高宇鹏 昝乡镇 王希武 杨璐

摘要：针对目前多数高校实践课考勤中手动统计数据以及录入教务系统的工作量大、学生的实践授课时间难统一等问题，借助学校Cortex-A53架构体系的ARM实验教学平台，构建了实验考勤系统。系统功能分为系统设置、教师管理、学生考勤和考勤数据分析四大模块，生成的考勤数据可以直接导入教务系统中。学生可以自主选择实践课的上课时间，系统自动统计数据并归入对应班级。实践表明，采用该系统发挥了学生的自主性、减轻了教师的工作量、提高了教师的工作效率。

关键词：实验考勤系统;Cortex-A53架构;手工统计数据;实践课

中图分类号：TN915.06-34;G64;TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-8228（2020）07-67-05

0引言

近年来，高校不断深化实践教学改革，组建实践教学团队，实践教学中逐步形成“以学生实践操作为主，教师理论讲授为辅。许多高校的课程设计由实践教学团队中的多位教师承担，教师在安排实践课程時，可能因为班级中部分学生的选修课时间段不同而难以在统一时间点上实践课。考虑让学生自主选择上课时间，但是这对授课教师的要求就会更高，主要体现在两个方面：一是必须要保证教学团队的教学日程完全一致;二是对学生考勤的工作量增加了。以某校为例，该校的学生考勤方式主要采用记分册手工考勤，授课教师按班级考勤，每学期结束后还需要将学生的考勤信息录入教务系统中，如果学生上课自主选择授课时间与授课教师，会极大的增加授课教师的工作量。

为了解决上述问题，我们开发了实验考勤系统，以某校为例，借助校Cortex-A53架构体系的ARM实验教学平台，每学期初为每位学生发放一张考勤卡，学期末收回。学生在课前刷卡签到，课后刷卡签退，系统自动记录学生的考勤信息，学期结束后，教师从数据库中将学生的考勤信息按班级或按授课教师两种方式导出至Excel表格，并将该Excel表导入学校的教务系统中，从而减轻授课教师的考勤工作量。

1系统关键技术

1.1 RFID技术

RF[D全称为Radio Frequency Identification，是一种无线射频识别技术。系统中使用的考勤卡为基于RFID技术的Ic卡，读卡频率为13.56M。完整的RFID系统应该由电子标签、RFID读写器和控制终端三部分构成。电子标签主要由天线和芯片两部分组成，天线主要用于实现电子标签和RFID读卡器之间信息的传递通信，芯片用于存储数据。读写器是RFID系统信息控制和处理中心，主要用来读取电子标签中芯片的数据。控制终端可以是PC机或者嵌入式计算机，主要用于存放数据库和考勤系统的软件部分。图1为RFID系统的工作原理图。

当电子标签靠近读写器到达一定范围之内，读写器就会给电子标签发送固定频率的电磁波信号，系统中采用的固定频率为13.56M，电子标签接收到频率后，其内部的LC串联谐振电路会产生电荷，当存储电荷的电容两端电压达到2V时，电子标签获得的能量能维持其正常工作了凹，然后电子标签将芯片存储的数据和接收到的电磁波信号一起通过内部的天线发送给读写器，读写器接收到数据后，进行内部解码获得数据，并将数据通过串口传送给控制终端。控制终端主要有普通PC机或嵌入式计算机。

1.2动态创建数据库

在$5P6818开发板上移植数据库难度较大，需要考虑版本是否匹配等各种因素，后期维护较为繁琐。本系统开发中，采用Sqlite数据库，数据库的建立采用动态创建而不是移植。图2描述了数据库的动态创建过程，在启动系统主界面后，首先进行数据库和数据库表的初始化业务，调用自己编写的DBCon类来创建数据库，创建过程中，首先检测数据库是否已创建，如果未创建则执行addDatabase函数进行创建，否则直接打开数据库。创建数据库表，数据库表的创建与数据库同理。

2系统分析与设计

2.1业务流程分析

实验考勤系统的业务流程分析主要实现学生签到业务，涉及的参与者主要有教师、学生和管理员。从图3中可看出系统的业务流程主要分为四个阶段，第一阶段主要是管理员进行初始化系统设备工作和系统参数的设置等。第二阶段主要是教师导入对应的班级，并将考勤卡的信息和学生进行一一的匹配，然后将考勤卡发放给学生。第三阶段主要是学生上课和下课考勤签到，学生在上课时不需要关注班级，只需要签到即可，系统会自动的将学生的签到信息匹配到对应的班级中。第四阶段主要是管理员和教师进行考勤数据的统计分析，教师可以直接选择对应的班级统计考勤信息，管理员可以按照学院、时间等方式统计学生的考勤信息。

2.2系统功能模块设计

2.1节中详细分析了实验考勤系统的业务流程，通过对系统业务流程的分析，将系统的功能模块划分为系统设置、教师管理、学生考勤、考勤数据分析四个大的功能模块。各个功能模块又进行了子模块的划分。系统的功能结构图如图4所示。

系统设置由设备初始化、教师和班级信息设置、权限匹配和时间段设置子功能组成，主要作用是完成串口连接初始化、数据库动态创建、教师和班级信息添加、教师管理对应班级的权限设置，上/下课考勤时间段的设置等。

教师管理由导入管理、导出管理、卡片分配和考勤监控子功能组成，主要作用是将学生的信息和13.56M的Ic卡号的信息导入数据库中，为每位学生匹配一张Ic卡，在上下课的考勤过程中，教师进行监督防止学生代刷，然后按照我校教务系统中成绩录入格式要求，将学生的考勤数据导出到Excel表中，导入到教务系统中，取代手工统计学生的考勤信息。

学生考勤由上课签到、下课签退和考勤记录功能组成，主要作用是完成上下课的签到，可以查看自己本学期所有的考勤记录。

考勤数据分析由班级统计分析、月统计分析、学期统计分析、正常考勤分析和未签到统计子功能组成，主要作用是按照班级、学期等统计方式将学生的考勤情况以柱状图展现，筛选正常签到的学生列表和未签到的学生列表，为教师评定平时成绩提供依据。