。圖4.3 Mini USB接口電路圖4.3.3 UART 串口串口分TTL電平以及RS232電平。兩者邏輯電平不同，RS232 HYPERLINK /searc

41、h?word=%E7%94%B5%E5%B9%B3&fr=qb_search_exp&ie=utf8&eid_gfrom=151 t _blank 電平為+12V為邏輯負，-12為邏輯正， HYPERLINK /search?word=TTL%E7%94%B5%E5%B9%B3&fr=qb_search_exp&ie=utf8&eid_gfrom=151 t _blank TTL電平為5V為邏輯正，0為邏輯負。RS232串口在本系統中主要用于與PC之間的調試以及ATS522射頻卡的數據傳輸；TTL串口在本系統中主要用于FPM10A指紋識別模塊的數據傳輸。如圖4.4所示。 圖4.4 UART串口

42、電路圖4.3.4 LCD顯示屏接口LCD顯示屏采用7寸（800X480）的電容顯示屏，可觸摸進行程序的各項操作。如圖4.5所示。圖4.5 LCD顯示屏接口電路圖4.3.5 ATS522射頻卡模塊該射頻模塊用于讀取員工RFID卡的信息，進行人員信息的記錄和每日考勤，以完成公司的考勤簽到的任務。如圖4.6所示。 圖4.6 射頻模塊電路圖4.4 軟件設計4.4.1 控制流程設計根據系統的功能需求，在使用者使用指定規格的射頻卡靠近讀卡器到一定距離以內時，讀卡器能夠立即對射頻卡片做出反應，識別卡片信息，對卡片信息進行檢索和相應處理。指紋識別為當需要指紋輸入時，檢測指紋進行檢索處理，隨后返回相應的動作。4

43、.4.2 UI界面設計（1）射頻卡識別界面負責識別射頻卡后的信息，備用功能，手動輸入員工號。成功獲得員工號或者射頻卡號時，可進行簽到簽退。如圖4.7所示。圖4.7 射頻卡識別界面（2）指紋識別界面負責指紋識別后讀取的信息，可以更新指紋庫信息。支持全部搜索以及單一比對搜索功能。成功獲得指紋號后自動進行簽到或者簽退。如圖4.8所示。圖4.8 指紋識別界面（3）后臺登陸界面負責登陸后臺，修改人員信息以及查詢人員考勤信息等。如圖4.9所示。圖4.9 后臺登陸界面（4）人員信息界面負責新增或刪除人員信息，需要至少射頻卡或者指紋中的一種才可以進行錄入。如圖4.10所示。圖 4.10 人員信息界面（5）考勤

44、信息界面負責查看或篩選考勤信息，了解考勤動態情況。如圖4.11所示。圖 4.11 考勤信息界面4.4.3 功能模塊設計本系統軟件框圖主要分文三大模塊：射頻卡模塊，指紋識別模塊，后臺管理模塊，如圖4.12所示。圖4.12 系統軟件功能框圖射頻卡模塊主要功能為通過射頻卡與ATS522讀卡器的近距離感應，讀取射頻卡信息，進行數據庫檢索匹配，以及考勤信息的記錄。指紋識別模塊主要功能為手指置于FPM10A感應區，讀取指紋信息，與指紋庫進行匹配，并顯示相應的指紋圖像。后臺管理模塊主要功能為人員管理以及考勤信息管理。人員管理即為人員信息的增刪，設置射頻卡權限等；考勤管理即考勤信息的管理，記錄著每一天的考勤信

45、息，由行政部或者人事部人員進行進一步的管理。大連東軟信息學院畢業設計（論文）第5章系統實現5.1 環境配置5.1.1 Qt的安裝配置（1）編譯ARM版的Qt4 #cd /opt/webee210/arm /*進入arm目錄*/ #./configure -opensource embeddedarm xplatform qws/linux-arm-g+ -no- webkit -qt-libtiff -qt-libmng -qt-mouse-tslib -qt-mouse-pc -no-mouse-linuxtp #make #make install （2）運行ARM版的Qt4 編譯tsli

46、b對觸摸屏支持： 解壓tslib-1.4.tar.gz #cd /opt/webee210/tslib進入tslib目錄 #./autogen.sh #./configure -prefix=/usr/local/outfile/ -host=arm-linux ac_cv_func_malloc_0_nonnull=yes #make #make install 執行下面命令安裝autotools #apt-get install autoconf #apt-get install automake #apt-get install libtool 制作包含Qt4.6和tslib的文件系統

47、編譯出了ARM版的Qt4和tslib，然后制作包含 Qt4.6 和tslib 的文件系統，新建一個文件系統然后在“/usr/local/Trolltech/”目錄下新建一個名為“QtEmbedded -4.6.3-arm”的目錄。復制“/usr/local/Trolltech/QtEmbedded-4.6.3-arm”目錄下的“lib/”目錄中的“*.so*”文件到前面建立的“QtEmbedded-4.6.3-arm”目錄下,以及“lib/fonts/”目錄下我們用到的字庫文件，具體用到哪些視具體情況而定。 如圖5.1所示。圖5.1 查看并復制庫文件然后復制“/usr/local/Trollt

48、ech/QtEmbedded-4.6.3-arm”目錄下的“plugins/ imageformats/”目錄到前面建立的“QtEmbedded-4.6.3-arm”目錄下。然后在“/usr/local/ Trolltech/QtEmbedded-4.6.3-arm”目錄下新建“bin”目錄，將/usr/local/Trolltech/ QtEmbedded-4.6.3-arm/demos/mainwindow 下的mainwindow可執行文件復制到新建的“bin”目錄下，然后就是添加 tslib的相關內容,復制上面編譯好的“/usr/local/”目錄下的“outfile/”目錄到新建立的

49、文件系統的根目錄。 #/outfile/bin/ts_calibrate /*執行較正觸摸屏*/ 在文件系統的“bin/”目錄下新建一個名為“qt4”的可執行腳本(設置其權限為可執行) ，內容如下 #!/bin/sh export QTDIR=/usr/local/Trolltech/QtEmbedded-4.6.3-arm export QPEDIR=/usr/local/Trolltech/QtEmbedded-4.6.3-arm export LD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib:/usr/local/lib:$LD_LIBRARY_PATH export QT_PLUG

50、IN_PATH=$QTDIR/plugins/ export T_ROOT=/usr/local export PATH=$QTDIR/bin:$PATH export TSLIB_CALIBFILE=/outfile/etc/pointercal export TSLIB_CONFFILE=/outfile/etc/ts.conf export TSLIB_PLUGINDIR=/outfile/lib/ts export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/lib export TSLIB_CONSOLEDEVICE=none export TSLIB_FBDEVICE=/

51、dev/fb0 export PATH=/bin:/sbin:/usr/bin/:/usr/sbin:/usr/local/bin export QWS_SIZE=800 x480 export QWS_DISPLAY=LinuxFB:mmWidth95:0 export QWS_DISPLAY=LinuxFB:/dev/fb0 export QWS_MOUSE_PROTO=TSLIB:/dev/event0 export QT_QWS_FONTDIR=/usr/local/Trolltech/QtEmbedded-4.6.3-arm/lib/fonts export HOME=/root 5

52、.1.2 數據庫選擇及其安裝配置嵌入式數據庫在項目中起著非常重要的作用，在此我選擇了SQLite數據庫。SQLite是遵守的關系型數據庫管理系統。SQLite有一種標準化的層次結構設計。頂層接口層是一個C語言庫,即使在不同的平臺或環境下使用了不同語言的API（如python、rails和Delphi都對SQLite有很好的支持），在底層執行的都是C語言庫。通過若干個位于底層的源代碼文件實現了SQLite庫的公共接口函數，SQLite庫中所有的外部符號都以sqlite3為前綴，以sqlite3 開始的符號形成了SQLite的API。由于SQLite的適用于嵌入式設備和便于移植等種種特性。 本項目

53、涉及的數據庫內容較多，主要用于數據的增加、刪除、查詢以及更新等操作。共創建兩個數據庫文件，一個用于人員信息以及系統信息的操作，另一個用于考勤情況的記錄。表5.1為人員信息數據庫的字段含義，表5.2為考勤記錄數據庫的字段含義。表5.1 人員信息數據庫字段含義表名字段類型作用peopleInfoidint序號jobnumbervarchar員工工號namevarchar員工姓名sexvarchar員工性別departmentvarchar員工部門postvarchar員工職位idnumbervarchar員工射頻卡號finumbervarchar員工指紋號signflagint簽到標志位signc

54、ountint同一天簽到次數peopleNumberidint序號numberint員工總人數passWordidint序號pwdvarchar后臺管理密碼fiNumberidint序號numberint指紋庫序號數dayTimeidint序號currentdatevarchar當前日期表5.2 考勤記錄數據庫字段含義attendanceInfojobnumbervarchar員工工號signindayvarchar簽到日期signintimevarchar簽到時間signoutdayvarchar簽退日期signouttimevarchar簽退時間signstatusvarchar考勤狀態s

55、ignatureint隨機數signcountint同一天簽到次數5.2 功能模塊實現5.2.1 射頻卡模塊實現射頻卡模塊是由讀卡器不斷進行掃描，當掃描到RFID卡時，讀卡器收集到射頻卡信息，并向數據庫讀取相關信息。如圖5.2所示。圖5.2 射頻卡識別流程圖射頻卡模塊的核心代碼：unsigned char DataToValue(unsigned char *pBuf, long *pValue)unsigned char ucaBuf4;ucaBuf0 = pBuf4;ucaBuf1 = pBuf5;ucaBuf2 = pBuf6;ucaBuf3 = pBuf7;if (memcomp(pB

56、uf, ucaBuf,4) != 0)return STATUS_INVALID_VALUE;if (memcomp(pBuf, &pBuf8,4) != 0)return STATUS_INVALID_VALUE;*pValue = (pBuf3 24) + (pBuf2 16) + (pBuf1 8) +pBuf0;return 0;5.2.2 指紋識別模塊的實現指紋模塊需要輸入指紋信息，才能與指紋庫中已經存儲的信息進行比較。如圖5.3所示。圖5.3 指紋識別流程圖指紋識別模塊的核心代碼：/FINGERPRINT_GetImagevoid FINGERPRINT_Cmd_Get_Img(v

57、oid)unsigned char i;for(i=0;i6;i+) UART1_Send_Byte(FP_Pack_Headi);for(i=0;i6;i+) UART1_Send_Byte(FP_Get_Imgi);/Set Image to Buffer1void FINGERPRINT_Cmd_Img_To_Buffer1(void)unsigned char i; for(i=0;i6;i+) UART1_Send_Byte(FP_Pack_Headi); for(i=0;i7;i+) UART1_Send_Byte(FP_Img_To_Buffer1i);/search 999 f

58、ingerprintvoid FINGERPRINT_Cmd_Search_Finger(void)unsigned char i; for(i=0;i6;i+) UART1_Send_Byte(FP_Pack_Headi); for(i=0;i11;i+)UART1_Send_Byte(FP_Searchi); 5.3 系統集成與調試打開虛擬機，開發板上連接網線、串口、電源。啟動開發板，通過SecureCRT軟件查看輸出信息。移植好U-BOOT，調整相應的serverip、ipaddr地址，將虛擬機的NFS服務打開，開發板通過tftp服務載入zImage，并以網絡的方式啟動Linux設置好的

59、根文件系統。輸入命令查看串口設備名，修改代碼，進行TTL串口調試。大連東軟信息學院畢業設計（論文）第6章系統測試主要是對系統進行功能測試，測試系統是否完成預定的功能，保障系統滿足員工上下班考勤系統的要求，確保硬件和軟件的質量和可用性。6.1 測試概述系統本身可能存在一定的設計缺陷或者有些考慮不周全的地方，為了達到更好的用戶體驗，對以下四大部分人員信息錄入、射頻卡考勤、指紋識別考勤、考勤信息檢索進行了測試。6.2 測試用例6.2.1 人員信息錄入測試人員信息錄入主要是通過員工的射頻卡、指紋、及姓名等相關信息對人員資料進行完整的錄入。人員信息錄入測試用例如表6.1所示。表6.1人員信息錄入測試用例

60、編號測試項操作步驟預期結果輸入數據實際結果結果比較說明1錄入信息員工姓名及工號處雙擊待輸入框彈出虛擬鍵盤彈出虛擬鍵盤并可以輸入中文虛擬全鍵盤輸入，帶中文輸入法彈出虛擬全鍵盤，可輸入中文符合2錄入信息勾選射頻卡或者勾選指紋選項，進行射頻卡錄入或者指紋錄入當指紋信息框獲得指紋庫ID或者射頻卡ID，錄入按鈕可點擊射頻卡信息或者指紋信息獲得指紋信息“0007”，錄入按鈕可點擊，并在人員列表顯示信息符合6.2.2 射頻卡考勤測試射頻卡考勤主要是通過讀取射頻卡信息，顯示人員資料并簽到。同時也提供了虛擬按鍵輸入員工號進行考勤。射頻卡考勤測試用例如表6.2所示。表6.2射頻卡考勤測試用例編號測試項操作步驟預期