基于太陽能供電的打卡信息采集遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第1章緒論1.1研究目的及意義在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易和企業(yè)運(yùn)營全??球化、??信息化??、專業(yè)??化的背??景下，??越來越??多的個(gè)??體經(jīng)營??單位逐??步朝著??規(guī)?；??、標(biāo)準(zhǔn)??化和智??能化的??現(xiàn)代公??司模式??演化，??在正規(guī)??和標(biāo)準(zhǔn)??的企業(yè)??人事管??理中，??企業(yè)員??工的人??事組織??、考勤??記錄、??薪酬核??算、權(quán)??限管控??和流程??批復(fù)等??問題越??來越關(guān)??鍵地影??響著一??個(gè)企業(yè)??的運(yùn)行??效率、??經(jīng)營質(zhì)??量和發(fā)??展動(dòng)力??。隨著??計(jì)算機(jī)??技術(shù)和??通信技??術(shù)的融??合發(fā)展??，計(jì)算??機(jī)網(wǎng)絡(luò)??技術(shù)應(yīng)??運(yùn)而生??。由于??局域網(wǎng)??技術(shù)的??出現(xiàn)，??以及光??纖、高??速網(wǎng)絡(luò)??技術(shù)、??多媒體??網(wǎng)絡(luò)、??智能網(wǎng)??絡(luò)的不??斷成熟??，以??Int??ern??et??為代表??的互聯(lián)??網(wǎng)進(jìn)入??了千家??萬戶，??成為人??們?nèi)粘??生活的??一部分???；ヂ?lián)??網(wǎng)技術(shù)??的核心??價(jià)值就??是資源??共享，??人們可??以在任??何地點(diǎn)??，任何??時(shí)間，??訪問網(wǎng)??上的任??何資源??，這極??大的提??高了人??們的工??作效率??，也是??目前企??業(yè)信息??化、辦??公自動(dòng)??化的基??礎(chǔ)。企??業(yè)信息??化管理??的方法??和手段??也越來??越多樣??化、系??統(tǒng)化和??智能化??。企業(yè)??信息化??管理管??理系統(tǒng)??主要有??辦公自??動(dòng)化系??統(tǒng)（O??A）、??人事管??理系統(tǒng)??等方向??，其中??人事管??理系統(tǒng)??中的考??勤管理??系統(tǒng)，??因其與??企業(yè)員??工的密??切相關(guān)性，而逐漸成為越來越重要的一個(gè)系統(tǒng)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易和企業(yè)運(yùn)營全球??化、信??息化、??專業(yè)化??的背景??下，越??來越多??的個(gè)體??經(jīng)營單??位逐步??朝著規(guī)???；??標(biāo)準(zhǔn)化??和智能??化的現(xiàn)??代公司??模式演??化，在??正規(guī)和??標(biāo)準(zhǔn)的??企業(yè)人??事管理??中，企??業(yè)員工??的人事??組織、??考勤記??錄、薪??酬核算??、權(quán)限??管控和??流程批??復(fù)等問??題越來??越關(guān)鍵??地影響??著一個(gè)??企業(yè)的??運(yùn)行效率、經(jīng)營質(zhì)量和發(fā)展動(dòng)力。2021年，郭延平;楊賢云;華靖在《基于人臉識(shí)??別的考??勤打卡??系統(tǒng)的??應(yīng)用研??究》文??中就提??到手機(jī)??考勤系??統(tǒng)只需??要在手??機(jī)上安??裝一個(gè)??考勤軟??件，就??可以隨??時(shí)隨地??的將用??戶位置??傳到服??務(wù)器端??，并與??事先設(shè)??置的考??勤時(shí)間??和地點(diǎn)??相比較??，從而??判斷是??否考勤??成功。??由于不??受時(shí)間??和地點(diǎn)??的限制??，對(duì)規(guī)??范企業(yè)??管理，??提高工??作效率具有積極的作用。2019年，陳郁欣在《基于AppInventor小區(qū)出入打卡??系統(tǒng)設(shè)??計(jì)與應(yīng)??用》一??文中講??到當(dāng)前??現(xiàn)代企??業(yè)考勤??管理系??統(tǒng)發(fā)展??迅速，??隨著計(jì)??算機(jī)技??術(shù)、網(wǎng)??終技術(shù)??等一系??列現(xiàn)代??化技術(shù)??的發(fā)展??，考勤??管理系??統(tǒng)向著??自動(dòng)化??、網(wǎng)絡(luò)??化、智??能化的??方向不??斷發(fā)展??，基于??WE??B技??術(shù)的考??勤系統(tǒng)??，因其??不需要??外部設(shè)??備、維??護(hù)相對(duì)??簡單、??隨時(shí)隨??地訪問??而成為??現(xiàn)代企??業(yè)考勤??管理未來發(fā)展的主要方向。2019年，施秉旭在《基于單片機(jī)的太陽能電池??板自動(dòng)??跟蹤系??統(tǒng)的設(shè)??計(jì)》文??中講到??太陽能??電池可??以吸收??約8??0%的??太陽能??輻射[??3]，??但大多??時(shí)候其??中只能??20??%左右??的能量??能夠轉(zhuǎn)??化成電??能，多??余的熱??量則大??多數(shù)轉(zhuǎn)??化為熱??能，使??太陽能電池表面溫度升高。2020年，MakiVictoria在《Patents;"SystemsandMethodsforPlayingCardswithDigitalEnhancementsandElectronicInk"inPatentApplicationApprovalProcess》文章中提到從全球NFC技術(shù)水平上看，無??論在軟??件方面??還是在??硬件方??面，美??國均排??在世界??前列，??在生產(chǎn)??方面，??美國的??TI(??德州儀??器)、??INT??EL公??司在N??FC的??芯片設(shè)??計(jì)上投??入大量??的資金??，并得??到了很??大的發(fā)??展，研??發(fā)出性??能強(qiáng)大??的芯片??設(shè)計(jì)分??析軟件??，為芯??片的設(shè)??計(jì)及N??FC天??線的設(shè)??計(jì)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。2020年，KirschnerStanley在《Adaptingmachine-sortedpunchedcardsystemstohandsortingandcoding》文章中講到當(dāng)前巡更系統(tǒng)是??在RF??ID技??術(shù)下實(shí)??現(xiàn)的，??在巡更??系統(tǒng)的??打卡過??程中，??主要有??接觸式??和非接??觸式兩??種情況??，在非??接觸式??中，工??作人員??可以使用IC卡。2021年，NHall;RDJohnston在《Fieldidentificationofdicotyledons:Apunchedcardsystemfortheidentificationoffamilies》文中談到相對(duì)于歐美國家??，日本??是緊跟??其后的??，并在??NFC??標(biāo)準(zhǔn)上??有自己??的制定??方式，??并且不??甘示弱??，在歐??美國家??搶占先??機(jī)的情??況下，??日本針??對(duì)不同??的行業(yè)??，發(fā)展??不同頻??率的產(chǎn)??品，在??NFC??技術(shù)上??獨(dú)占鰲??頭。在??NFC??的技術(shù)??發(fā)展上??主要是??發(fā)達(dá)國??家起著??主導(dǎo)作??用，其??他國家??比如韓??國、印??度、南??非也有??NFC??的應(yīng)用??，但是??在技術(shù)??的貢獻(xiàn)??上，還??是和歐??美、日??本有一??定的差??距與歐??美發(fā)達(dá)??國家相??比，我??國的N??FC技??術(shù)發(fā)展??較晚，??直到本??世紀(jì)初才逐漸推廣開來。綜合國內(nèi)外發(fā)展情況不難看出，目前，幾乎全球所有知??名的理??工科大??學(xué)院校??和主要??的科技??產(chǎn)業(yè)公??司都專??門組織??研究團(tuán)??隊(duì)和開??發(fā)團(tuán)隊(duì)??從事相??關(guān)的研??究和產(chǎn)??品開發(fā)??，可以??完善相應(yīng)的技術(shù)。1.3主要研究內(nèi)容1.閱讀相關(guān)文獻(xiàn)確定了設(shè)計(jì)功能和軟件硬件的選擇方案2.硬件部分采用STM32單片機(jī)3.設(shè)計(jì)采用KEIL5軟件平臺(tái)和C編程語言完成位軟件設(shè)計(jì)4.將系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行并成功實(shí)現(xiàn)5.實(shí)現(xiàn)的成果為實(shí)物第2章系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2.1設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)基于太陽能的打??卡信息??采集遠(yuǎn)??程傳輸??系統(tǒng)。??系統(tǒng)主??要包括??了傳感??器、蜂??鳴器、??燈光模??塊以及??核心單??片機(jī)、??太陽能??充電供??電模塊??、ST??M32??控制電??路、R??C52??2射頻??電路、??Zig??Bee??通信模??塊電路??、主站??系統(tǒng)。??太陽能??充電供??電模塊??用來給??整個(gè)系??統(tǒng)供電??，太陽??能電池??具有綠??色環(huán)保??、使用??壽命長??的特點(diǎn)??。NF??C射頻??電路，??用來將??數(shù)據(jù)傳??輸給S??TM3??2控制??電路進(jìn)??行處理??。GP??RS通??信模塊??電路，??用來將??采集到??的數(shù)據(jù)??通過無??線網(wǎng)絡(luò)??進(jìn)行傳??輸，同??時(shí)接受??主站系??統(tǒng)下發(fā)??給ST??M32??的指令??。ST??M32??控制電??路，用??來進(jìn)行??數(shù)據(jù)處??理和指??令的轉(zhuǎn)??發(fā)。主??站系統(tǒng)??，用來??接受采??集系統(tǒng)??傳輸過??來的數(shù)??據(jù)和對(duì)??采集系統(tǒng)下發(fā)指令。2.2功能需求分析2.2.1技術(shù)路線（1）硬件部分需要單片機(jī)STM32F103C8T6、傳感器、藍(lán)牙遠(yuǎn)程APP模塊（2）軟件平臺(tái)程序用keil5；（3）畫原理圖用AD；（4）編程語言用C語言；（5）光照檢測信號(hào)顯示查看。2.2.2預(yù)期結(jié)果作品展示，完成一個(gè)基于太陽能的打卡信息采集遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且該設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)的功能如下：系統(tǒng)采用ZigBee遠(yuǎn)程通信，電腦端上位機(jī)；系統(tǒng)可采集太陽能轉(zhuǎn)換為電能實(shí)現(xiàn)供電；下位機(jī)端，系統(tǒng)可識(shí)別卡號(hào)，顯示，并發(fā)送上位機(jī)；上位機(jī)端，接收到卡號(hào)，若是未在數(shù)據(jù)庫中的卡號(hào)，管理員可添加員工姓名、卡號(hào)等信息；上位機(jī)端，若接收到下位機(jī)刷的卡查找?guī)旌螅菃T工卡片，記錄打卡員工、打卡時(shí)間，完成打卡操作；上位機(jī)完成打卡操作后，發(fā)送下位機(jī)遠(yuǎn)程提示顯示，打卡成功；若下位機(jī)端刷的非員工卡片，屏幕提示非員工卡，蜂鳴器提示。2.3總體方案設(shè)計(jì)第一：理論知識(shí)準(zhǔn)備階段，理解設(shè)計(jì)課題，認(rèn)真研究課題所涉及到的內(nèi)容，能夠較好的掌握有關(guān)題目的知識(shí)；第二：確定系統(tǒng)各個(gè)模塊，理清各個(gè)模塊之間的關(guān)系，收集相關(guān)得到軟硬件資料；第三：規(guī)劃課題，確定系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，勾畫出大體系統(tǒng)框架并在結(jié)構(gòu)框架的基礎(chǔ)上提出原理框圖；第四：利用軟件完成硬件電路部分設(shè)計(jì)并畫出各部分電路圖，將系統(tǒng)部件通過接口電路集合在一起，并畫出電路圖；第五：根據(jù)系統(tǒng)控制過程完成軟件設(shè)計(jì)部分，繪制出主流程圖；第六：進(jìn)行模擬仿真，檢查系統(tǒng)是否能夠按照要求實(shí)現(xiàn)控制功能，整理論文。2.4單片機(jī)型號(hào)選擇圖2-4STM32F103C8T6原理圖STM32系列單片機(jī)是??一款高??性能，????功能??強(qiáng)????大的系????列??單片????機(jī)。??該????系列單????片??機(jī)常????被用??于????要求低????成??本、????高性??能????和低功????耗??的嵌????入式??應(yīng)????用程序????，??其在????功耗??和????集成方????面??也展????現(xiàn)出??良????好的性????能??。由????于其??便????捷的工????具??和簡????單的??結(jié)????構(gòu)并且????結(jié)??合了????強(qiáng)大??的????功能性????，??在業(yè)????界很??受????歡迎。????本??實(shí)驗(yàn)????采用的最小系統(tǒng)如圖2-4。主控制芯片選擇STM32F103C8T6，STM32F103C8T6是由意法半導(dǎo)體集??團(tuán)基于??STM??32系??列AR??MC??ort??ex-??M內(nèi)核??開發(fā)的??一款具??有64??KB的??程序存??儲(chǔ)器的??32位??微控制??器。其??工作時(shí)??需要2??V~3??.6V??的電壓和-40℃~85℃環(huán)境溫度。

表2-4單片機(jī)型號(hào)選擇1STM32STM32表示ARMCortex-M內(nèi)核的32位微控制器2FF代表芯片子系列3103103代表增強(qiáng)型系列4CR這一項(xiàng)代表引腳數(shù)，其中T代表36腳，C代表48腳R代表64腳，V代表100腳，Z代表144腳，I代表176腳58B這一項(xiàng)代表內(nèi)嵌Flash容量，其中6代表32K字節(jié)Flash，8代表64K字節(jié)Flash，C代表256K字節(jié)Flash，D代表384字節(jié)Flash，E代表512K字節(jié)Flash，G代表1M字節(jié)Flash6TT這一項(xiàng)代表封裝，其中H代表BGA封裝，T代表LQFP封裝，U代表VFQFPN封裝766這一項(xiàng)代表工作溫度范圍，其中6代表-40——85℃，7代表-40——105℃第3章系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是一種基于太陽能的打卡??信息采??集遠(yuǎn)程??傳輸系??統(tǒng)。系??統(tǒng)主要??包括了??傳感器??、蜂鳴??器、燈??光模塊??以及核??心單片??機(jī)、太??陽能充??電供電??模塊、??STM??32控??制電路??、RC??522??射頻電??路、Z??igB??ee通??信模塊??電路、??主站系??統(tǒng)。太??陽能充??電供電??模塊用??來給整??個(gè)系統(tǒng)??供電，??太陽能??電池具??有綠色??環(huán)保、??使用壽??命長的??特點(diǎn)。??NFC??射頻電??路，用??來將數(shù)??據(jù)傳輸??給ST??M32??控制電??路進(jìn)行??處理。??Zig??Bee??通信模??塊電路??，用來??將采集??到的數(shù)??據(jù)通過??無線網(wǎng)??絡(luò)進(jìn)行??傳輸，??同時(shí)接??受主站??系統(tǒng)下??發(fā)給S??TM3??2的指??令。S??TM3??2控制??電路，??用來進(jìn)??行數(shù)據(jù)處理和指令的轉(zhuǎn)發(fā)。主站系統(tǒng)，用來接受采集系統(tǒng)傳輸過來的數(shù)據(jù)和對(duì)采集系統(tǒng)下發(fā)指令。總體原理圖如下所示：圖3-1總體原理圖3.2系統(tǒng)的主要功能模塊設(shè)計(jì)3.2.1RC522射頻模塊設(shè)計(jì)MFRC522是一款高度集成的讀寫器，用于13.56MHz的非接觸式通信。MFRC522讀寫器支持ISO14443A/MIFARER模式。MFRC522的內(nèi)部發(fā)射機(jī)部分能夠驅(qū)動(dòng)??讀寫器??天線，??該天線??設(shè)計(jì)用??于與I??SO/??IEC??14??443??A/M??IFA??RE卡??和轉(zhuǎn)發(fā)??器通信??，而無??需額外??的有源??電路。??接收器??部分為??來自I??SOE??C1??444??3A/??MIF??ARE??兼容卡??和轉(zhuǎn)發(fā)??器的信??號(hào)提供??了解調(diào)??和解碼??電路的??穩(wěn)健和??高效的??實(shí)現(xiàn)。??數(shù)字部??分處理??完整的??SO/??IEC??14??443??A成幀??和錯(cuò)誤??檢測（??奇偶校??驗(yàn)和C??RC）??。MF??RC5??22支??持MI??FAR??E@C??las??sic??（例如??MIF??ARE??標(biāo)準(zhǔn)）??產(chǎn)品。??MFR??C52??2支持??使用M??IFA??RE的??非接觸??式通信??，雙向??傳輸速度更高，最高可達(dá)848kbit/s。采用PhilipsMFRC522原裝芯片設(shè)計(jì)讀卡電路，使用方便，成本低廉，適用于設(shè)備開發(fā)、讀卡器開發(fā)等高級(jí)應(yīng)用的用戶、需要進(jìn)行射頻卡終端設(shè)計(jì)/生產(chǎn)的用戶。本模塊可直接裝入各種讀卡器模具。模塊采用電壓為3.3V,通過SPI接口簡單的幾條線就可以直接與用戶任何CPU主板相連接通信,可以保證模塊穩(wěn)定可靠的工作、讀卡距離遠(yuǎn)。圖3-2-1RC522射頻模塊原理圖3.2.2ZigBee模塊設(shè)計(jì)圖3-2-2ZigBee模塊原理圖Zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)??協(xié)議。??根據(jù)這??個(gè)協(xié)議??規(guī)定的??技術(shù)是??一種短??距離、??低功耗??的無線??通信技??術(shù)。這??一名稱??來源于??蜜蜂的??八字舞??，由于??蜜蜂(??bee??)是靠??飛翔和??“嗡嗡??”(z??ig)??地抖動(dòng)??翅膀的??“舞蹈??”來與??同伴傳??遞花粉??所在方??位信息??，也就??是說蜜??蜂依靠??這樣的??方式構(gòu)??成了群??體中的??通信網(wǎng)??絡(luò)。其??特點(diǎn)是??近距離??、低復(fù)??雜度、??自組織??、低功??耗、高??數(shù)據(jù)速??率。主??要適合??用于自??動(dòng)控制??和遠(yuǎn)程??控制領(lǐng)??域，可??以嵌入??各種設(shè)??備。簡??而言之??，Zi??gBe??e就是??一種便??宜的，??低功耗??的近距??離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。ZigBee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無線數(shù)傳模塊??組成的??一個(gè)無??線數(shù)傳??網(wǎng)絡(luò)平??臺(tái)，十??分類似??現(xiàn)有的??移動(dòng)通??信的C??DMA??網(wǎng)或G??SM網(wǎng)??，每一??個(gè)Zi??gBe??e網(wǎng)絡(luò)??數(shù)傳模??塊類似??移動(dòng)網(wǎng)??絡(luò)的一??個(gè)基站??，在整??個(gè)網(wǎng)絡(luò)??范圍內(nèi)??，它們??之間可??以進(jìn)行??相互通??信;每??個(gè)網(wǎng)絡(luò)??節(jié)點(diǎn)間??的距離??可以從??標(biāo)準(zhǔn)的??75米??，到擴(kuò)??展后的??幾百米??，甚至??幾公里??;另外??整個(gè)Z??igB??ee網(wǎng)??絡(luò)還可??以與現(xiàn)??有的其??它的各??種網(wǎng)絡(luò)??連接。??例如，??你可以??通過互??聯(lián)網(wǎng)在??北京監(jiān)??控云南某地的一個(gè)ZigBee控制網(wǎng)絡(luò)。ZigBee網(wǎng)絡(luò)主要是為自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)??傳輸而??建立，??而移動(dòng)??通信網(wǎng)??主要是??為語音??通信而??建立；每個(gè)移??動(dòng)基站??價(jià)值一??般都在??百萬元??人民幣??以上，??而每個(gè)??Zig??Bee??"基站??"卻不??到10??00元??人民幣；每個(gè)??Zig??Bee??網(wǎng)絡(luò)??節(jié)點(diǎn)不??僅本身??可以與??監(jiān)控對(duì)??對(duì)象，??例如傳??感器連??接直接??進(jìn)行數(shù)??據(jù)采集??和監(jiān)控??，它還??可以自??動(dòng)中轉(zhuǎn)??別的網(wǎng)??絡(luò)節(jié)點(diǎn)??傳過來??的數(shù)據(jù)??資料;??除此??之外，??每一個(gè)??Zig??Bee??網(wǎng)絡(luò)節(jié)??點(diǎn)(F??FD)??還可在??自己信??號(hào)覆蓋??的范圍??內(nèi)，和??多個(gè)不??承擔(dān)網(wǎng)??絡(luò)信息??中轉(zhuǎn)任??務(wù)的孤??立的子節(jié)點(diǎn)(RFD)無線連接。ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度??、低功??耗、低??速率、??低成本??的雙向??無線通??訊技術(shù)??。主要??用于距??離短、??功耗低??且傳輸??速率不??高的各??種電子??設(shè)備之??間進(jìn)行??數(shù)據(jù)傳??輸以及??典型的??有周期??性數(shù)據(jù)??、間歇??性數(shù)據(jù)??和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。3.2.3蜂鳴器電路模塊設(shè)計(jì)蜂鳴器是一種小功率的發(fā)聲元件,采用直流電??壓供電??,被廣??泛應(yīng)用??于各種??各樣的??無線產(chǎn)??品中作??發(fā)聲器??件。蜂??鳴器主??要分類??有壓電??式蜂鳴??器、電??磁式蜂??鳴器，??各個(gè)又??有有源??和無源??之分。??電磁式??蜂鳴器??的工作??原理是??電磁感??應(yīng)原理??,即通??電導(dǎo)體??周圍會(huì)??有磁場??產(chǎn)生，??用一個(gè)??固定的??永久磁??鐵與通??電導(dǎo)體??產(chǎn)生磁??力推動(dòng)??固定在??線圈上??的鼓膜??。蜂鳴??器的工??作電流??一般較??大，而??單片機(jī)??的I/??0口輸??出的電??流較小??，所以??單片機(jī)??不能直??接驅(qū)動(dòng)??，本文??中采用??由三極??管構(gòu)成??的放大??電路來??驅(qū)動(dòng)蜂??鳴器發(fā)??音，選??用的三??極管型??號(hào)是P??NP三??極管C??901??2，而??且本設(shè)??計(jì)選用的蜂鳴器屬于有源蜂鳴器。圖3-2-3蜂鳴器電路模塊原理圖3.2.4太陽能充放電模塊設(shè)計(jì)太陽能充放電模塊是用于將太陽能轉(zhuǎn)換為可用電能，并將其存儲(chǔ)在電池中以供后續(xù)使用的系統(tǒng)。以下是太陽能充放電模塊的一般工作原理：太陽能收集：太陽能充電模塊使用太陽能電池板（光伏電池板）來收集太陽能。太陽能電池板中的光伏電池將陽光中的光能轉(zhuǎn)化為直流電能。充電控制：收集到的太陽能經(jīng)過太陽能電池板轉(zhuǎn)換為直流電能后，需要通過充電控制器進(jìn)行監(jiān)測和調(diào)節(jié)。充電控制器會(huì)檢測太陽能電池板的輸出電壓和電流，并根據(jù)充電需求對(duì)充電過程進(jìn)行控制。它可以確保電池以安全和高效的方式充滿，并防止過充電或過放電。儲(chǔ)能：充電控制器將直流電能輸送到電池中進(jìn)行儲(chǔ)存。電池充滿后，剩余的太陽能電能將繼續(xù)由充電控制器監(jiān)測，并可以選擇將其轉(zhuǎn)向其他用途，如供應(yīng)給其他設(shè)備或饋入電網(wǎng)。放電控制：在需要使用儲(chǔ)存的電能時(shí)，放電控制器會(huì)監(jiān)測電池的電壓和電流，并確保以穩(wěn)定和安全的方式將電能釋放出來。放電控制器可以防止電池過放電，從而保護(hù)電池的壽命和性能。電源管理：太陽能充放電模塊通常還包括電源管理電路，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定供電和能效。電源管理電路可能包括電壓穩(wěn)定器、電流保護(hù)器、過電流保護(hù)器等，以提供穩(wěn)定的電源和保護(hù)電池及其他組件免受異常電流或電壓的損害。通過這樣的工作原理，太陽能充放電模塊能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)換為電能，并將其儲(chǔ)存起來，以供后續(xù)使用。這種系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的、可再生的能源供應(yīng)，并在沒有外部電力供應(yīng)的情況下提供可靠的電力。該模塊的硬件電路，您需要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵組件和功能：太陽能電池板：選擇適當(dāng)?shù)奶柲茈姵匕逡詫⑻柲苻D(zhuǎn)換為電能。太陽能電池板應(yīng)具有足夠的功率和效率，以在日照條件下捕獲盡可能多的太陽能。充電控制器：使用充電控制器來監(jiān)測太陽能電池板的輸出電壓和電流，并控制電池的充電過程。充電控制器可以保護(hù)電池免受過充電或過放電的損害，并優(yōu)化充電效率。電池：選擇適當(dāng)類型和容量的電池用于儲(chǔ)存太陽能轉(zhuǎn)換的電能。常見的選擇包括鋰離子電池或鉛酸蓄電池，具體取決于系統(tǒng)的需求和預(yù)算。放電控制器：使用放電控制器來監(jiān)測電池的電壓和電流，并控制電池的放電過程。放電控制器可以防止電池過放電，并確保穩(wěn)定的輸出電源供應(yīng)。電源管理電路：設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)碾娫垂芾黼娐罚源_保系統(tǒng)的穩(wěn)定供電和能效。這可以包括電壓穩(wěn)定器、電流保護(hù)器和過電流保護(hù)器等。連接器和線纜：選擇合適的連接器和線纜，以連接太陽能電池板、充電控制器、電池和放電控制器等組件。確保選用質(zhì)量可靠的連接器和線纜，以提供良好的電氣連接和安全性。保護(hù)電路：為系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件添加保護(hù)電路，以防止電壓過高、過低、過流和短路等故障情況對(duì)系統(tǒng)和組件造成損害。

第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1軟件主流程圖當(dāng)全部系統(tǒng)軟件通電時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，系統(tǒng)可采集太陽能轉(zhuǎn)換為電能實(shí)現(xiàn)供電；下位機(jī)端可識(shí)別顯示卡號(hào)，并發(fā)送上位機(jī)端；若下位機(jī)端刷的非員工卡片，屏幕提示非員工，蜂鳴器提示。上位機(jī)端，接收到卡號(hào)，若是未在數(shù)據(jù)庫中的卡號(hào)，管理員可添加員工姓名、卡號(hào)燈信息；若接收到下位機(jī)刷卡信號(hào)，查找?guī)旌?，記錄打卡員工、打卡時(shí)間，完成打卡操作；上位機(jī)完成打卡操作后，發(fā)送下位機(jī)遠(yuǎn)程提示顯示，打卡成功。圖4-1系統(tǒng)軟件主流程圖4.2顯示模塊的軟件設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中需要系統(tǒng)信息。系統(tǒng)使用OLED液晶顯示數(shù)據(jù),單片機(jī)初始化完成后顯示屏?xí)詣?dòng)寫控制字，控制字為單片機(jī)中獲得的數(shù)據(jù)，隨后顯示出來。如圖為顯示模塊流程圖。圖4-2顯示模塊流程圖4.3ZigBee模塊的軟件設(shè)計(jì)ZigBee無線通信技術(shù)和藍(lán)牙無線通信技術(shù)相類似，都是短距離無線通信技術(shù)，但是藍(lán)牙無線通信技術(shù)存在許多的缺陷，如功耗大，復(fù)雜度高，通信距離短等，只適合家庭、個(gè)人使用。ZigBee技術(shù)的開發(fā)是為了滿足工業(yè)自動(dòng)化的需求，布局簡單，抗干擾，傳輸可靠，使用方便，低成本，通信距離從藍(lán)牙的10米開發(fā)從在空曠距離達(dá)數(shù)百米，室內(nèi)能50米左右。無線串口模塊為串口轉(zhuǎn)2.4G無線模塊，可以通過無線將兩個(gè)或者多個(gè)串口連接起來。串口發(fā)入模塊的數(shù)據(jù)會(huì)被模塊使用無線的方式發(fā)出，收到無線數(shù)據(jù)的模塊會(huì)將這個(gè)數(shù)據(jù)使用串口發(fā)出，在兩個(gè)設(shè)備上使用模塊，將兩個(gè)設(shè)備的串口連接起來。微控制器與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通信，根據(jù)連線結(jié)構(gòu)和傳送方式的不同，可以分為兩種：并行通信和串行通信。并行通信：指數(shù)據(jù)的各位同時(shí)發(fā)送或接收，每個(gè)數(shù)據(jù)位使用單獨(dú)的一條導(dǎo)線。傳輸速度快、效率高，但需要的數(shù)據(jù)線較多，成本高。串行通信：指數(shù)據(jù)一位接一位地順序發(fā)送或接收。需要的數(shù)據(jù)線少，成本低，但傳輸速度慢，效率低。圖4-3ZigBee模塊流程圖4.4RC522射頻模塊的軟件設(shè)計(jì)RC522射頻模塊是一種常用的射頻識(shí)別模塊，廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、門禁系統(tǒng)、智能卡等領(lǐng)域。下面是RC522射頻模塊的軟件設(shè)計(jì)流程：硬件連接：首先，將RC522模塊與控制器進(jìn)行正確的硬件連接。通常，RC522模塊需要連接到控制器的SPI總線，并配置相應(yīng)的引腳連接，如RST、SDA、MISO、MOSI、SCK等。引入庫文件：在編寫軟件之前，需要引入相應(yīng)的RC522庫文件。這些庫文件提供了與RC522模塊通信和操作的函數(shù)和方法。初始化模塊：在軟件中進(jìn)行RC522模塊的初始化，設(shè)置通信參數(shù)和模式。這包括初始化SPI總線、設(shè)置RC522模塊的工作頻率等。尋卡：通過調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)或方法，在軟件中發(fā)出尋卡指令，使RC522模塊開始尋找附近的射頻卡片。選卡：一旦找到卡片，可以使用選卡指令選擇特定的卡片進(jìn)行通信。這通常涉及卡片的序列號(hào)和密碼驗(yàn)證。數(shù)據(jù)交換：一旦成功選中卡片，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。通過讀取和寫入命令，可以從卡片中讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入卡片。關(guān)閉模塊：在軟件的最后，需要關(guān)閉RC522模塊，釋放資源并停止通信。圖4-4RC522射頻模塊流程圖4.5蜂鳴器模塊的軟件設(shè)計(jì)蜂鳴器模塊是一種常用的聲音輸出設(shè)備，廣泛應(yīng)用于警報(bào)系統(tǒng)、提醒功能等場景。下面是蜂鳴器模塊的軟件設(shè)計(jì)流程：硬件連接：首先，將蜂鳴器模塊與控制器進(jìn)行正確的硬件連接。通常，蜂鳴器模塊只需要連接到控制器的一個(gè)數(shù)字引腳即可。引入庫文件：在編寫軟件之前，需要引入相應(yīng)的蜂鳴器庫文件。這些庫文件提供了與蜂鳴器模塊交互的函數(shù)和方法。初始化模塊：在軟件中進(jìn)行蜂鳴器模塊的初始化，設(shè)置蜂鳴器引腳的工作模式和初始狀態(tài)。發(fā)出聲音：通過調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)或方法，控制蜂鳴器模塊發(fā)出特定的聲音。這通常涉及設(shè)置蜂鳴器引腳的電平或PWM（脈沖寬度調(diào)制）值來控制聲音的頻率和音量。控制聲音的時(shí)長：根據(jù)需要，可以使用延時(shí)函數(shù)或定時(shí)器來控制聲音的持續(xù)時(shí)間。例如，可以使用延時(shí)函數(shù)使蜂鳴器在一定的時(shí)間內(nèi)發(fā)出聲音，然后停止。停止聲音：在需要停止聲音時(shí)，可以調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)或方法來使蜂鳴器模塊停止發(fā)出聲音。這通常是將蜂鳴器引腳的電平設(shè)置為適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，如高電平或低電平。關(guān)閉模塊：在軟件的最后，需要關(guān)閉蜂鳴器模塊，釋放資源并停止發(fā)聲。圖4-5蜂鳴器模塊流程圖4.6太陽能充放電模塊的軟件設(shè)計(jì)太陽能充放電模塊是一種用于太陽能充電和電池放電控制的設(shè)備。下面是太陽能充放電模塊的軟件設(shè)計(jì)流程：硬件連接：首先，將太陽能充放電模塊與控制器進(jìn)行正確的硬件連接。根據(jù)具體模塊的要求，通常需要連接太陽能電池板、電池和控制器，并配置相應(yīng)的引腳連接。引入庫文件：在編寫軟件之前，需要引入相應(yīng)的庫文件，這些庫文件提供了與太陽能充放電模塊交互的函數(shù)和方法。初始化模塊：在軟件中進(jìn)行太陽能充放電模塊的初始化，設(shè)置相關(guān)參數(shù)和模式。這可能包括設(shè)置充電電流、放電電流、電壓閾值等。太陽能充電控制：通過調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)或方法，控制太陽能充放電模塊進(jìn)行太陽能充電操作。這通常涉及監(jiān)測太陽能電池板的電壓和電流，根據(jù)預(yù)設(shè)條件判斷是否允許充電，并控制充電電流。電池放電控制：根據(jù)需要，可以調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)或方法，控制太陽能充放電模塊進(jìn)行電池放電操作。這可能涉及監(jiān)測電池的電壓和電流，根據(jù)預(yù)設(shè)條件判斷是否允許放電，并控制放電電流。充放電狀態(tài)監(jiān)測：可以通過讀取太陽能充放電模塊的狀態(tài)寄存器或調(diào)用相關(guān)函數(shù)，監(jiān)測充放電的狀態(tài)，例如當(dāng)前充電電流、放電電流等。充放電保護(hù)：根據(jù)需要，可以在軟件中實(shí)現(xiàn)充放電保護(hù)機(jī)制。例如，當(dāng)電池電壓低于一定閾值時(shí)，自動(dòng)停止放電以保護(hù)電池。關(guān)閉模塊：在軟件的最后，需要關(guān)閉太陽能充放電模塊，釋放資源。圖4-6太陽能充放電模塊流程圖

第5章系統(tǒng)測試5.1系統(tǒng)實(shí)物圖圖5-1系統(tǒng)實(shí)物圖如圖5-1，為系統(tǒng)實(shí)物圖，NF??C射頻??電路，??用來將??數(shù)據(jù)傳??輸給S??TM3??2控制??電路進(jìn)??行處理??。GP??RS通??信模塊??電路，??用來將??采集到??的數(shù)據(jù)??通過無??線網(wǎng)絡(luò)??進(jìn)行傳??輸，同??時(shí)接受??主站系??統(tǒng)下發(fā)??給ST??M32??的指令??。ST??M32??控制電??路，用??來進(jìn)行??數(shù)據(jù)處??理和指??令的轉(zhuǎn)??發(fā)。主??站系統(tǒng)??，用來??接受采??集系統(tǒng)??傳輸過??來的數(shù)??據(jù)和對(duì)??采集系統(tǒng)下發(fā)指令。5.2測試原理圖5-2-1RC522射頻模塊如圖5-2-1，為RC522射頻模塊，用來刷卡，刷卡完成后，將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)顯示并記錄。當(dāng)沒有錄入到數(shù)據(jù)庫中的ID刷卡時(shí)，顯示屏顯示非員工卡，并且進(jìn)行聲光報(bào)警。圖5-2-2Zigbee模塊如圖5-2-2為ZigBee模塊，通過兩個(gè)ZigBee模塊完成上位機(jī)下位機(jī)通信。圖5-2-3OLED顯示模塊如圖5-2-3為OLED顯示模塊，用來顯示卡號(hào)。圖5-2-4電腦端上位機(jī)如圖5-2-4，為電腦端上位機(jī)。上位機(jī)可顯示當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間，并且顯示當(dāng)前刷卡的卡號(hào)和顯示當(dāng)前卡號(hào)的擁有者的工號(hào)（如圖5-2-5），完成遠(yuǎn)程打卡信息采集。上位機(jī)可以設(shè)置員工卡的工號(hào)、姓名及年齡，ID卡成為員工卡，設(shè)置成功后，再次刷卡，顯示打卡成功，不會(huì)進(jìn)行聲光報(bào)警，并將信息發(fā)送到上位機(jī)端進(jìn)行顯示和記錄。圖5-2-5員工打卡信息如圖5-2-5，為員工打卡信息，打卡成功后可顯示員工工號(hào)、姓名及年齡。圖5-2-6信息查詢?nèi)鐖D5-2-6，點(diǎn)擊查詢，可以查詢到剛才打卡的記錄。

第6章總結(jié)與展望6.1總結(jié)系統(tǒng)軟件的調(diào)試過程并不是一帆風(fēng)順，在調(diào)試過程中出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤。但在老師的輔導(dǎo)下，我總算發(fā)現(xiàn)了問題，并糾正了設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤和不科學(xué)的地區(qū)。設(shè)計(jì)方案中的問題和解決方法主要包含下面一些層面。(1)在功率模塊模擬仿真過程中，發(fā)現(xiàn)調(diào)試輸出值一直達(dá)不上設(shè)計(jì)規(guī)定。查驗(yàn)基本原理錯(cuò)誤后，發(fā)現(xiàn)電路板焊接時(shí)出現(xiàn)了一些技術(shù)問題，于是重新焊接。(2)應(yīng)用仿真軟件，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤代碼。然后調(diào)整，發(fā)現(xiàn)在啟用程序流程時(shí)，單片機(jī)沒有正常復(fù)位，在程序流程中添加復(fù)位程序流程后才獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。(3)在模擬仿真時(shí)，一直提醒存有邏輯錯(cuò)誤。盡管不危害效果的輸出，但在具體印刷制版過程中確實(shí)會(huì)危害電源電路。之后通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)信息發(fā)送錯(cuò)誤代碼表明時(shí)，未能分辨忙碌情況。之后在制定中添加忙碌情況分辨后，系統(tǒng)軟件工作中一切正常，數(shù)據(jù)信息口也沒有提醒邏輯錯(cuò)誤。6.2展望隨著全球?qū)沙掷m(xù)發(fā)展和綠色能源的日益關(guān)注，太陽能作為一種清潔、可再生的能源形式，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。在信息技術(shù)的快速發(fā)展下，遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)也變得越來越重要，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和監(jiān)測。基于太陽能供電的打卡信息采集遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是將太陽能和遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)結(jié)合，為企業(yè)和組織提供一種高效、可持續(xù)的打卡信息管理解決方案。首先，基于太陽能供電的打卡信息采集遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以利用太陽能電池板收集太陽能并轉(zhuǎn)化為電能。這種系統(tǒng)不依賴于傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)，減少了對(duì)非可再生能源的依賴，同時(shí)也避免了傳輸線路的故障和電力中斷對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行的影響。太陽能電池板可以安裝在辦公樓的屋頂或者其他合適的位置，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能來供給打卡信息采集設(shè)備和遠(yuǎn)程傳輸設(shè)備的運(yùn)行。其次，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的打卡信息采集和傳輸。通過在打卡設(shè)備上安裝傳感器和通信模塊，可以實(shí)時(shí)獲取員工的打卡信息，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行處理和存儲(chǔ)。這樣，企業(yè)和組織可以隨時(shí)獲取員工的打卡記錄，并進(jìn)行有效的管理和分析。此外，系統(tǒng)還可以與其他管理系統(tǒng)集成，例如人力資源管理系統(tǒng)或考勤系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更加高效的信息管理。第三，基于太陽能供電的打卡信息采集遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有可持續(xù)性和環(huán)保性。太陽能作為一種可再生能源，使用太陽能供電不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳等污染物，減少了對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。與傳統(tǒng)的電力供應(yīng)方式相比，太陽能供電的系統(tǒng)具有更低的碳排放和更長的使用壽命，可以為企業(yè)和組織節(jié)約能源成本。最后，基于太陽能供電的打卡信息采集遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)還可以在偏遠(yuǎn)地區(qū)或無電力供應(yīng)的地方發(fā)揮重要作用。在一些偏遠(yuǎn)的地方或者缺乏電力供應(yīng)的地區(qū)，傳統(tǒng)的打卡信息管理方式存在困難。而基于太陽能供電的系統(tǒng)可以利用可再生能源，不受地理位置限制，為這些地區(qū)提供可靠的打卡信息管理解決方案。綜上所述，基于太陽能供電的打卡信息采集遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)展望廣闊。通過利用太陽能和遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)高效、可持續(xù)的打卡信息管理和傳輸。這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的理念，還可以為企業(yè)和組織提供更加便捷和可靠的打卡信息管理解決方案，推動(dòng)信息技術(shù)和可再生能源的融合發(fā)展。

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