基于RFID技术的考试管理系统设计与实现

1、摘 要射频识别技术(FRID)是自动识别技术的一种，它通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别，具有识别迅速、无磨损、不受环境影响、寿命长等优点。论文着重阐述了RFID技术以及该技术在本系统中的具体应用。比较了射频识别技术和其他自动识别技术的优缺点在研究考勤管理系统业务流程的基上，对系统的硬件体系结构进行了设计，对相关RFID设备进行了选型。系统Windows XP/Windows 2000为运行平台，采用c/s架构，sqlserver2000 为后台数据库，C#为开发工具。按照软件工程的方法开发，采用UML 面向对象方法对系统进行了建模和分析，结合智能IC卡和考勤机采集原始刷卡数

2、据，以ADO的方式连接数据库，应用Windows API函数实现串口通信，加以先进的考勤管理理论，实现了考勤管理业务流程的自动化和科学化。本系统与传统的考试管理系统相比，除了使用方便、功能完善、省时省力的特点外，还具有刷卡注册，合理分配；师生考勤、试题管理；一次排场、终身可用；结算精确、报表详细；考勤处理结果多样化；这套考试管理系统可单机或联网使用等特点。目的是为了解决大型考试的签到复杂性，合理安排考场，监考老师，试卷等问题。杜绝了考勤做假、做人情，对学校提高管理水平、节约资源、提高办事效率有显著的应用效果。关键词：RFID：C/S；ADO；C#；考试管理系统Abstract Radio fr

3、equency identification technology (RFID) is an automatic identification technology, radio frequency through non-contact way of two-way data communications to be on target recognition, with the rapid identification, no wear, no environmental effect, long life and other advantages. Paper focuses on th

4、e RFID technology and the technology in the system application. Comparison of radio frequency identification technology and other automatic identification technology . The advantages and disadvantages in attendance management system business process on the base of system, hardware system structure d

5、esign, the RFID equipment for the selection. System with Windows XP/Windows 2000as operation platform, using c/s structure, sqlserver2000 as background database, C# for development tools. According to the method of software engineering development, using UML object-oriented method has carried on the

6、 system modeling and analysis, combined with the intelligent IC card and attendance machine collection of the original card data, in the form of ADO connect to the database, using Windows API function to realize serial communication, to the advanced management theory, realize the attendance manageme

7、nt business process automation and scientific. This system and the traditional examination management system, in addition to the use of convenient, perfect function, time-saving features, also has a credit card registration, reasonable allocation of teachers and students; attendance, test questions

8、management; a pomp, lifelong available; settlement of accurate, detailed reporting; attendance processing results diversification; this set of examination management system can be single or use the network features. The purpose is to solve the large-scale examination in complexity, reasonable arrang

9、ement of examination papers, teachers, etc. Put an end to the attendance to do a favor, to school, to improve the management level, to save resources, improve work efficiency has remarkable application effect.Key words: RFID；C/S； ADO;；C#； examination management syste目 录摘 要IABSTRACTII1绪论11.1课题研究的背景11

10、.2课题研究的意义21.3国内外研究发展历史、现状2RFID技术发展历史21.4国内外RFID技术应用现状3RFID技术在国外应用的现状3RFID技术在中国应用的现状31.5研究工作主要内容和目标41.6论文结构42RFID技术介绍52.1定义及特征52.2RFID系统基本组成5读写器5电子标签72.3RFID系统工作原理82.4非接触式射频卡系统涉及的主要技术9射频通信技术9数据的调制和解调9能量的传输9通信协议10防冲突技术10电磁兼容技术102.5RFID与其他自动识别技术11条形码技术11磁卡识别技术12生物识别技术12RFID区别于其他自动识别技术的特点123系统分析与建模143.1

11、系统总体分析14系统需求分析14系统开发目标14系统功能特点153.2系统UHL建模154系统设计174.1基于RFID系统硬件体系结构17硬件体系结构17基于Client/Server结构的系统构架174.2RFID读卡器、发卡机、IC卡的选型18发卡机简介18TX522T读卡器19Mifarel IC 智能卡214.3系统开发工具22开发工具简介22ADO数据访问224.4系统功能模块及数据流程23系统功能模块23系统数据流程23RFID卡使用流程234.5数据库设计235系统具体实现255.1RFID设备与计算机的通信25通信原理25RS-232串口通信步骤26RFID技术在系统中的具体

12、应用275.2考试管理系统27考试管理系统27注册28信息显示35刷卡记录376系统测试38结论39致谢40参考文献41附录421 绪论1.1 课题研究的背景射频识别（即Radio Frequency Identification，以下简称RFID）技术是从90年代开始兴起的一项自动识别技术。它是以计算机技术和通信技术的发展为基础的综合性科学技术，将数据自动识别、自动采集并且自动输入计算机进行处理。它利用无线射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。与磁卡、IC卡等接触式识别技术不同，RFID系统的射频卡和读写器之间无须物理接触就可完成识别，同时它可实现多目标识别、运动目标识别，可

13、在更广泛的场合中应用。其主要优点是环境适应性强，不受雨雪，冰雹、灰尘等的影响,可全天候、无接触地完成自动识别、跟踪与管理，且可穿透非金属物体进行识别，抗干扰能力强。因此，它在各行业的广阔发展前景已经引起了各个国家、各个企事业的普遍重视。RFID技术已在世界各地得到广泛的应用，以美国、日本和欧洲为首的发达国家对RFID技术的应用研究已达到相当高的水平，而我国则处于起步阶段，大多采用引进的技术成果由此可见，研究该技术已成为当今社会发展的必需。 管理规范是学校考试的基本要求，而规章制度完善、考核合理与公正是规范管理的基础。在各个学校中，学生的考勤老师的考勤工作不仅工作量大，而且时效性强。过去，学校多

14、采用签到和报表的形式进行管理，效率和透明度较差，并且也容易出错。随着数据库技术的发展和企事业信息化建设的进行,使用计算机管理学校考试工作也成为大势所趋，它为学校的考勤工作节约了大量的人力和物力，也大大减轻了考勤工作人员的工作量。考勤机作为一种准确记录的出勤状态，为分配教师、进行合理的考场安排提供直接依据的工具,在学校应该有着广泛的使用。一些基于RS232串口的考勤机，提供了自动记录和统计的功能，但是,受限于网络的连接功能，多台考勤机的数据不能立即统一起来，考试数据和统计数据需要花费大量的时间和人力去统计和分析。对于一些学校由于考试人数很多，考场很多，监考教师很多，管理比较困难因此迫切需要采用非

15、接触式IC卡进行考勤记录管理，分配教室，并开发出一套全新的网络考勤管理系统来解决上述问题。由此产生本课题的研究。1.2 课题研究的意义RFID技术是一个崭新的技术应用领域，它不仅涵盖了微波技术与电磁学理论，而且还包括通信原理及半导体集成电路技术，是一个多学科综合的新兴学科因此，对RFID技术的认识和研究具有深远的理论意义 非接触射频IC卡是最近几年发展起来的一项新技术，它能很好地克服条形码、磁卡、接触式IC卡所存在的问题。非接触射频IC卡中，均含有芯片厂商在制造过程中固化的具有唯一性和独立性的序列号，非接触射频IC卡与读写器之间有双向鉴别机制，确保在进行数据交换之前，两者之间进行相互的身份合法

16、性认证。非接触式射频IC卡无任何裸露器件，卡与读写器之间交换数据过程中，无任何物理接触，也无方向性，所以卡本身使用寿命非常长。本系统采用智能IC卡考勤设备及先进的管理理念，其目的是完善人事考勤管理制度，实现人事考勤管理的电脑化，从而达到提高管理水平、节约资源、提高办事效率。本系统是人力资源管理系统的一个子系统，它将支持与人事管理系统、工资管理系统的信息传递，同时可以方便的与“一卡通”系统进行无缝连接。考勤系统也可以作为一个独立的系统应用，具有非常广阔的应用范围，本系统开发的目的主要为企事业考勤应用，并作为“一卡通”系统的切入点。1.3 国内外研究发展历史、现状1.3.1 RFID技术发展历史2

17、0世纪40年代，人们对雷达的改进和应用催生了RFID技术。而最早使用这项技术的是美国国防部军需供应局。1948年，哈里.斯托克曼发表的。利用反射功率的通讯论文奠定了射频识别RFID的理论基础翻在随后的几十年，RFID技术得到了迅猛的发展，其产品逐渐成为人们生活的一部分。RFID技术的发展可按10年期划分如下： 1941-1950年，雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理论基础。1951-1960年，早期RFID技术的探索阶段，主要处于实验室研究阶段。1961-1970年，RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。1971-1980年，RFID技术与产品研发

18、处于一个大发展时期，各种RFID技术铡试得到加速。出现了一些最早的RFID应用。1981-1990年，RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。 1991-2000年，RFID技术标准化问题日趋得到重视，RFID产品得到广泛采用，RFID产品逐渐成为人们生活的一部分 2001年至今，RFID产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。1.4 国内外RFID技术应用现状1.4.1 RFID技术在国外应用的现状RFID在世界范围内的应用有三大经典领域，交通与配送、制造与加工、防伪与认证具体的应用领域有物品追踪与追溯

19、（SCM/有害物质）、库存监控与控制（智能货架）、资产监控与管理（动物管理、车队管理）、防盗、电子支付（不停车收费）、门禁控制（门禁/会议管理，楼宇安全）、防伪（药品/现金）在零售行业，也已经有很多企事业开始了RFID技术的应用。世界零售连锁巨头沃尔玛在世界范围内率先宣布采用RFID技术，。“不遗余力”地推行RFID技术在零售供应链中的应用。到2007年底，安装RFID设备的连锁店将达到1000家，采用RFID技术的供应商将达到600多家。世界第三大零售商麦德龙集团在2002年就公布了其“未来商店”计划，号召了50多家伙伴携手开发及测试崭新的RFID应用程序，涵盖零售供应链的各个环节，包括物流

20、及零售店内顾客体验等方面。除此之外英国最大的连锁超市公司泰斯科，全美最大的消费类电子产品零售商百斯买等企业的RFID发展计划也已启动。在技术研究方面，德州仪器、飞利浦、Alien公司和讯宝等国际大型设备生产商，都已看到将从现在的17亿美元迅速增加到2008年的59亿美元的无线射频标签市场，所以这些公司正在加快脚步进行研究试验，以避免落后于市场发展速度 1.4.2 RFID技术在中国应用的现状从1994年首次在国内得到应用至今十余年来，RFID技术凭借其无接触读取、群体识别、信息实时动态更新、高度真实可靠等优点在各行各业得到一定程度的推广，应用覆盖交通运输业、生产制造业、零售业、政府后勤、海关监

21、管、司法监督和动物监管等各个方面，但整体范围偏小。由于射频识别技术起步较晚，应用的领域不是很广在我国RFID应用比较典型的是在中国铁路车号自动识别系统建设中，推出了完全拥有自主知识产权的远距离自动识别系统。在近距离RFID应用方面，许多城市已经用了预付费的射频卡作为电子车票或饭卡等。目前，在我国的第二代身份证上就采用了RFID技术，这是迄今为止该技术在国内最大的单项应用。1.5 研究工作主要内容和目标本课题研究的主要目的是要结合RFID技术和考勤管理理论，将RFID技术应用于考勤管理业务流程自动化。具体研究内容如下： 1.全面了解射频识别技术，并与其他自动识别技术做比较，分析出其优劣势； 2.

22、深入分析现代考勤管理的业务流程； 3.对基于RFID技术的现代考勤管理系统进行分析与设计。研究目标如下： 1.开发出一套实用的系统管理软件；2.实现多网点和多用户之间的信息共享，相互之间的信息传递要做到准确、快捷和顺畅； 3.RFID系统维护方便可靠，满足实用性、先进巨碰至济性的要求。1.6 论文结构全文共分为7章，具体章节安排如下： 第1章是前言，简述RFID技术背景，介绍RFID技术的历史、发展及其现状，最后介绍了本文的主要研究工作内容和目标。第2章对RFID技术进行了详细的介绍，包括RFID定义、基本组成、工作原理、涉及的主要技术、与其他自动识别技术的比较。第3章是系统分析与建模，概要介

23、绍了系统需求分析、开发目标以及功能特点，并采用UML对系统进行建模。第4章是系统设计，主要介绍了基于RFID系统的硬件体系结构，RFID硬件设备的选型，系统开发工具，功能模块、数据流程以及数据库设计 第5章是系统具体实现，主要介绍RFID技术在系统中的具体应用。另外，简要介绍考试软件系统（考场安排）的实现。第6章是系统测试。第7章是总结与展望。2 RFID技术介绍2.1 定义及特征射频识别是一种非接触式的自动识别技术，利用射频信号及其空间耦合和传输特性实现对静止或移动物体的自动识别及数据交换。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID的特征是利用无线电波来传送识

24、别信息，不受空间限制。它最大的优点在于可以对高速移动的远距离目标进行非接触自动识别，这一点是条形码等任何其它的自动识别技术所不具备的。利用RFID技术的这一特性，可以解决很多数据采集的瓶颈问题。2.2 RFID系统基本组成RFID常称为电子标签或感应式电子非接触IC卡（射频卡）、电子条码等等。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。最基本的RFID系统由电子标签、读写器（阅读器）、天线三部分组成。而一个完整的RFID系统还需要管理软件读写器用于读取或写入非接触IC卡信息；天线则起到在非接触IC卡和读

25、写器间传递射频信号作用。RFID系统还可通过读写器的RS232或RS485接口与外部计算机（上位机系统）连接，进行数据交换，如图2-1所示。图2-1 RFID系统与计算机系统连接图2.2.1 读写器读写器在RFID系统中扮演着重要的角色，读写器主要负责与电子标签的双向通信，同时接受来自于主机系统的控制指令。读写器的频率决定了RFID系统工作的频段，其功率决定了射频识别的有效距离。读写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。读写器通常由射频接口、逻辑控制单元和天线三部分组成。其内部结构如图2-2所示。MCU射极跟随器编解码电路整形电路限幅电路PLL频率合

26、成器功分器功放电源天线放大器与计算机机算机通信图2.2读写器内部结构图1.射频接口模块具有以下主要任务： 产生高频发射能量，激活电子标签并为其提供能量； 对发射信号进行调制，用于将数据传输给电子标签； 接收并调制来自电子标签的射频信号。在射频接口中有两个分隔开的信号通道，分别用于来往于电子标签与读写器两个方向的数据传输。传送往电子标签的数据通过发射器分支通道，而来自于电子标签的数据则通过接收器分支通道接收。2.逻辑控制单元也称为读写模块，其具有以下主要任务： 与应用系统软件进行通信，并执行从应用系统软件发送来的指令； 控制与电子标签的通信过程； 信号的编码与解码； 对读写器和标签之间传输的数据

27、进行加密和解密； 执行防冲突算法； 对读写器和标签之问的身份进行验证。3.天线是一种能将接收到的电磁波转换为电流信号，或者将电流信号转换成电磁波的装置。在系统中读写器必须要通过天线来发射能量，形成电磁场，通过电磁场来对电子标签进行识别。2.2.2 电子标签功率放大ASK反响调制电源产生电路时钟产生静电保护包络产生稳压电路复位电路上变频和带通滤波器检波电路编 解 码 电 路微 处 理 器EEPROM电子标签是指由IC芯片和无线通信天线组成的超微型的小标签，其内置的射频天线用于和读写器进行通信。系统工作时，读写器发出查询（能量）信号,电在标签（无源）收到查询（能量）信号后将其一部分整流为直流电源供

28、电子标签内的电路工作，另一部分能量信号被电子标签内保存的数据信息调制后反射回读写器。电子标签是射频识别系统真正的数据载体。电子标签的内部结构如图2-3所示: 图2-3电子标签的内部结构图其内部各模块功能如下所述： 天线：用来接收由读写器送过来的信号，并把所要求的数据送回给读写器； 电压调节器：把由标签读写器送过来的射频讯号转换成DC电源，并经大电容储存能量，再经稳压电路以提供稳定的电源； 调制器：逻辑控制电路所送出的数据经调制电路调制后加载到天线送给读写器； 解调器：把载波去除取出真正的调制信号； 逻辑控制单元：用来译码读写器所送过来的信号，并依其要求回送数据给读写器： 存储单元：包括EEPR

29、OM与ROM，作为系统运行及存放识别数据的位置。按照不同的方式，电子标签有以下几种分类： 1.按供电方式分为有源电子标签和无源电子标签。有源是指电子标签内有电池提供电源，其作用距离较远，但寿命有限，体积较大，成本高，且不适合在恶劣环境下工作；无源电子标签内无电池，它利用波束供电技术将接收到的射频能量转化为直流电源为卡内电路供电，其作用距离相对有源电子标签短,但寿命长且对工作环境要求不高。2.按载波频率分为低频电子标签、中频电子标签和高频电子标签。低频电子标签主要有125kHz和134.2kHz两种，中频电子标签频率主要为13.56MHz高频电子标签主要为 433MHz,915MHz,2.45G

30、Hz,5.8GHz等低频系统主要用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制、校园电子标签、动物监管、货物跟踪等。中频系统用于门禁控制和需传送大量数据的应用系统；高频系统应用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合，其天线波束方向较窄且价格较高，在火车监控、高速公路收费等系统中应用。3.按调制方式的不同可分为主动式和被动式。主动式电子标签用自身的射频能量主动地发送数据给读写器；被动式电子标签使用调制散射方式发射数据，它必须利用读写器的载波来调制自己的信号，该类技术适合用在门禁或交通应用中，因为读写器可以确保只激活一定范围之内的电子标签。在有障碍物的情况下，用调制散射方式，读写器的能量必须来回穿过

31、障碍物两次。而主动方式的电子标签发射的信号仅穿过障碍物一次，因此主动方式工作的电子标签主要用于有障碍物的应用中，距离更远（可达30米）。4.按作用距离可分为密藕合电子标签（作用距离小于1厘米）、近藕合电子标签（作用距离小于15厘米），疏藕合电子标签（作用距离约1米）和远距离电子标签（作用距离从1米到10米，甚至更远） 5.按芯片分为只读电子标签、读写电子标签。只读标签的特点是一次写入，多次读出，只读标签可以由标签制造者写入标签的标识信息，也可以由使用者按照需要写入相应的编码信息，只读标签价格相对低廉，通常被应用于追踪低价值商品的场合。与只读标签相比，可读写电子标签附带有可编程存储器，可以多次读

32、出、多次写入数据，由于可反复更新其中数据，可读写电子标签被广泛应用于需要存储过程状态信息的场合，如不停车收费、物流运作等应用中，读写器可以根据后台系统的指令实时更新标签中的数据。无论是只读标签还是可读写标签，其中的标签号是出厂时就设定好的，永不可修改的。 2.3 RFID系统工作原理RFID系统的基本工作原理是：由读写器通过发射天线发送特定频率的射频信号，当电子标签进入发射天线有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量被激活，使电子标签将自身编码信息通过内置射频天线发送出去；读写器的接收天线接收到从标签（射频卡）发送来的调制信号，经天线调节器传送到读写器信号处理模块，经解调和解码后将有效信息送至

33、后台主机系统进行相关处理。主机系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，识别该标签的身份，针对不同的设定做出相应的处理和控制，最终发出指令信号控制读写器完成不同的读写操作。2.4 非接触式射频卡系统涉及的主要技术非接触式射频卡系统是一个典型的跨学科的专业领域，一个多技术融合的系统。主要涉及以下技术。 2.4.1 射频通信技术非接触式射频卡系统是一个典型的射频识别系统，它采用的是射频通信技术，射频通信细节有：数据的调制和解调、能量的传输和通信协议。2.4.1.1 数据的调制和解调读写器和射频卡之间采用半双工通信方式，以一定频率的电磁波为媒介进行通信。由于基带数字信号不可以直接进行传输，那么在读写器和射频

34、卡之间进行通信时，必须对该基带信号进行调制和解调处理。由于射频卡系统是一个数字通信系统，因此一般采用数字调制的方法进行调制。数字调制是用载波信号参量的离散状态来表征所传输的数字信息，在解调时只需对载波信号的受调参量进行检测和判决数字调制信号因此称为键控信号由于载波信号是正弦波信号，其三个参量幅度、频率和相位都能携带信息，相应有调幅、调频和调相三种基本形式。在射频卡中常采用调幅形式。在读写器发送给射频卡数据的过程中，采用100或10的幅度调制。在射频卡返回给读写器数据的过程中，采用负载调制方式。负载调制是幅度调制的一种形式，它是通过改变天线的负载，从而改变天线两端信号幅度。2.4.1.2 能量的

35、传输 射频卡在工作时，本身没有电源，因此需要从读写器发送的电磁波中提取能量，在射频卡接受数据期间，它一方面从接受到的信号中解调出数据信息，另一方面从接受到的信号中提取能量。当射频卡返回数据时，射频卡的数据是通过负载调制的方式，使射频卡的天线上的信号幅度发生变化，这样藕合到读写器的天线上的信号幅度也就发生相应的变化，从而使读写器得到射频卡返回的信息，同时射频卡将读写器上的电磁波信号藕合过来，提供射频卡工作所需的能量。2.4.1.3 通信协议 RFID系统至少由一个读写器和一个射频卡组成为了使系统具有高性能价格比，通常在整个系统中加入相关通信协议，使一个读写器可以同时和多个射频卡通信。传输协议能量

36、传送的方式一般是以固定频率的连续波或脉冲波（如跳频方式）为载体。依据系统应用目的的不同，其能量传送的方式不同。目前使用最多的是跳频方式的脉冲波如公路车辆识别系统，而在铁路车辆识别系统中常采用连续波。工作频率是RFID系统的基本参数，频率的选取要遵循某些规范的限制。选取较高的工作频率具有一定的优势。为了系统的可兼容性，信息的编码方式应符合某些规范。我国铁路车辆识别系统采用了ISO10374集装箱识别的编码方式。信息的结构常常包括帧头、固定信息、用户信息、校验信息等。信息的长度决定于编码方式和具体识别的信息内容，传送速度则取决于信息的长度和码元速率。 信道编码技术在读写器与射频卡进行射频通信的过程

37、中，存在许多干扰数据通信的因素,其中最主要的两个因素是信道噪声和多卡操作（即有多张卡在读写器的天线感应范围内）引起的数据干扰因此，需要采用信道编码和访问控制技术，以保证读写器和射频卡之间数据传输的完整、可靠和快速。为了提高系统的抗嗓声能力，就需要采用信道编码技术，对可能或已经出现的差错进行控制，信道编码是使不带规律性或规律性不强的原始数字信号变换为带上规律性或加强了规律性的数字信号，信道译码器则利用这些规律性来鉴别是否发生错误，进而纠正错误。根据码的用途可将其分为检错码和纠错码。常用的检错码包括奇偶校验码和循环冗余校验码响。 2.4.2 防冲突技术以前使用的多数射频卡系统中，一次只能读写一张卡

38、，卡与卡之间要保持一定距离，确保一次只能有一个卡在读写区域内。读写距离长则射频卡之间的距离也要大，应用起来很不方便。现在的射频卡具有防碰撞的功能，这对于RFID来说十分重要。所谓碰撞，即冲突，是指多个射频卡进入识别区域时信号互相干扰的情况。具有防碰撞性能的系统可以同时识别进入识别距离的所有射频卡，它的并行工作方式大大提高系统的效率防冲突有硬件方式和软件方式。考虑到成本而速度又允许，一般采用软件防冲突。2.4.3 电磁兼容技术电磁兼容是设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。电磁兼容就是干扰与抗干扰一对矛盾而又并存的事物。电磁兼容技术是一门迅速发展的

39、交叉学科，涉及电子、计算机、通信、航空航天，铁路交通、电力、军事，以及人民生活的各个方面。在当今信息社会中，随着电子技术、计算机技术的发展，一个系统中采用的电气及电子设备数量大幅度增加，而且电子设备的频带日益加宽，功率逐渐增大，灵敏度提高，连接各种设备的电缆网络也越来越复杂，因此，电磁兼容问题曰显重要。实现电磁兼容的最好办法是将所有的数字及模拟电路均视为对高频信号响应的电路，用高频设计方法来处理电缆屏蔽、布线和共模滤波。采用整块地平面和电源面也很重要，对模拟电路也该如此，这样做有利于限制高频共模环路。大多数的瞬态干扰均属高频，并产生很强的辐射能型。2.5 RFID与其他自动识别技术自动识别技术

40、近些年来的发展可以称得上是日新月异，它已成为集计算机一光、机电、通信技术为一体的高新技术学科。目前，常见的自动识别技术包括了条形码技术、射频识别技术、磁卡识别技术、生物统计识别技术等。2.5.1 条形码技术条形码是在1949年首先提出的。它算得上是最古老最成熟的一种识别技术,它也是自动识别技术中应用最广泛和最成功的技术。由于条形码成本较低，有完善的标准体系，已在全球散播，所以已经被普遍接受。条形码是由宽度不同、反射率不同的条和空，按照一定的编码规则（码制）编制成的，用以表达一组数字或字母符号信息的图形标识符。即条形码是一组粗细不同，按照一定的规则安捧间距的平行线条图形。它的基本工作原理为：由光

41、源发出的光线经过光学系统照射到条形码符号上面，被反射回来的光经过光学系统成像在光电转换器上，使之产生电信号，信号经过电路放大后产生模拟电压，它与照射到条形码符号上被反射回来的光成正比，再经过滤波、整形,形成与模拟信号对应的方波信号，经译码器解释为计算机可以直接接受的数字信号。然而，随着数据采集环境逐渐变得苛刻，同时数据质量的要求逐渐提高，条形码本身所具有的一些缺点也逐渐开始限制其应用范围例如：只能近距离读取静态物体：对于移动中的物体不能进行识别。条形码存储容量较小：一张条形码只能存储十几位字符的信息，所以只能识别生产者和产品，并不能辨认具体的商品，贴在所有同一种产品包装上的条形码都一样，无法辨

42、认哪些产品先过期；读取速度慢：读取一次需要秒以上的时间，对于产品数量较为集中的库存，数据采集无疑是件非常繁重的任务；不可以批量读取，条形码一次只能读取个条形码信息；环境适应性低：当条形码受损或被弄脏后，扫描仪就无法辨认目标。2.5.2 磁卡识别技术我们常用的磁卡是通过磁条记录信息。磁条技术应用了物理学和磁力学的基本原理。磁卡技术的优点是数据可读写，即具有现场改变数据的能力；数据的存储一般能满足需要；使用方便、成本低廉。这些优点使得磁卡技术的应用领域十分广泛，如信用卡、银行卡、现金卡（如电话磁卡）、机票、公共汽车票、自动售货卡等。磁卡技术的缺点是数据存储的时间长短受磁性粒子极性的耐久性限制，使用

43、寿命短；信息容量小，常常依赖于外界的数据库：另外，磁卡存储数据的安全性一般较低，如磁卡不小心接触磁性物质就可能造成数据的丢失或混乱。2.5.3 生物识别技术生物识别技术是指通过计算机利用人类自身生理或行为特征进行身份认定的一种技术，如指纹识别和虹膜识别技术等。生物识别技术广泛应用于安全控制领域。由于人体特征具有不可复制的特性，这一技术的安全系数较传统意义上的身份验证机制有很大的提高。然而技术的成本和复杂性一度限制了这种系统的应用，随着技术的发展，系统的成本持续下降，而系统的性能不断提高，生物识别技术在其它领域的应用也将逐渐扩大，它在不断增长的信息世界中的地位也会越来越重要。 2.5.4 RFI

44、D区别于其他自动识别技术的特点RFID技术具有很多其他识别技术无法比拟的优势，但同时,它还具有一些短期内无法解决的问题存在，从而使其普及范围和速度受阻。RFID技术优势为： (1)可对高速移动的物体进行远距离识别；(2)非接触自动识别，克服了其他识别技术需要近距离接触读取的缺点； (3)编码容量大，实现了单一物品的唯一编码识别，能够对单品进行跟踪管理； (4)可实现批量数据的瞬时同时读取，适应了信息量大幅增长而读取速度要求更快的现状； (5)可读可写，双向通信实现了信息的动态管理。同时，可多次读写，能够循环使用，有效利用了资源； （6）更为智能，位置报警功能是其它识别技术所不能实现的； （7）

45、环境适应性强，具有更为广泛的应用领域。其典型应用于身份识别,防伪,商业供应链,公共交通管理,物流管理等。RFID技术存在问题： 对于大规模推广来说，RFID标签和识读设备的价格显得过高，其普及应用尚待时日。使用RFID全部的功能，不仅需要硬件（标签和读写器等）制造、无线数据通讯与网络、数据加密、自动数据收集与数据挖掘等技术，还必须与企事业的企事业资源计划（ERP）结合起来。这种复杂的应用技术环境不可能一步到。3 系统分析与建模3.1 系统总体分析3.1.1 系统需求分析基于RFID技术的考试管理系统使用的考勤记录是通过考勤机进行采集，或通过本地计算机进行采集，记录经保存存储到数据库。管理软件应

46、用有其特殊性，员工通常只是负责考勤信息的提供（通过刷卡），学生分配、教室分配或管理考场才是真正使用这些考勤信息的用户。本系统是人力资源管理系统的一个子系统，可将考勤数据传递给管理系统，它也可独立运行。因此，本系统除了要提供基本的考勤记录外，还要提供相应的学生，教师信息并对允许的缺席情况进行记录，以便能够统计出每个学生教师真正违反考勤纪律的次数和情况。均应采取一些必要的安全措施，以保证只有一定权限范围的人员才能登陆系统，因此系统必须采取相应的安全措施，以确保许可范围内的人员的口令安全。由于本系统的功能比较专一，因此需求分析也比较集中，由此可以得出本系统的下列需求： （1）对学生，教师进行信息管理

47、； （2）考勤记录的获取； （3）对学生，教师来去情况的登记； （4）对考勤记录进行处理，统计，形成报表； （5）对登录口令的安全性保护； （6）对数据库的维护； （7）不同情况下，各种信息的查询。3.1.2 系统开发目标软件系统的目标必须紧紧围绕学校师生情况的考试工作内容来确定，要为实现及时、完整、准确而有效的信息服务，提高工作效率和业务水平，降低成本，使各部门及其下属机关能够协调、有序、规范运行，提高整个考试系统的工作效率。作为一套完整的基于RFID的考试系统需要由考勤机和计算机来共同搭建，考勤机要完成记录考勤数据，并能长时间保存。计算机则需完成考勤相关数据的采集工作，以及从考勤机上采集考

48、勤记录，可以对考勤记录进行处理、保存。对已有的记录可按照需求形成详细的考勤报表，最后能够打印输出另外，还要保证可以实现考勤机同计算机之间可靠的通信，完成数据和命令的传输。具体包括以下内容： 1在现有电脑网络及其硬件设备的基础上，开发一套可及时准确地处理大量的考勤数据，实时地进行考勤数据的审核和分析的考勤管理系统。结构上要易于扩充、维护，并具有良好的人机交互性。2实现学校内数据一致化，数据资源的高度共享利用网络的优势做到信息的无错快捷传递，提高工作效率，健全各部门的信息化管理。3.建立一套完备的查询机制。各种资料以及相关信息的简单检索，上级管理人员能够通过数据进行相关分析，提供一定的辅助决策功能

49、。4.技术上采用C/S模式，为系统的维护、扩展、更新以及数据的维护和存储打下良好的基础。3.1.3 系统功能特点以非接触式IC卡射频识别技术、计算机软件等为核心，构建一套新颖的考勤系统。在本系统中，非接触式IC卡作为身份识别，实现了考勤管理的电子化。因为射频IC卡与考勤机之间利用射频方式迸行数据传输，所以考勤机对IC卡的操作可以在瞬间完成，学生教师在进出班时，只需将个人的考勤卡在读写器前一晃，读写器即自动、快速、准确地记录下员工的卡号和刷卡时间等信息，数据经计算机处理后保存，管理者可随时查询师生出勤情况，统计、汇总考勤报表,系统能准确反映出学生和老师的出勤情况，为管理人员提供准确的考勤数据，并

50、能生成打印报表。该系统与传统考勤系统相比，除了使用方便、功能完善、省时省力的特点外，还具有以下特点： 1.记录注册的师生人员用电脑记录，可大量节省时间 2.合理分配考场，分配老师3.记录出入时间。4.处理结果多样化，可按一个，某个人或某个时间段，方便快捷，减少了工作量又节省了大量人力、物力和时间。5.IC卡稳定可靠，使用时无接触，不存在磨损，使用寿命长，IC卡不怕潮湿、粉尘、油污，不怕电场、磁场干扰。IC卡丢失可以立即挂失，立即补发新卡，也可人工输入考勤信息，不影响考勤。考勤卡同时可作为厂证或临时学生证， 并且可回收循环使用。6.网络考勤机可以单机使用，也可以联网使用。3.2 系统UHL建模首

51、先对项目进行需求调研，依据项目的业务流程图和数据流程图以及项目中涉及的各级操作人员，通过分析，识别出系统中的所有用例和角色；接着分析系统中各角色和用例间的联系，再画出系统的用例图，同时，勾画系统的概念层模型，描述概念层类图和活动图。1.确定系统范围和边界。考勤管理系统用于企事业人事部门的日常管理活动。它和薪资系统存在系统边界，薪资系统从该系统得到薪资信息 2.定义活动者根据系统的职责范围和需求可以确定活动者。考勤管理涉及到的角色包括执行考勤工作的考勤管理人员，参加考试的学校所有师生。考勤管理人员：监考教师的考勤。普通考生：员工刷卡考勤、查询信息。3.定义用例由考勤管理人员首先制定考勤规则，主要

52、包括考勤项目的管理、奖惩措施的制定和奖惩指标的量化定义。 4.用静态图和交互图对系统的特征进行描述。其中，用类图描述系统的静态特征。用交互图描述系统的动态特征。交互图描述用例如何实现对象之间的交互，用于建立系统的动态行为模型。在分析和绘制了用例图之后，对主要的用例交互行为的分析是有必要的，可以更清楚地理解用例的行为，进一步调整用例视图，确定问题的解决方案。交互图有两种：顺序图和协作图。顺序图偏重予描述对象的先后顺序，协作图偏重于描述对象问的上下级关系。UML顺序图表现了对象问消息传递的时间顺序，功能实现的时间顺序，在这个顺序图中，有个对象；考试学生、考勤机、登记考勤窗口、部门主管、登记请假窗口

53、、登记加班窗口。刷卡考勤的流程如下：单位员工首先通过考勤机刷卡考勤，考勤机然后将数据传送到登记考勤窗口。反映了学生与各个对象类之间的交互过程。4 系统设计4.1 基于RFID系统硬件体系结构4.1.1 硬件体系结构本系统采用C/S结构，运行在Intranet内，其工作过程是，由人事管理员通过发卡机给每一位学生发放RFID卡，学生老师刷卡考勤后，运行在计算机中的考勤管理软件对从考勤机上下载的数据进行相应的处理、存储。需要报表时，通过查询得到相应的考勤报表，并实现打印输出。考勤机完成的考勤记录工作，并可以随时接收上位机下传的命令，以及做出相应的响应。硬件体系结构如图4-1所示： 图4-1基于RFI

54、D系统的硬件体系结构图4.1.2 基于Client/Server结构的系统构架Client/Server（客户机，服务器）结构是近几年非常受欢迎的一种分布式计算模式，它的优势在于广泛地采用了网络技术，将系统中的各部分任务分配给分布在网络上的担任不同角色的计算机，它把较复杂的计算和管理任务交给网络上的服务器(Server)，而把一些频繁与用户打交道的任务交给前端客户机(Client)。通过这种结构完全实现了网络上信息资源的共享。， Client/Server系统中，将应用程序分为两大部分：一部分是由多个用户共享的信息与功能，这部分称为服务器部分；另一部分是为每个用户所专有，称为客户部分。客户部分

55、负责执行前台功能，如管理用户接口、数据处理和报告请求等。而服务器部分执行后台服务，如管理共享外设、控制对共享数据库的操纵，接受并应答客户机的请求等。这种体系结构将一个应用系统分成两大部分，由多台计算机分别执行，使它们有机的结合在一起，协同完成整个系统的应用，从而达到系统中软、硬件资源最大限度的利用。Client/Server应用系统基本运行关系体现为：“请求/响应”的应答模式。每当用户需要访问服务器时就由客户机发出“请求”，服务器接受“请求”并“响应”，然后执行相应的服务，把执行结果送回给客户机，由它进一步处理后再提交给用户。每当前台工作站有数据请求的时候，Client端只要将请求发给Serv

56、er端，而Server端在处理完请求之后，只是把结果返回给Client端。实际上在网络中传输的只有SQL语句和结果数据。同时，Client端负责友好的界面与用户交互。而Server端专门负责数据库的操作、维护，提高了整个系统的吞吐量和响应时间州。在Client/Server结构模式下进行MIS系统的设计具有如下一些特点。1.系统的联机事务能力大大提高：系统合理的划分数据和功能，均衡分配Client和Server上的负载，减少网络传输，能为联机事务处理提供较高的事务吞吐量，较短的响应时间，并且增加用户数量。2.系统的安全性增强：由于在采用Client/Server结构的MIS中，数据的各种操作和维护都在Server端进行，而用户在Client端根据授权来使用Server端的数据这样为数据提供了强有力的安全保证。同时对数据的可靠性管理以及维护也带来了方便系统的开放性和可扩充性增强。4.2 RFID读卡器、发卡机、IC卡的选型系统所需要的RFID设备应当包括两部分，读写器和师生射频识别卡。需要读写器实现准确可靠读取RFID卡封闭系统内信息，并送入计算机