基于RFID的员工考勤应用系统.doc
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1、摘要摘 要 随着电子信息技术的发展,智能卡(IC卡)在生活中随处可见。而射频识别卡(简称射频卡、RFID卡)正逐渐取代传统的接触式IC卡,成为智能卡领域的新潮流。RFID卡由于成功结合了射频识别技术和IC卡技术,解决了无源(卡内无电池)和免接触的难题,因此,具有磁卡和接触式IC卡不可比拟的优点。本文设计了一个基于RFID的员工考勤应用系统,以目前的现有射频识别技术,在Microsoft .NET Framework SDK v2.0的环境下,利用Microsoft SQL Server 2005作为数据库,选用C#可视化编程,实现了信息管理,考勤管理,用户管理,射频卡管理,查询管理,数据库管理
2、,系统管理等功能模块。本文介绍了我的上述研究开发工作,详细描述了基于RFID的员工考勤应用系统的分析、设计过程及实现方法。关键字:考勤应用系统,RFID,C#,Microsoft SQL Server 2005ABSTRACT As electronic information technology development, the smart card (IC) in life are everywhere. And RFID card (hereinafter referred to as rf card, RFID card) are gradually replace traditio
3、nal non-contact smart IC card, become the new trend in field. RFID card because managed to combine the RFID technology and IC technology, solve the CARDS without source (without battery) and contactless problem, therefore, is magnetic card and non-contact IC card incomparable advantages. This articl
4、e is designed based on RFID student attendance applications, in order to present the existing radio frequency identification technology in Microsoft. NET Framework SDK v2.0 environment, using Microsoft SQL Server 2005 as the database, select Visual C # programming, Realize the information management
5、, attendance management, user management, radio frequency card management, inquires the management, database management, system management function module.This article describes the research and development of my work, a detailed description of student attendance based on RFID application system ana
6、lysis, design and implementation methods.KEY WORDS:attendance applications, RFID,C#,Microsoft SQL Server 2005目 录第1章 概 述111 RFID介绍112 国内外RFID技术研究现状与发展趋势313 课题研究的目的和意义8第2章 系统开发环境与运行环境821 开发环境822 运行环境923 相关技术923 1 .NET平台923 2 C#语言1123 3 SQL Server 2005数据库12第3章 系统设计1331 系统功能设计1332 数据库设计1432. 1 数据库设计概述14
7、322 系统结构总图1632. 3 数据库概念设计1732. 4 数据库详细设计19第4章 详细设计244、1 考勤系统功能描述244、2 系统模块设计304.3 公共模块设计34第5章 系统实现355、1 登录模块的实现355、2 系统主界面的实现375、3 信息管理的实现385、4 系统管理模块的实现395、5 考勤管理的实现405、6 射频卡管理的实现415、7 查询管理的实现415、8 公共类设计41第6章 测试456、1 人工考勤的测试466、2 智能考勤的测试47第7章 难度与对策48第8章 结论52参考文献53致 谢542011届计算机科学与技术专业毕业设计(论文)第1章 概 述
8、11 RFID介绍RFID(Radio Frequency Identification)即射频识别技术,又称电子标签、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.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。RFID技术可识别高速用动物体,并可同时识别多个标签,操作快捷方便。RFID是一种简单的无线系统,只有两个基本器件,该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个阅读器和很多标签组成。RFID的基本组成部分:(1) 、RFID标签:RFID标签俗称电子标签,也称为应答器(
9、Tag,Transponder, Responder),根据工作方式可分为主动式(有源)和被动式(无源)两大类。当RFID标签进入读写器的作用区域,就可以根据电感耦合原理(近场作用范围内)或电磁反向散射耦合原理(远场作用范围内)在标签天线两端产生感应电势差,并在标签芯片通路中形成微弱电流,如果这个电流强度超过一个阈值,就将激活RFID标签芯片电路工作,从而对标签芯片中的存储器进行读/写操作,微控制器还可以进一步加入诸如密码或防碰撞算法等复杂功能。RFID标签芯片的内部结构主要包括射频前端、模拟前端、数字基带处理单元和EEPROM存储单元四部分。(2) 、阅读器:阅读器也称读写器、询问器(Rea
10、der,Interrogator),是对RFID标签进行读/写操作的设备,主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。 读写器是RFID系统中最重要的基础设施,一方面,RFID标签返回的微弱电磁信号通过天线进入读写器的射频模块中转换为数字信号,再经过读写器的数字信号处理单元对其进行必要的加工整形,最后从中解调出返回的信息,完成对RFID标签的识别或读/写操作;另一方面,上层中间件及应用软件与读写器进行交互,实现操作指令的执行和数据汇总上传。在上传数据时,读写器会对RFID标签原子事件进行去重过滤或简单的条件过滤,将其加工为读写器事件后再上传,以减少与中间件及应用软件之间数据交换的流量,因此在很多
11、读写器中还集成了微处理器和嵌入式系统,实现一部分中间件的功能,如信号状态控制、奇偶位错误校验与修正等。(3) 、天线:天线(Antenna)是RFID标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通讯连接的设备。RFID系统中包括两类天线,一类是RFID标签上的天线,由于它已经和RFID标签集成为一体,因此不再单独讨论,另一类是读写器天线,既可以内置于读写器中,也可以通过同轴电缆与读写器的射频输出端口相连。目前的天线产品多采用收发分离技术来实现发射和接收功能的集成。天线在RFID系统中的重要性往往被人们所忽视,在实际应用中,天线设计参数是影响RFID系统识别范围的主要因素。(4) 、中间件:中
12、间件(Middleware)是一种面向消息的、可以接受应用软件端发出的请求、对指定的一个或者多个读写器发起操作并接收、处理后向应用软件返回结果数据的特殊化软件。中间件在RFID应用中除了可以屏蔽底层硬件带来的多种业务场景、硬件接口、适用标准造成的可靠性和稳定性问题,还可以为上层应用软件提供多层、分布式、异构的信息环境下业务信息和管理信息的协同。中间件的内存数据库还可以根据一个或多个读写器的读写器事件进行过滤、聚合和计算,抽象出对应用软件有意义的业务逻辑信息构成业务事件,以满足来自多个客户端的检索、发布/订阅和控制请求。 (5) 、应用软件:应用软件(Application Software)是
13、直接面向RFID应用最终用户的人机交互界面,协助使用者完成对读写器的指令操作以及对中间件的逻辑设置,逐级将RFID原子事件转化为使用者可以理解的业务事件,并使用可视化界面进行展示。RFID的工作原理:RFID的工作原理很简单,标签进入磁场后,接收阅读器发出的射频信号,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(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签);阅读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行相关数据处理。一套完整的RFID系统,是由阅读器(Reader)与电子标签(Tag)也就是所谓的应答器(Transp
14、onder)以及应用软件系统三部分组成,其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder,用以驱动Transponder电路将内部的数据送出,此时Reader便依序接收解读数据,送给应用程序做相应的处理。12 国内外RFID技术研究现状与发展趋势RFID射频识别技术实际上是一项较早的技术,在20世纪60年代的时候,RFID射频识别技术的理论已经得到发展,并且开始了一些尝试性的应用。20世纪90年代起,这项技术进入商业应用阶段。经过多年的发展,13.56MHz以下的RFID技术已相对成熟,目前业界最关注的是位于中高频段的RFID技术,特别是860MHz-960MHz(
15、UHF超高频段)的远距离RFID技术发展最快1。表1 RFID技术发展的历程时期发展情况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技术与产品研发处于一个大发展时期,各种RFID技术测试得到加速,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,各种封闭系统应用开始出现。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。2001-现在标准化问题日趋为人们所重视,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。从分类上看,
16、RFID技术根据电子标签工作频率的不同通常可分为低频系统(125kHz、134.2kHz),高频系统(13.56MHz),超高频(860MHz-960MHz)和微波系统(2.45GHz、5.8GHz)等。低频和高频系统的特点是阅读距离短、阅读天线方向性不强等,其中,高频系统的通讯速度也较慢。两种不同频率的系统均采用电感耦合原理实现能量传递和数据交换,主要用于短距离、低成本的应用中。超高频、微波系统的标签采用电磁后向散射耦合原理进行数据交换,阅读距离较远(可达十几米),适应物体高速运动,性能好;阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性,但该系统标签和读写器成本都比较高。表2 不同频段的电子标签性能
17、比较频段低频高频超高频微波135KHz13.56MHz900MHz左右2.45GHz通信方式电感藕合方式电磁发射方式主要通途畜牧业,门禁支付物流管理、制造业交通管制读取距离10cm1m10m左右2m左右使用区域美国多多多多欧洲多多较少多日本多多很少多根据电子标签供电方式的不同,电子标签又可分为无源标签(Passive Tag)、半有源标签(Semi-Passive Tag)和有源标签(Active Tag)三种。 无源电子标签不含电池,它接收到读写器发出的微波信号后,利用读写器发射的电磁波提供能量,无源标签一般免维护,重量轻、体积小、寿命长、较便宜,但其阅读距离受到读写器发射能量和标签芯片功能
18、等因素限制; 半有源标签内带有电池,但电池仅为标签内需维持数据的电路或远距离工作时供电,电池能量消耗很少; 有源标签工作所需的能量全部由标签内部电池供应,且它可用自身的射频能量主动发送数据给读写器,阅读距离很远(可达30米),但寿命有限,价格昂贵。 国外现状从全球的范围来看,美国政府是RFID应用的积极推动者,在其推动下美国在RFID标准的建立、相关软硬件技术的开发与应用领域均走在世界前列。欧洲RFID标准追随美国主导的EPCglobal标准。在封闭系统应用方面,欧洲与美国基本处在同一阶段。日本虽然已经提出UID标准,但主要得到的是本国厂商的支持,如要成为国际标准还有很长的路要走。RFID在韩
19、国的重要性得到了加强,政府给予了高度重视,但至今韩国在RFID的标准上仍模糊不清。目前,美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非等国家均有较为成熟且先进的RFID产品。从全球产业格局来看,目前RFID产业主要集中在RFID技术应用比较成熟的欧美市场。飞利浦、西门子、ST、TI等半导体厂商基本垄断了RFID芯片市场;IBM、HP、微软、SAP、Sybase、Sun等国际巨头抢占了RFID中间件、系统集成研究的有利位置;Alien、ntermec、Symbol、Transcore、atrics、mpinj公司则提供RFID标签、天线、读写器等产品及设备。国内现状相较于欧美等发达国家或地区,我国在R
20、FID产业上的发展还较为落后。目前,我国RFID企业总数虽然超过100家,但是缺乏关键核心技术,特别是在超高频RFID方面。从包括芯片、天线、标签和读写器等硬件产品来看,低高频RFID技术门槛较低,国内发展较早,技术较为成熟,产品应用广泛,目前处于完全竞争状况;超高频RFID技术门槛较高,国内发展较晚,技术相对欠缺,从事超高频RFID产品生产的企业很少,更缺少具有自主知识产权的创新型企业。从产业链上看,RFID的产业链主要由芯片设计、标签封装、读写设备的设计和制造、系统集成、中间件、应用软件等环节组成。目前我国还未形成成熟的RFID产业链,产品的核心技术基本还掌握在国外公司的手里,尤其是芯片、
21、中间件等方面。中低、高频标签封装技术在国内已经基本成熟,但是只有极少数企业已经具备了超高频读写器设计制造能力。国内企业基本具有RFID天线的设计和研发能力,但还不具备应用于金属材料、液体环境上的可靠性RFID标签天线设计能力。系统集成是发展相对较快的环节,而中间件及后台软件部分还比较弱。发展趋势就技术而言,在未来的几年中,RFID技术将继续保持高速发展的势头。电子标签、读写器、系统集成软件、公共服务体系、标准化等方面都将取得新的进展。随着关键技术的不断进步,RFID产品的种类将越来越丰富,应用和衍生的增值服务也将越来越广泛。RFID芯片设计与制造技术的发展趋势是芯片功耗更低,作用距离更远,读写
22、速度与可靠性更高,成本不断降低。芯片技术将与应用系统整体解决方案紧密结合。RFID读写器设计与制造的发展趋势是读写器将向多功能、多接口、多制式、并向模块化、小型化、便携式、嵌入式方向发展。同时,多读写器协调与组网技术将成为未来发展方向之一。RFID技术与条码、生物识别等自动识别技术,以及与互联网、通信、传感网络等信息技术融合,构筑一个无所不在的网络环境。海量RFID信息处理、传输和安全对RFID的系统集成和应用技术提出了新的挑战。RFID系统集成软件将向嵌入式、智能化、可重组方向发展,通过构建RFID公共服务体系,将使RFID信息资源的组织、管理和利用更为深入和广泛。 RFID的特点: RFI
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