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基于單片機(jī)的課堂簽到系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

文章出處:http://m.overnightmodel.com 作者:雷金莉,張 偉,李永博   人氣: 發(fā)表時(shí)間:2011年11月18日

[文章內(nèi)容簡(jiǎn)介]:目的 為方便教師統(tǒng)計(jì)學(xué)生的出勤情況,設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)課堂簽到系統(tǒng)。方法 通過分析課堂簽到系統(tǒng)的功能,采用發(fā)光二極管和光敏二極管構(gòu)成了光電傳感器電路,完成學(xué)生學(xué)號(hào)的識(shí)別,以AT89C51 單片機(jī)、存儲(chǔ)器芯片和顯示器為核心來實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)。結(jié)果 給出了課堂簽到系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)圖和軟件設(shè)計(jì)流程圖。結(jié)論 該系統(tǒng)可以完成到課學(xué)生信息的統(tǒng)計(jì),同時(shí),也能統(tǒng)計(jì)出未到學(xué)生的信息,極大的提高了教師的工作效率。

    目前大多數(shù)高校里,大都采用大班(合班)上課,統(tǒng)計(jì)學(xué)生出勤成了教師的一大難題。針對(duì)這一問題,設(shè)計(jì)了一個(gè)課堂簽到系統(tǒng),以減輕教師的負(fù)擔(dān),提高上課效率。 

    1  系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 

    課堂簽到系統(tǒng)采用插卡的方法,系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。其中卡可以采用一些廢舊的電話卡或其它卡來制作。根據(jù)學(xué)生的學(xué)號(hào)在卡上打上與其對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制的孔,利用光電傳感器,將卡號(hào)轉(zhuǎn)化為學(xué)號(hào),送入單片機(jī)進(jìn)行識(shí)別、存儲(chǔ)和顯示,完成學(xué)生的簽到。另外,系統(tǒng)中還設(shè)置了顯示未到學(xué)生學(xué)號(hào)的功能。

    2  系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 

    課堂簽到系統(tǒng)的硬件部分可分為三大部分,即插卡部分、存儲(chǔ)部分和顯示部分。其中,插卡部分通過自制光電傳感器來實(shí)現(xiàn)卡號(hào)的采集,存儲(chǔ)部分采用常用的SRAM6264 來實(shí)現(xiàn),顯示部分采用單片機(jī)的串口驅(qū)動(dòng)LED 數(shù)碼管。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,單片機(jī)采用ATMEL 公司的AT89C51 單片機(jī),它是一種低功耗、高速的八位CMOS 芯片,片內(nèi)含有4 KB Flash ROM ,128 字節(jié)RAM ,工作電壓范圍為2 .7 ~ 6 V(實(shí)際使用+ 5 V 供電) ,32 條I/O 線,2 個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5 個(gè)中斷源等資源??梢院芊奖愕膶?shí)現(xiàn)鍵盤、顯示、A/D 轉(zhuǎn)換、D/A 轉(zhuǎn)換以及控制輸出接口。
 
    2 .1  插卡電路 

    插卡電路通過自制光電傳感器實(shí)現(xiàn)。為了節(jié)省成本,本系統(tǒng)中采用發(fā)光二極管和普通光敏二極管構(gòu)成了光電傳感器電路,電路圖如圖2 所示。由八個(gè)高亮發(fā)光二極管、普通光敏二極管和電阻構(gòu)成簡(jiǎn)單的光電傳感器。發(fā)光二極管和光敏二極管成對(duì)相向橫裝在有機(jī)玻璃插槽孔中。學(xué)生手持簽到卡上的預(yù)制孔與此插槽孔位置對(duì)應(yīng),用卡片上預(yù)制孔的組合形態(tài)構(gòu)成二進(jìn)制編碼(卡碼) 。電路中反向連接的光敏二極管與排阻用來產(chǎn)生單片機(jī)可識(shí)別的二進(jìn)制代碼,分壓電線與單片機(jī)P1 口八線相連。經(jīng)測(cè)試,在普通室內(nèi)燈光環(huán)境下,對(duì)應(yīng)無光照和有光照2 種情況,分壓點(diǎn)處的電壓變化分別在0 .2 V 以下和4 .6 V 以上,滿足單片機(jī)I/O 口的高低電平需要。 

    2 .2  存儲(chǔ)器電路 

    存儲(chǔ)器部分采用SRAM6264 芯片實(shí)現(xiàn),6264是8K8 位的靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片,該芯片與51單片機(jī)的連接電路簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),存儲(chǔ)空間最多可以存放8000 個(gè)學(xué)號(hào),足以滿足該系統(tǒng)的要求。電路如圖3 所示。

    2 .3  顯示電路 

    顯示電路在學(xué)生簽到時(shí)顯示簽到的學(xué)號(hào),并在簽到完成之后,循環(huán)顯示未到學(xué)生的學(xué)號(hào)。學(xué)生的學(xué)號(hào)通常只有后三位不同,所以本系統(tǒng)采用三位LED 數(shù)碼管來顯示,顯示接口是通過擴(kuò)展單片機(jī)的串行口來實(shí)現(xiàn)。采用8 位串入并出的移位寄存器74LS164 擴(kuò)展了三個(gè)級(jí)聯(lián)8 位并行輸出口,如圖4 所示。74LS164 的A 、B 為串行數(shù)據(jù)輸入端(RXD) ;Q0 ~ Q7 為并行數(shù)據(jù)輸出端;CLK為同步時(shí)鐘輸入端(TXD) ,為清除端;220 Ω 電阻為對(duì)應(yīng)LED 的限流電阻。 

    3  系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 

    課堂簽到系統(tǒng)是在應(yīng)用程序軟件控制下實(shí)現(xiàn)學(xué)生簽到功能。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)編制,系統(tǒng)控制軟件主要包括:主程序、LED 顯示子程序、讀卡和識(shí)別子程序、存儲(chǔ)學(xué)號(hào)子程序以及缺席者學(xué)號(hào)顯示子程序,主程序流程圖如圖5 所示。缺席者學(xué)號(hào)的顯示采用中斷方式實(shí)現(xiàn),中斷信號(hào)來源于外部事件的觸發(fā),在本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一個(gè)開關(guān),作為顯示未到學(xué)生學(xué)號(hào)的中斷信號(hào),當(dāng)開關(guān)閉合時(shí),循環(huán)顯示缺席者的學(xué)號(hào),中斷服務(wù)程序的流程圖如圖6 所示。

    本簽到系統(tǒng)制作成敗的關(guān)鍵是卡碼與學(xué)號(hào)能否一一對(duì)應(yīng)。在編制中,要想方便快捷的得到與卡碼對(duì)應(yīng)的學(xué)號(hào)使用查表的方法是當(dāng)然的選擇。一般講,八位二進(jìn)制代碼可以確定256 種 狀態(tài),去除全零這個(gè)無效態(tài)則最多可以用于總?cè)藬?shù)為255 個(gè)這對(duì)于一般的合班上課足夠了。 

    4  結(jié)論 

    本系統(tǒng)已經(jīng)完成實(shí)驗(yàn)調(diào)試,并能穩(wěn)定運(yùn)行。一次最多可考勤255 人。使用確定人數(shù)和學(xué)校統(tǒng)一學(xué)號(hào)時(shí),需提前在單片機(jī)中預(yù)置。若教學(xué)班自行編號(hào),則卡碼與片內(nèi)編碼一致,無需更改,可多班級(jí)﹑長(zhǎng)期反復(fù)使用。學(xué)生手持的卡片(簽到卡)沒有特殊要求,手頭的廢舊卡片(如電信卡)即可。廢物利用,既不用學(xué)生花一分錢,又符合綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)理念。該系統(tǒng)的硬件電路簡(jiǎn)單,所用的電子器件較少,故成本很低。

本文關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī),簽到系統(tǒng),系統(tǒng)設(shè)計(jì),傳感器
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