Ｉ 第］５卷第ｌ己期 己口Ｉ ７年Ｉ己月 应用天地 基于ＳＴＭ３２和Ｃ＃的学生考勤系统设计＊ 吴海龙柏正尧武 （云南大学信息学院昆明６５０５００） 摘要：学生考勤是培养学生良好学习行为习惯和提高学生自学能力的重要举措，传统纸质版签到考勤方式存在代签弊端， 为提高学生素质建设良好学风提出了基于ＳＴＭ３２的便捷课堂考勤系统。考勤系统首先利用电容式指纹传感器进行指纹采 集，然后将采集的指纹与预先建好的指纹数据库中指纹信息对比，并将最终匹配结果通过蓝牙上传至上位机考勤管理系统， 考勤管理系统将学生考勤情况存入ｓＱＬ数据库。与传统的考勤系统相比体积小、功耗低、更加便携的特点，经过实验测试，该 考勤系统达到设计要求，在高校学生考勤管理中有一定的价值。 ． 关键词：ＳＴＭ３２Ｆ１０３；指纹识别；考勤；ＳＱＬ数据库；蓝牙 中图分类号：ＴＰ３９１ ＴＮ９１９ 文献标识码：Ａ 国家标准学科分类代码：５１０．４０３０ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｌａｓｓｒｏｏｍ ａｔｔｅｎｄａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＴＭ３２ ａｎｄ Ｃ＃ Ｗｕ Ｈａｉｌｏｎｇ Ｂａｉ Ｚｈｅｎｇｙａｏ Ｗｕ Ｗｅｎｑｉａｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙｕｎｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０５００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔｕｄｅｎｔ ａｔｔｅｎｄａｎｃｅ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅａｓｕｒｅ ｔＯ ｃｕｌｔｉｖａｔｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｇｏｏｄ ｌｅａｒｎｉｎｇ ｈａｂｉｔｓ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ ｓｅｌｆ—ｌｅａｒｎｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｗａｙ ｏｆ ｓｉｇｎ ｉｎ ｉｓ ｗｒｉｔｅ ｏｎ ｐａｐｅｒ，ｉｔ ｍｉｇｈｔ ｂｅ ｃｈｅｃｋｉｎｓ－ｂｙ－ｐｒｏｘｙ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔＯ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ａｎｄ ｂｕｉｌｄ ｆｌ ｇｏｏｄ ｓｔｙｌｅ ｏｆ ｓｔｕｄｙ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｃｌａｓｓｒｏｏｍ ａｔｔｅｎｄａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＴＭ３２．Ｔｈｅ ａｔｔｅｎｄａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ｆｉｒｓｔ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ ｓｅｎｓｏｒ ｆｏｒ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｃｏｒｎ— ｐａｒｅｓ ｔｈｅ ａｃｑｕｉｒｅｄ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ ｄａｔａｂａｓｅ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｕｐｌｏａｄｓ ｔｈｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔ ｔＯ ｔｈｅ ｈｏｓｔ ｃｏｍｐｕｔｅｒ＇ｓ ａｔｔｅｎｄａｎｃｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｂｙ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｏｒｅｓ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ａｔ— ｔｅｎｄａｎｃｅ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ＳＱＬ ｄａｔａｂａｓｅ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｉｍｅ ａｎｄ ａｔｔｅｎｄａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｓｍａｌｌ ｓｉｚｅ，ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎ— ｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｍｏｒｅ ｐｏｒｔａｂｌｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ．Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅｓｔ，ｔｈｅ ａｔｔｅｎｄａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ， ｗｉｔｈ ｇｒｅａｔ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ ｉｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｓｔｕｄｅｎｔｓ’Ａｔｔｅｎｄａｎｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＴＭ３２Ｆ１０３；ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ；ａｔｔｅｎｄａｎｃｅ；ＳＱＬ ｄａｔａｂａｓｅ；Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ０ 引 言 出了基于ＲＦＩＤ技术的考勤系统；方巍等人 设计了基于 Ａｎｄｒｏｉｄ的云考勤系统，国外研究人员ＳＯＹＥＭＩ 、 本科生课堂考勤和学生自习是高校学风建设的重要 ＰＲＡＴＩＭＡ Ｍ．Ｐ．等人【４］开发了基于指纹识别技术的高 内容，也是学校正常教学的必要环节，意在培养学生良好 等院校考勤管理系统。但基于ＲＦＩＤ技术刷卡考勤系统 的自主学习能力和团队协作能力，促进学生身心素质全面 但仍然不可避免存在他人代为考勤的情况，远程考勤系统 发展，现有很多高校已经将晚自习考勤纳入学生综合素质 和高校考勤管理系统虽然具有可远程管理的优势，但是也 测评办法。传统的晚自习签到采用纸质版签名方式考勤， 有考勤机不可便携的缺陷，在不同地点实施考勤较为困 但仅靠签名考勤的方式会出现严重的代签情况，不但降低 难，难以实现适应于多种环境下的考勤要求。 了学生自习的积极性同时也失去了考勤的意义。 结合本校的本科生课堂考勤和晚自习考勤实际情况 随着传感器技术和微控制器技术的快速发展，为了解 和具体要求，设计了基于ＳＴＭ３２的考勤系统 ］，指纹识别 决学生考勤耗时的问题。国内研究人员蔡振宇等人 提 的硬件部分采用以杭州城章科技有限公司的Ｒ３０１指纹传 收稿日期：２０１７—０７ ＊基金项目：国家自然科学基金委员会一中国科学院天文联合基金项目（Ｕ１２３１１２２）、云南大学第８届研究生科研创新项目资助 中国科技核心期刊 国外电子测量技术一１１３— 应用天地 感器，实现学生指纹信息采集、识别、录入。软件部分采用 Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ ２０１５ Ｃ＃实现了考勤管理系统设计 。 己口ｌ ７年Ｉ己月 第］５卷第１己期—一为使ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６核心处理器能够拥有正常工作 电压，将５ Ｖ的电压降压至３．３ Ｖ为核心处理器供电，如 图３所示，采用ＡＳＭｌｌｌ７—３．３将５ Ｖ电压降压至３．３ Ｖ。 Ｕ２ ｌ总体方案设计 以学校课堂考勤和晚自习考勤的实际情况为出发点， 本科生课堂考勤有学习委员打考勤和任课教师考勤两种 形式，晚自习采用班委组织考勤和值班辅导员查考勤两种 措施，学生需要在规定的时间内签到、签退。所以本文设 ＋５ Ｖ ＧＮＤ ： 计的学生考勤系统是结合了学校本科生考勤规定的实际 情况进行设计的，考勤系统的组成包括指纹识别硬件电 图３ ３．３ Ｖ稳压电路 路 。 和ＰＣ端上位机考勤管理系统 两部分组成，该 系统的整体结构如图１所示。指纹传感模块采集数据经 过ＳＴＭ３２微处理器处理后通过蓝牙通信模块将数据传输 至上位机处理，上位机接收到硬件电路采集的信息进行相 应的处理并将数据存储在ｓＱＬ数据库。 ｒ ………………………＿１ 电源 考 图１学生考勤系统整体结构 ２硬件设计 硬件电路部分包括电源、指纹传感模块、 ＳＴＭ３２Ｆ１Ｏ３ＺＥＴ６核心芯片、蓝牙模块。硬件电路中的电 源需要为指纹传感模块、ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６、蓝牙模块同 时供电，而指纹传感模块与蓝牙模块的工作电压均为 ＋５ Ｖ，ＳＴＭ３２Ｆ１Ｏ３ＺＥＴ６核心处理器的工作电压为 ３．３ Ｖ，所以为了系统能够正常工作需要同时产生５ Ｖ和 ３．３ Ｖ的电压。本文设计的系统采用３．７ Ｖ的锂电池作 为电源供电，需要将３．７ Ｖ电压升压至５ Ｖ为蓝牙模块和 指纹传感模块供电，同时也要将５ Ｖ的电压降压为３．３ Ｖ 为核心处理器供电。如图２所示，采用ＣＳ５１７１芯片将 ３．７ Ｖ升压至５ Ｖ。 ＧＮＤ ＋５ Ｖ ＧＮＤ 图２ ３．７ Ｖ升５ Ｖ升压电路 １ １４一国外电子测量技术 ｓＴＭ３２Ｆ１Ｏ３ｚＥＴ６具有丰富的通信接口，本文设计的 系统利用通用同步／异步串行接收／发送器（ＵＳＡＲＴ）进行 信息交互。如图４所示，蓝牙模块与ＳＴＭ３２核心处理器 之间通过ＵＳＡＲＴ１进行信息交互，其主要作用是将指纹 传感模块采集的数据通过蓝牙将信息上传。指纹传感模 块（如图５所示）依然采用ＵＳＡＲＴ２将指纹传感模块与核 心处理器之间连接，进行实时信息交互，实现接收管理系 统操作指令和信息上传功能。 ＶＣＣ ＲＸ ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ ＴＸ ＧＮＤ 图４蓝牙模块电路原理 ＶＣＣ ＲＸ 指纹传感模块 Ｔｘ ＧＮＤ 图５指纹传感模块电路原理 ３ 软件设计 考勤管理系统利用Ｖｉｓｕａｌ Ｓｔｕｄｉｏ ２０１５平台Ｃ＃语言 编程实现。考勤管理系统主要有学生指纹信息采集和学 生考勤两部分功能。学生指纹信息采集流程如图６所示， 首先打开串口接收蓝牙数据，接下来获取指纹传感器上面 的指纹信息，通过两次采集合并成特征值形成模板，并将 学生信息写入ＳＱＩ 数据库后完成指纹采集，如图７所示， 录入指纹后数据库中就可存在学生的基本信息，为了方便 管理和维护采集指纹后指纹录入数据库中存在指纹编号 和学生学号信息。 学生考勤流程如图８所示，首先打开蓝牙串口接收和 发送数据，接下来在管理系统选择签到或签退后开始考 勤，如若选择签到功能则会将考勤时间信息写入考勤数据 库中的签到时间列，若选择签退功能则会将考勤时间信息 写入考勤数据库中的签退时间列。 学生考勤系统设计实现了指纹采集和考勤功能，在指 纹采集的过程中首先对输入学号做检测，若学生基本信息 中国科技核心期刊 己口Ｉ ７年Ｊ己月 第］５卷第１己期耱器 ０ 应用天地 ＰＣ２０１７０４０７２０４０…Ｓ—ｄｂｏ．ＦｉｎｇＥｎｔｅｒ ｘ■ ＦｉｎｑＮｕｍ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １Ｏ ＳｔｕｌＤ ２Ｏ１６１Ｏ６０（）ｏ１ ２Ｏ１６１Ｏ６０（）ｏ２ ２Ｏｌ６１Ｏ６０ｏｏ３ ２Ｏ１６１Ｏ６Ｏｏ（）４ ２０１６１Ｏ６０ｏｏ５ ２０１６１Ｏ６ｏｏｏ６ ２Ｏ１６１Ｏ６ｏＯＯ７ ２Ｏ１６１Ｏ６０ｏｏ８ ２０１６１ｏ６０００９ ２Ｏ１６１０６ｏｏ１Ｏ ７学生录入指纹数据Ｊ车 数据库中无该学生信息则无法录入指纹信息，避免＿ｒ录入 错误学生信息。同时系统在采集指纹时需要采集两次指 纹信息后才会生成特征模板．保证丁求人指纹信息的完繁 罔６ 学乍指纹信息采集流程 新，为后期考勤指纹特 配夯实基础。 ｌＮ ８－学，Ｉ－弓勤流程 ４实验测试分析 通过硬件电路设汁、数据库搭建一Ｌ位机管理软件编 写３个部分完成了学，卜号勤系统设汁。ＳＱＩ 数据库中搭 据采集后的数据库，当所有的学乍郜求人指纹后【ｌｒ以通过 ｄｂｏ．ＦｉｎｇＥｎｔｅｒ数据库看到学生指纹求入情况。 学生信息 建了３个有关学 号勤数据库，其ｒｆ】包括存储学生基本信 皂、的数据库ｄｂｏ．Ｓｔｕｌｎｆ、学生考勤信息数据库ｄｂｏ． Ａｔｔｅｎｄａｎｃｅ、和指纹录入信息数据库ｄｂｏ．ＦｉｎｇＥｎｌｅｒ，数据 库的建立是弩勤管理系统的基本操作 为ｒ验“Ｅ学生考勤系统的性能， 先将学生基本信息 数据库巾添加了部分学， 的信息．接下来通过考勤管理系 统采集学，｝ 信息，在管理界面学牛信息部分输入学号和指 纹序号，点 指纹录入后请学生将予指按在指纹传感器 Ｌ．两次录入皆显示成功后方可放｝，图９所爪为学生指 学号 ２ｏｉａ１０ ６０００１ 一 指纹序号ｉ Ｉ¨…… …一 第一次成功后匪 第二ｊ欠成功一匝 ９， ：生指纹采集 学生考勤部分试验首先打丌 ｆ｛ｒ＝】，波特 瞽设置为 １ １５ ２００，在打卡操作处选择签到或抨签退后点．｝ 开始打 卡即町实现学生考勤。如图１０所永， 先选中掺刮选项． 纹录入成功的结果，第３节图７巾已经进行了学生指纹数 中 科技核心期刊 外电子测 技术 １ １５ 应用天地 己口Ｉ ７年Ｉ己月 第３５卷第ｌ己期一ｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｏ— ［３］ Ｓ（）ＹＥＭＩ Ｊ．Ｄｅｖｅｌｍｅｔｒｉｃ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ ａｔｔｅｎｄａｎｃｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｅｒｔｉａｒｙ ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓ［－Ｃ－］．Ｉｓｔｅａｍｓ Ｍｕｌｔ ｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ １ｎ— ｎｏｖａｔｉｏｎｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｉｌｏｒｉｎ，２０ １ ６． ［４］ ＰＡＴＩＩ Ｍ Ｐ。ＫＨＡＣＨＡＮＥ Ａ，ＰＵＲＯＨＩＴ Ｖ．Ａ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ ａｔｔｅｎｄａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａ— ｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ，Ｐｒｉｖａｃｙ ａｎｄ Ｔｒｕｓｔ Ｍａｎａｇｅ ｍｅｎｔ（ＵＳＰＴＭ），２Ｏｌ６，５（４）：１１—１７． Ｅ５］ 夏旭承，程望斌，秦丽芳，等．指纹识别技术在学生考 勤系统中的应用研究［Ｊ］．电子技术，２０１６，４５（２）： 图１０学生考勤结果 ４４—４６． Ｅ６３ 毕雪芹，苏艳娟，王琪．嵌人式指纹识别系统的设计及 进行了１Ｏ次测试，图中界面右侧区域显示ｌＯ名学生已经 成功签到，签到时间也同步显示。接下来选择签退选项， 在本次签退的试验中仅有６人进行了签退操作，通过图ｌＯ 试验研究［Ｊ］．国外电子测量技术，２０１５，３４（２）：５０— ５３，８ｌ＿ ［７］ 杜军，马俊，周亚强．基于ＺｉｇＢｅｅ和ＧＰＲＳ的班级考 可见６名签退学生信息。为了验证签到、签退信息是否正 确，将图１Ｏ与１１进行对比发现数据完全一致，证明了本 勤系统设计［ｊ］．国外电子测量技术。２０１５，３４（９）： ８ｌ＿８７． 文设计的学生考勤系统具有较好的准确性。 王梦彤．一种机数据管理系统的设计 ［８３ 陈晨，与开发［Ｊ］．计算机应用与软件，２０１６，３３（１２）：３０—３３． ［９］ 李社蕾，徐嘉豪．便携式系统的设计与实现［Ｊ］． 信息系统工程，２０１６（２）：３４—３５． ［１０］ 杜新法，崔陆军．基于单片机的系统设计＿Ｊ］． 中原工学院学报，２Ｏ１６，２７（３）：３０—３３． 赵领．一种嵌入式指纹识别系统设计与实现［Ｊ］． ［１１］ 邓江洪，现代电子技术，２０１６，３９（６）：１２０－１２２． ［１２］ 何成飞，刘娟，易国华．基于ＭＳＰ４３０的移动智能考勤系 图１１学生考勤数据库 统设计与实现［Ｊ］．长江大学学报（自然科学版），２０１５，１２ （３１）：５６－５８，６． ５ 结 论 结合学校学生考勤要求的实际情况，设计了基于 ＳＴＭ３２和Ｃ＃的学生考勤系统。利用指纹识别技术实现 ［１ ３］ 黄吉兰．基于ａｎｄｒｏｉｄ平台学生考勤系统后台的设计 与实现［Ｊ］．软件，２０１７，３８（２）：６５—６７． ＦＩ的远程系统的 ［１４］ 彭小明，叶沽．基于３Ｇ／ＷＩ学生身份识别，通过考勤管理系统完成学生考勤工作，解 决了纸质版考勤的弊端，同时利用考勤系统可以直观地看 到学生考勤情况。不但简化了教务人员和辅导员的任务， 同时提高了学生课堂和晚自习出勤率，直接证明文本考勤 系统具有较强的实用性。 参考文献 设计与实现［Ｊ］．计算机应用与软件，２０１６，３３（５）： １０２—１Ｏ７． ［１５］ 苏龙杰，刘柏村，赵黎明．便携式信息管理系 统设计［Ｊ］．计算机测量与控制，２Ｏｌ７，２５（６）：１８１—１８４． 作者简介 吴海龙，１９９２年出生，硕士生，主要研究方向为信号 处理。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｙｎｗｈｌ＠１ ６３．ｃｏｒｎ ［１］ 蔡振字，金光，陈豪，等．基于Ａｎｄｒｏｉｄ和ＲＦＩＤ的智能 考勤系统应用与开发［Ｊ］．无线通信技术。２０１６，２５（３）： ５２—５６，６２． 柏正尧，１９６７年出生，工学博士，教授，主要研究方向 ［２］ 方巍，单滢滢，张俊杰．基于Ａｎｄｒｏｉｄ的云考勤系统设 计与实现［Ｊ］．计算机技术与发展，２０１６，２６（９）：６１—６４． 为信号处理、图像处理。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｂａｉｚｈｙ＠ｙｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ １１６一国外电子测量技术 中国科技核心期刊
