高校指纹考勤系统的设计与实现-指纹管理与考勤模块软件学院毕业设计毕业论文.doc

JIANGXINORMALUNIVERSITY学 士 学 位 论 文THESIS OF BACHELOR（2007 2011年）高校指纹考勤系统的设计与实现 指纹管理与考勤模块Design and Implementation of Fingerprint Attendance System for Universities Fingerprint Management and Attendance Modules姓 名: 学 号: 学 院: 软件学院 专 业: 指导老师: 完成时间: 49摘 要摘 要正规、科学的考勤管理制度是创造一个良好学习环境的必要条件，是校园管理的重要组成部分。对学生的出勤进行公正合理并有效、科学地管理已成为各大高校面临的现实课题，高校指纹考勤系统的一系列优点确保了考勤管理的公正、公平、科学、准确。高校指纹考勤系统采用指纹识别技术、网络技术等技术为基础, 使用 C/S和B/S模式为系统架构,涵盖了指纹管理与考勤客户端、服务器、高校信息管理网站三大模块，拥有半自动化、强实时性、低成本、高识别率等一系列特点,有效全面的解决了高校考勤的一系列问题。本文主要通过对整个系统的详细分析，进而单独深入到对指纹模块的设计论述，最终完成了对指纹管理与考勤客户端模块的具体实现。关键词：指纹考勤；指纹识别；半自动化；强实时性；嵌入式平台AbstractAbstractRegular and scientific attendance checking system has become necessary conditions to create a good learning environment. It is also an important component of campus management. Series of advantages about Fingerprint Attendance System makes sure of the justice, equality, science and accuracy of attendance management.Fingerprint Attendance System for Universities based on the management of fingerprint recognition technology, computer network technology etc.; It is simultaneously use C/S and B/S to complete the structure of this system which contains totally three modules. Fingerprint Management and Attendance Client, Servers, University Information Management Website. It has semi-automatic, strong real-time, low cost, high recognition rate and a series of features. The series of problems with the college attendance have been solved effectively and completely by the fingerprint attendance system.In this paper,throughdetailed analysis ofthe entire system, and thendeep intoa separatefingerprintmodule designdiscussion, finally completedthe implementation of Fingerprint Management and Attendance clientmodules.Key Words: Fingerprint Attendance; Fingerprint Recognition; Semi-Automatic; Strong Real-Time; Embedded Platform目 录目 录第1章 绪论11.1 项目背景11.2 项目解决方案11.2.1 国内外解决方案11.2.2 解决方案对比21.2.3 最终解决方案31.3 研究目标与方法3第2章 需求分析52.1 系统可行性分析52.1.1 技术可行性52.1.2 经济可行性82.1.3 时间可行性92.1.4 使用可行性92.2 系统需求分析102.2.1 系统技术需求112.2.2 系统功能需求12第3章 系统详细设计193.1 数据接口定义193.2 系统数据库设计193.2 系统类设计21第4章 指纹管理与考勤客户端模块实现224.1 系统定制及准备工作224.1.1 构建基于MagicARM2410的Windows CE 5.0224.1.2 驱动添加列表234.1.3 编写启动文件配置244.1.4 烧录系统至MagicARM2410244.1.5 通过USB建立MagicARM2410与PC机Windows的连接254.1.6 指纹模块的连接254.2 指纹模块介绍264.2.1产品特征264.2.2 技术参数264.2.3 硬件接口274.3 指纹模块控制设计294.3.1 模块结构294.3.2 通讯协议314.3.3 数据包的校验与应答324.3.4 指令列表334.3.5 指纹模块控制代码设计334.4 指纹管理与考勤客户端设计384.4.1 客户端模块类函数设计384.4.2 指纹管理客户端功能设计394.4.3 指纹考勤客户端功能设计424.4.4 指纹管理与考勤客户端UI设计444.4.5 客户端最终效果图预览45第5章 系统测试465.1 数据与数据库完整性测试465.2 功能测试47第6章 结束语486.1 主要研究工作486.2 研究创新之处486.3 后续研究展望48参考文献49致 谢50第1章 绪论第1章 绪论1.1 项目背景如今，随着科学教育的蓬勃发展，高校考勤成为了学生管理的重要内容之一，正规、科学的考勤管理制度是创造一个良好学习环境的必要条件，是保证高校教育教学秩序正常运行的重要手段。考勤制度是校园管理的重要组成部分。对学生的出勤进行公正合理并有效、科学地管理已成为各大高校面临的现实课题。各高校依据规定和实际情况，对学生的无故旷课或缺课的违规行为，视情节轻重做出一些有关违纪处分的规定。因此学生旷课考勤统计数据关系到对学生违纪处分的轻重，涉及到学生的切身利益。而科学有效便捷的管理统计也关系到高校教师的工作负担以及各高校人力资源的有效利用，同时涉及到教师群里和各大高校的切身利益。在这其中，作者发掘出高校考勤中各个群体存在以下一系列比较现实的主要问题。学生群体存在无法确切知晓自己旷课的次数；因考勤人员疏忽而被漏记或错记；遗忘携带考勤凭证（如考勤IC卡）等一些主要问题。教师群里中又存在因忘记携带考勤名单或未能及时收到变更后的考勤名单而无法进行考勤；在考勤信息记入学生平时成绩的情况下无法统计精确的考勤信息以及考勤占用大量上、下课时间等一系列问题。而高校和考勤管理人员也存在无法获取准确完善的考勤结果来有效管理学生学风从而提升学校教学质量、投入大量人力、财力资源进行考勤且手工录入、统计考勤信息繁琐缓慢、学生考勤可靠度与真实性等几个问题针对如何科学有效的解决以上关于考勤存在的一系列刻不容缓问题，作者参考国内外的一些科学的解决方法，最后提出了指纹考勤这一解决思路，并通过可行性、需求分析等一系列详细的分析后，使用世界前沿技术及设计思想，最终开展并完成了高校指纹考勤系统这一高度现代化项目。1.2 项目解决方案1.2.1 国内外解决方案1近年来，国内外的专家学者从理论、方法、技术等不同的角度对考勤系统进行了一定的研究，作为教育中的一个重要环节，考勤的历史是由来已久的，而考勤的手段也不断推陈出新。从最初的人工考勤，到打卡考勤，再到虹膜验证、视频识别、语音判断等等，考勤方式也随着技术的进步在不断的更新和发展。第一代插卡式考勤机在70年代逐渐代替了手工记录考勤，通过在一个金属制成的卡片上有规律的打上孔，然后用感光元件和光投影区别人的编号，使用8086处理器或者80286处理器。但金属非常容易变形，造成了识别的误差。第二代条形码考勤机是在灯的光柱中利用光学原理投影考勤机出一个条形码的像，使用矿灯照射一下专门的考勤探头就可以考勤。这种方式方便快捷，但是灯毕竟是一种易损坏、低寿命的器械，所以维修频繁、投影的偏差都是难题。第三代磁卡型考勤机是现在最为普遍的考勤机，学生及上班族使用IC卡进行考勤已经成了大家的习惯。第四代生物身份识考勤机是利用人的生物特征来识别的，这种考勤机只要人的一个手指、手撑、人脸放在或面向读头就可以识别，非常方便而且可以防止代打卡现象，提高管理制度。第五代是摄像考勤机、拍照考勤机，有效解决了生物识别对环境和使用人群的限制，智能卡管理和人工管理相结合，可有效适应于工厂、工矿企业等环境。1.2.2 解决方案对比纵观考勤系统的发展过程，几个比较常见的考勤方式都存在着显而易见的缺点，如表1.1所示。表1.1 一些常见考勤方式的缺点考勤方式缺点人工考勤防虚假度低耗时长实时性低全面性弱迅捷度低耗资源高打卡点到耐用度低易损坏易丢失防虚假度低视频识别耗时长准确度低虹膜验证造价昂贵性价比低语音判断准确度低防虚假度低1.2.3 最终解决方案2相对于上节提出的解决方案，作者最终选定了使用指纹识别技术来解决文章开始发掘的一系列问题并实现整个项目。指纹，由于其具有终身不变性、唯一性和方便性，已几乎成为生物特征识别的代名词。中国古代早就利用指纹（手印）来签押。1684年，植物形态学家Grew发表了第一篇研究指纹的科学论文。1809年Bewick 把自己的指纹作为商标。1823年解剖学家Purkije将指纹分为九类。 1880年，Faulds在自然杂志提倡将指纹用于识别罪犯。1891年Galton提出著名的高尔顿分类系统。之后，英国、美国、德国等的警察部门先后采用指纹鉴别法作为身份鉴定的主要方法。随着计算机和信息技术的发展，FBI和法国巴黎警察局于六十年代开始研究开发指纹自动识别系统（AFIS）用于刑事案件侦破。而指纹考勤利用人类指纹的特征,通过对指纹图案采样、特征信息提取并与库存样本相比较的过程来实现身份识别的高级技术。高强度长寿命的模块，不易损坏，大大提高了系统的可重复使用性。而低廉的成本又减少了高校的财力物力投入。采用的高安全等级算法，识别迅速精准，杜绝虚假考勤成分，提高了系统运行速度，大量减短了识别时间。通过TCP/UDP等协议进行网络传输，提高了系统实时性。基于计算机操作，半自动化考勤方式，具有高效迅捷的有自我统计能力，提高工作效率，使统计信息完整无缺，大量减少耗用的人力资源。面向市场广泛，适合学校及企业，符合当前科技潮流。高校指纹考勤系统实现了人、地、时三者合一，杜绝了考勤虚假，严明了校园管理的公正。对学生的出勤进行公正合理并有效、科学地管理已成为各大高校面临的现实课题。 指纹考勤系统是利用指纹识别、计算机网络技术，集成考勤管理软件组成的考勤系统。用户不必保管和携带各种证件（如纸卡或IC卡等等），只要轻轻一按手指就可完成身份识别。确保考勤的公正、数据的准确，指纹的唯一性彻底根除考勤中存在的虚假现象，系统自动记录其考勤情况。管理人员操作电脑轻松查看考勤信息。从考勤到信息管理全部电脑化，从而确保考勤管理的公正、公平、科学、准确。1.3 研究目标与方法1研究目标（1）结合实际情况对项目进行科学详细的可行性分析、需求分析。（2）高校指纹考勤系统建模的理论及技术基础。（3）高校指纹考勤系统软件建模的方法、过程与具体步骤，应用UML从不同的角度对网络分布式考试系统进行图形化表示。（4）系统中应用到的各种平台的搭建以及定制的学习和应用。（5）外置嵌入式指纹模块硬件标准的了解及控制。（6）掌握开发大型系统的过程及方法，提升开发技术水平。2研究方法（1）文献分析方法。搜集大量有高校指纹考勤系统设计理论与方法、软件建模方面的资料，通过对资料的整理分析，归纳网络分布式考试系统的研究基础。（2）面向对象方法。对象就是对客观实体的抽象，面向对象方法的基本思想是尽可能的运用人类的自然思维方式来构造软件系统。论文中主要涉及到与建模密切相关的面向对象分析和设计方法。（3）实例分析方法。选择具体的高校指纹考勤系统为研究对象，分析与研究系统功能及实现过程，为系统的理论模型和软件建模提供参照。第2章 需求分析第2章 需求分析3高校指纹考勤系统是考勤系统发展日益社会化、分布化与系统资源共享、重用与协作的统一。本章首先讨论高校指纹考勤系统可行性分析；最后进一步论述高校指纹考勤系统的各种需求。2.1 系统可行性分析本项目通过Magic ARM 2410嵌入式开发实验箱搭载Microsoft Windows CE 5.0操作系统和SQLCE3.0数据库外接MS-02系列指纹模块作为操作平台，运用Microsoft Visual Studio 2005 SP1作为开发平台配合定制的SDK使用C+语言进行对指纹管理与考勤客户端模块的开发。同样采用Microsoft Visual Studio 2005 SP1平台和SQL Server 2005数据库，使用C+语言结合网络编程技术利用TCP/UDP等网络协议编写应用Microsoft Windows XP /Vista/7系列操作系统的服务器模块。并根据项目情况使用My Eclipse开发软件搭载SQL Server 2005数据库使用Java语言编写高校信息管理网站模块。2.1.1 技术可行性技术可行性分析通常是对系统将要采用的一系列开发技术来进行分析，本节主要通过指纹识别技术的可行性、选择Windows CE平台作为操作系统的可行性、指纹管理与考勤客户端模块与服务器模块所使用的通信协议的可行性以及系统实时性的可行性进行详细的分析。1指纹识别技术可行性指纹识别系统是一个典型的模式识别系统，包括指纹图像获取、处理、特征提取和比对等模块。指纹图像获取通过专门的指纹采集仪可以采集活体指纹图像。目前，指纹采集仪主要有活体光学式、电容式和压感式。对于分辨率和采集面积等技术指标，公安行业已经形成了国际和国内标准，但其他还缺少统一标准。根据采集指纹面积大体可以分为滚动捺印指纹和平面捺印指纹，公安行业普遍采用滚动捺印指纹。另外，也可以通过扫描仪、数字相机等获取指纹图像。大容量的指纹数据库必须经过压缩后存储，以减少存储空间。主要方法包括JPEG、WSQ、EZW等。指纹图像处理包括指纹区域检测、图像质量判断、方向图和频率估计、图像增强、指纹图像二值化和细化等。纹型是指纹的基本分类，是按中心花纹和三角的基本形态划分的。纹形从属于型，以中心线的形状定名。我国十指纹分析法将指纹分为三大类型，九种形态。一般，指纹自动识别系统将指纹分为弓形纹（弧形纹、帐形纹）、箕形纹（左箕、右箕）、斗形纹和杂形纹等。指纹形态特征包括中心（上、下）和三角点（左、右）等，指纹的细节特征点主要包括纹线的起点、终点、结合点和分叉点。通过以上列举的专业技术进行识别能提高身份验证的准确性并有效降低身份验证的时间。2操作系统可行性Windows CE是微软开发的一个开放的、可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上型电脑类的电子设备操作。其设计目标是：模块化及可伸缩性、实时性能好，通信能力强大，支持多种CPU。一个典型的基于Windows CE的嵌入系统通常为某个特定用途而设计，并能在脱机情况下工作。它要求所使用的操作系统体积较小，内建有对中断的响应功能。并且在Windows CE平台上可以使用Windows操作系统上的编程工具（如Visual C+等）、使用同样的函数、使用同样的界面网格，使绝大多数的应用软件只需简单的修改和移植就可以在Windows CE平台上继续使用。Windows CE的特点有：（1）具有灵活的电源管理功能，包括睡眠/唤醒模式。（2）使用了对象存储（object store）技术，包括文件系统、注册表及数据库。它还具有很多高性能、高效率的操作系统特 性，包括按需换页、共享存储、交叉处理同步、支持大容量堆（heap）等。（3）拥有良好的通信能力。广泛支持各种通信硬件，支持直接的局域连接以及拨号连接，并提供与PC、内部网以及Internet的连接，还提供与Windows操作系统的最佳集成和通信。（4）支持嵌套中断。允许更高优先级别的中断首先得到响应，而不是等待低级别的ISR完成。这使得该操作系统具有嵌入式操作系统所要求的实时性。（5）更好的线程响应能力。对高级别IST（中断服务线程）的响应时间上限的要求更加严格，在线程响应能力方面的改进，帮助开发人员掌握线程转换的具体时间，并通过增强的监控能力和对硬件的控制能力帮助他们创建新的嵌入式应用程序。（6）256个优先级别。可以使开发人员在控制嵌入式系统的时序安排方面有更大的灵活性。（7）Windows CE的API是Win32 API的一个子集，支持近1500个Win32 API。有了这些API，足可以编写任何复杂的应用程序。当然，在Windows CE系统中，所提供的API也可随具体应用需求而改变。3系统通信可行性网络协议是网络上所有设备（网络服务器、计算机及交换机、路由器、防火墙等）之间通信规则的集合，它规定了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义。大多数网络都采用分层的体系结构，每一层都建立在它的下层之上，向它的上一层提供一定的服务，而把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。一台设备上的第n层与另一台设备上的第n层进行通信的规则就是第n层协议。在网络的各层中存在着许多协议，接收方和发送方同层的协议必须一致，否则一方将无法识别另一方发出的信息。网络协议使网络上各种设备能够相互交换信息。各种网络协议都存在各自的优点及缺点，TCP协议面向连接，传输速度慢，对系统资源要求多，但保证数据顺序，保证数据正确性；UDP协议面向非连接，传输速度快，对系统资源要求少，但不保证数据顺序，可能丢包。作者在进行可行性分析的时候全面的考虑到了这些因素，而同时使用这两种协议根据不同的实际情况要求，选择相对来说更加正确的协议作为通信标准，大大提升了系统的运行速度和安全性，同时减少了对系统资源的占用。而在局域网（校园网）进行数据传输也符合如今的高校内部网络情况。但是注意：指纹设备必须与服务器在同一个网段，因为是仅供学校内部使用，指纹设备不在互联网上暴露，设备上的考勤在校园网内完成。4系统实时性可行性考虑到高校考勤的特点，实时性是本系统一个最关键的因素，下面作者将对系统实时性进行详细的分析。在讨论实时性之前，先简单介绍一下实时操作系统的概念。实时操作系统除了具有一般操作系统的基本要素外，还必须能及时准确地响应所有不可预知的外部触发，即使在系统处于尖峰负荷状态时。这是一个非常苛刻的要求。根据实际应用的场景不同，实时操作系统一般分为以下两种： 硬实时操作系统：准时准确地响应所有的外部触发，一次失败将导致灾难性的后果。这类操作系统在航空航天和工业控制领域应用广泛。 软实时操作系统：在不满足响应时限时，系统性能退化，但不会导致灾难性后果。这类操作系统在交换系统中经常有应用。通常，对于实时操作系统来说，外部触发一般是指外部中断触发。所以，外部中断的响应时间（中断延迟）是衡量其实时性的一个重要标准。下面将重点从这一角度分析Windows CE的实时性。Windows CE的中断处理过程主要分为两部分：中断服务例程（ISR）：处于内核中的低级处理程序，中断发生时首先被调用。中断服务线程（IST）：处于驱动或者应用中的中断处理线程，由系统调度，完成大部分的中断处理工作。ISR的实现在OAL（OEM适配层）中，它只处理最低级的中断响应，通常是设置MCU内部的中断控制寄存器。中断处理的主要部分在驱动或者应用的中断处理线程中。中断处理线程与其他普通线程一样，使用同一个线程优先级管理系统。ISR和IST之间通过事件对象进行同步。IST中创建一个事件对象，并使用函数WaitForSingleObject()等待该事件被触发。ISR中通知内核触发相应的事件对象。Windows CE的中断处理的过程如图2.1所示。图2.1 Windows CE的中断处理过程总的来说，Windows CE中断处理过程结构清晰，方便开发人员灵活设计IST。在使用驱动调试助手调试有关中断的驱动程序时，需要善始善终，否则会出现中断不能正常工作的情况。5技术可行性总结通过以上详细分析，高校指纹考勤系统在技术上是可行的。2.1.2 经济可行性系统基础投资：PC机3台、Magic ARM 2410嵌入式开发实验箱1台、MS-02系列指纹模块1个、交换机及学校路由器等辅助配置若干，均由工作室或学生自备，共计0元。操作系统及软件均为学校安装或开源免费软件，共计0元。总投资0元。系统回收效益，0开发经费，而项目完成并投入使用后，大量减少了高校考勤工作中投入的人力、物力、财力资源。总体上说，高校指纹考勤系统的作为一个毕业设计，无需开发经费，且学院在本系统的完成过程中提高了一定的硬件支持，作者认为在经济上是可以接受的，并且本系统实施后可以显著提高考勤效率，有助于学校完全实现对考勤的科学管理。故本系统在经济上是可行的。2.1.3 时间可行性根据项目时间上的要求，高校指纹考勤系统项目组合理的设定了详细的符合毕业设计时间要求及开发者实际开发能力情况的项目进度计划，下表2.1列出了主要的项目进度计划。表2.1 项目进度计划表任务名称工期开始时间完成时间资源名称指纹考勤系统73个工作日2010年9月11日2010年12月21日软件规划12个工作日2010年9月11日2010年9月26日王翔,冯丽芸,陈德源需求开发7个工作日2010年9月29日2010年10月6日陈德源设计12个工作日2010年10月7日2010年10月22日王翔,冯丽芸,陈德源概要设计6个工作日2010年10月7日2010年10月14日王翔,冯丽芸,陈德源实施20个工作日2010年10月23日2010年11月20日王翔,陈德源,冯丽芸指纹管理模块6个工作日2010年10月23日2010年10月30日王翔服务器模块16个工作日2010年10月23日2010年11月14日陈德源指纹考勤模块6个工作日2010年10月30日2010年11月7日王翔,陈德源系统集成15个工作日2010年11月21日2010年12月10日冯丽芸,王翔,陈德源 提交7个工作日2010年12月11日2010年12月21日王翔,冯丽芸,陈德源经过详细的项目进度计划定制得出结论：高校指纹考勤系统的开发在时间上是可行的。2.1.4 使用可行性本系统专门针对高校进行设计，符合各大高校对于考勤工作的各种要求，安装简单方便，界面简单美观，操作人性化，容易上手，无需进行特殊培训就可直接使用，可有效提升高校考勤工作的效率。所以，综上所述，高校指纹考勤系统在使用上也是可行的。2.2 系统需求分析高校指纹考勤系统涵盖了指纹管理与考勤客户端、服务器、高校信息管理网站三大模块，其中各个模块又包括各种具体的功能。系统具体模块划分及功能结构如下图2.2所示。图2.2 系统功能模块图2.2.1 系统技术需求4指纹管理与考勤客户端模块：目前已经成功使用的门禁系统等类似的指纹记录的系统。本系统将采用C+、SQLCE3.0、SQL Server 2005开发基于C/S模式的考勤部分。 C+是一种简洁的语言，有利于开发出运行速度快，占用资源少的程序。指纹模块工作反应最长时间不超过1秒 ，ARM9的终端机具有高效的处理能力。能够满足对数据的及时存储，和快速发送。使用服务器控制流量，服务器选择数据的传输时间，避免了服务器处理不及而出现的网络问题。能很好的实现通信的无阻碍。服务器模块部分：可以在互联网使用浏览器管理考勤信息而无需安装客户端，方便“随地”工作，达到了管理的方便，采用C+ Socket编程，TCP、UDP结合进行传输。高校信息管理网站部分：高校学生考勤管理系统在目前的高校中使用还不普遍，但也有许多类似的成功案例：如教务管理系统、排课系统等。本系统采用JSP，JavaScript脚本语言、html标识语言及SQL Server 2005数据库技术基于B/S模式进行综合开发。JSP是一种安全稳定的动态网页技术，目前国内各企业的电子商务系统，ERP系统，银行信息系统等基本上都用JSP开发的。Microsoft SQL Server（基于结构化查询语言的数据库服务器）是基于客户/服务器结构的数据库管理系统，用户通过使用客户系统从服务器检索信息并进行本地操作，服务器关注数据库进程，而客户则关注信息的表示。为了使客户端能够从服务器中访问数据，服务器必须具备以下两个关键特征：一、对在数据库中的数据提供单点访问。二、将处理和操作在客户端和服务器间进行分配。SQL Server使用Transact-SQL语言来维护、实现和访问数据库，Transact-SQL是SQL（Structured Query Language）的一个子集标准。SQL Server有多种实用程序允许用户来访问它的服务，用户可用这些实用程序对SQL Server进行本地管理或远程管理。系统中将采用指纹点到，取代传统的点到方式。通过：设备、服务器、PC三个部分组成。每个部分才用任务收发并进行数据库处理的方式进行互相操作。服务器与设备客户端采用C/S模式，将学生上课点到的记录传给远程服务器。这就可以保证考勤的精确性，准确登记迟到名单，和也减少了学生干部的工作量。PC网站管理部分将采用B/S模式利用网络方便各学生管理单位对学生的考勤信息的管理，能够较即时的了解到学生的考勤情况，方便的统计学生的考勤信息。具体硬件部署如下图2.3所示。图2.3 系统硬件部署图2.2.2 系统功能需求5本节主要对项目中三大模块的具体功能进行详细的需求分析，系统涉及到一系列用户对象。其中，指纹管理与考勤客户端模块涉及考勤人（学生）、设备管理员、终端等用例；服务器模块又涉及设备管理员、服务器用例；高校信息管理网站模块又涉及到考勤人（学生）、任课老师、班主任、教务处、教务处秘书等用例。各个用例都有相关联系，具体见下图2.4系统总体用例图。图2.4 系统用例图1指纹管理与考勤客户端模块指纹管理与考勤客户端模块，都是搭载在嵌入式设备上运行。其中指纹管理客户端需要包括管理员登录、登记新指纹入库、查询已录入指纹信息、修改已录入指纹信息、删除已录入指纹信息、清空指纹库等一系列指纹管理功能。功能流程如下图2.5所示。而指纹考勤客户端包括连接服务器，获取系统时间、接收考勤任务及相关信息、分析考勤任务、将考勤任务压入执行队列、执行考勤任务、对考勤对象进行指纹验证、结束考勤任务、存储记录考勤任务结果、将考勤记录传送给服务器等一系列验证和通信的功能。图2.5 指纹管理与考勤客户端模块状态图2服务器模块服务器模块在PC平台上使用，该模块包含：设备配置管理，设备状态监控，任务的获取、发送及回传，指令系统等功能。设备配置管理：管理员添加设备后，需要在管理器上配置设备，给设备分配IP，和配置设备的基本信息。设备工作管理主要是指管理指纹终端设备，管理设备的添加，删除，实时监控设备的状态，做好固化工作的管理，及给设备发送考勤任务，接收设备的考勤结果。以及提供考勤管理系统对设备的间接管理的接口。管理员可以通过指令间接操作指纹设备模块，以及管理设备管理模块，管理员可以通过Web对管理器进行配置，管理器可以根据配置执行，管理器会记入下非法访问的IP地址。设备状态监控功能：实时监控设备，管理器分时探测设备的工作情况，并根据探测结果，编写设备日志，管理员可通过设备工作管理器配置状态监控的工作，为设备正常工作提供良好的支持。任务的获取、发送及回传：据日期时间从服务器数据库读取今天要发送的任务，可以根据工作日读取该工作日中需要考勤的任务，并发送给每个设备端，也可让设备一个一个分别向服务器请求获取考勤任务，使设备接收到考勤任务，存放任务。并在设备执行完考勤任务后，选择手动或自动获取该次考勤的考勤结果，由设备发送考勤结果，接收考勤结果，并上传服务器数据库。指令系统功能：生成任务指令，解析任务指令，并响应相应的任务事件。3高校信息管理网站模块该模块在PC机上以网站形式运行，设计最终目的使不同权限用户能通过网站进行相应权限的查询管理操作，准确获取考勤信息并将之进行统计呈现给用户。模块将提供学生、教师及辅导员和教务处等三类用户，其具体功能如下：l 学生：修改密码，查看动态信息、查看各课程考勤信息，请假申请。l 教师及辅导员：修改密码，查看动态信息、查看所授班级（所带班级）学生考勤信息，管理请假信息。l 教务处：修改密码，查看动态信息、查看本学院教师和学生的考勤信息，及发布动态信息。高校信息管理网站模块是一个典型的JSP数据库应用程序，主要功能包括考勤信息查询、请假信息管理和公告发布。l 信息查询：该部分包括三个层次的权限和查询结果：学生、教师（辅导员）、学院教务处管理员。l 请假信息：主要是针对学生而言，学生网上请假，教师批准，这些信息都将记录进入数据库，不至于将请假条丢失，便于期末汇总。l 公告发布：该部分主要对学院级别权限而言，可以及时对一些重要信息进行网上发布，也可以对有严重考勤问题的同学进行警告批评。4三大主要模块之间的通信指纹管理与考勤客户端与其他模块的关系：指纹管理客户端主要与指纹考勤模块有关系，共同使用一个数据库中的学生信息表，用户信息包括指纹特征值，考勤及验证登记中都需要从中获取信息。指纹考勤客户端与管理客户端使用一个数据库中的学生信息表，以用来验证和存储更新考勤信息；服务器的发送和获取任务通过该数据库中的任务接收表以及考勤信息表来实现；该客户端并需要从服务器获取的时间。具体通信流程如图2.6指纹考勤客户端模块序列图所示。图2.6 指纹考勤客户端模块序列图服务器模块与其他模块的关系：通过与设备部分数据库中的任务接收表以及考勤信息表来实现任务的收发，并需要发送系统时间给设备部分；与PC机信息管理部分共同访问操作一个数据库用来获取考勤任务及返还考勤结果。高校信息管理网站模块与其他模块的关系：与PC机信息管理部分共同访问一个数据库，以加载更新学生信息，从而使服务器获取考勤任务。具体通信流程如下图2.7服务器模块序列图所示。图2.7 服务器模块序列图5完整的考勤业务流程一次完整的考勤业务流程如下图2.8所示。图2.8 业务流程示例图管理客户端（网页）定时向服务器发送需要执行的考勤任务（包括任务执行时间，任务对象等等一系列信息，以唯一任务号作为标识）。服务器接收任务，分析任务并校验，确认无误后发送给考勤客户端，并同时将系统时间发送给考勤客户端（嵌入式设备无法保存系统时间，每次重启后会还原）。考勤客户端接收到考勤任务，设定系统时钟，获取任务开始时间及结束时间，等待任务开始执行。任务执行，读取用户指纹生成特征值，与指纹库中特征值进行比对，若符合则将该用户的考勤信息（包含点到时间以及是否早退）存储至本地数据库（使用任务号作为唯一标识。结束时间到，则结束该任务执行，并等待下一任务执行，执行流程如上。服务器定时向考勤客户端获取任务执行结果，并从考勤客户端的数据库总读取考勤结果，将其传送至PC机数据库。管理客户端通过PC机数据库更新用户的考勤信息。第3章 系统详细设计第3章 系统详细设计3.1 数据接口定义以下数据接口定义主要是用于指纹考勤客户端模块与服务器通信上收发任务及考勤记录的数据统一。一节课 = 地点+时间+教师+课程名对象考勤信息 = 对象唯一标识+点到时间+是否早退考勤任 = 数据格式（是任务）+考勤任务信息考勤任务信息 = 唯一标识（时间+对象集编号）+任务开始时间+任务结束时间+对象集编号（课程号标识）+任务执行模式+是否早退检查（该模式只有设置不可取消）。考勤对象集= 包括数据格式（是对象集）+对象集编号（课程号标识）+考勤对象集信息考勤对象集信息 = 考勤对象信息（1n）考勤对象信息 = 对象唯一标示+指纹特征值。考勤结果 = 数据格式（考勤结果）+任务标识+任务说明（是否有早退检查）+对象考勤信息。3.2 系统数据库设计整个项目中主要数据库对象为：学生、教师、考勤管理员、考勤任务信息。其中学生对象关系模型应当包含学号、姓名、班级、性别、年龄和指纹信息；教师对象关系模型包含编号和用户登录密码；考勤管理员对象关系模型包含设置考勤时间、设置考勤次数、设置考勤具体情况、设置缺勤处罚以及打印考勤表单；而考勤信息对象关系模型又包括：考勤日期、考勤任务编号（考勤次号）、学号、考勤时间、迟到早退时间、考勤结果（是否缺勤）、累计缺勤次数（在课程连堂的情况下）。系统中各个对象关系图如下图3.1所示。图3.1 系统E-R图指纹管理与考勤客户端数据库总共有三张表，其中PersonInfo表主要用于存储学生的学号以及指纹录入指纹库后产生的ID号，以学号作为唯一标识，验证时通过比对指纹特征值来识别学生身份，返回学号，并将其考勤信息保存或更新至PersonTask表中，具体数据类型设定如下表3.1所示。表3.1 PersonInfo表字段名字段名类型约束是否为主码学号IDNchar(13)非空Y指纹号UCIDINT非空PersonTask表用于存储学生的考勤信息，服务器从指纹考勤模块获取考勤信息记录也是通过读取该表实现的，具体数据类型设定如下表3.2所示。表3.2 PersonTask表字段名字段名类型约束是否为主码学号IDNchar(13)非空任务号TASKIDBIGINT非空点到时间ComeTimeNchar(6)非空是否早退LeaveTimeINT非空是否读取IsreadINT非空Task表用于接收服务器发送的任务，并将其压入任务队列，以任务号作为唯一标识，执行任务时，指纹考勤模块从表中分析、获取任务等开始时间、结束时间等任务信息，从而能够正确的执行考勤任务，具体的数据类型设定如下表3.3所示。表3.3 Task表字段名字段名类型约束是否为主码任务号TASKIDBIGINT非空Y开始时间BeginTimeNchar(6)非空结束时间EndTimeNchar(6)非空对象集TaskPersonIDINT非空管理员号MangIDNchar(13)非空早退设定IsAgainINT非空3.2 系统类设计6指纹考勤客户端模块与服务器模块之间通信主要靠之前定义的通信接口来实现。从而作者依据这些通信接口设计了设备考勤任务类、指纹模块类、对象集类、考勤对象类、考勤结果类、任务表类、任务管理类、设备任务管理器类等一系列相关类来对整个项目通信部分进行编写，具体定义如下图3.2所示。图3.2 系统类图第4章 指纹管理与考勤客户端模块实现第4章 指纹管理与考勤客户端模块实现4.1 系统定制及准备工作74.1.1 构建基于MagicARM2410的Windows CE 5.0首先安装Windows CE 5.0嵌入式操作系统， 这里WinCE安装在E盘。将X:WINCE500PLATFORM（X表示WinCE安装盘符，在这里为E）中的SMDK2410文件夹重新命名为SMDK_backup。将产品光盘内的SMDK2410_ZY_V12文件夹复制到X:WINCE500PLATFORM中，并将其重命名为smdk2410。将X:WINCE500PUBLICCOMMONOAKCATALOGCEC目录下的smdk2410.cec文件重命名为smdk2410_backup，将光盘中的SMDK2410_ZY_V12文件夹中的smdk2410.cec文件复制到该目录下。打开Platform Builder 5.0，File-Manage Catalog Items，选择弹出窗口中的smdk2410.cec，并将其Remove删除掉。选择Import，导入X:WINCE500PUBLICCOMMONOAKCATALOGCEC目录下复制来的smdk2410.cec文件。File-New Platform，建立新工程，输入工程名为ZY2410，存放目录选择默认为：X:WINCE500PBWorkspacesZY2410。选择“SAMSUNG SMDK2410:ARMV4I”作为BSP。选择Mobile Handed作为配置模板。按需选择所需的应用程序。选择网络与通信配置，除去Personal Area NetworkPAN下的IrDA，其他全选。在工作区选择OSDesignView，在其中的ZY2410 Catalog items上点击右键Setting。在弹出对话框的Builder Options下只选择Enable Eboot Space in Memory (IMGEBOOT=1)。在Locale选项卡点击Clean All，随后选择中文(中国)。在Catalog中选择DM9000 Driver右击，选择Add to OS Design，为以太网卡DM9000加入驱动。如上步所示添加其他需要的驱动及功能。具体添加驱动列表请参照4.1.2章中的说明。勾选Build OS-Clean Before Building。选择Build OS-Sysgen进行编译，大约10分钟后系统手动定制的系统编译完成。定制的系统编译成功后，E:WINCE500PBWorkspacesZY2410RelDirsmdk2410_ARMV4I_Release下会产生nk.bin和nk.nb0两个WinCE二进制映像文件。4.1.2 驱动添加列表在Catalog窗口中选择驱动点击右键选择：Add to OS Design。因为WinCE映像文件不能大于29M，故需要有选择的添加驱动，系统编译成功后将生成2个文件nk.bin与nk.nb0，如果超过限制大小，则会生成nk.nb1，说明系统没有定制好。以下是高校指纹考勤系统需要添加的驱动列表。1. DM9000 网络驱动，该驱动用来使用网卡：访问网络等。添加路径如下：BSPs Samsung SMDK2410:ARMV4I Device Drivers Networking Local Area Networking(LAN)devices DM9000 Driver2. S3C2410 USB Device/Host驱动，分别用来通过ActiveSync建立PC与开发箱的连接，以及使USB可以读取其他USB设备里的数据。添加路径如下：USB Function USB Function Bus Drivers Samsung 2410 CSPUSB Host USB Host Controllers S3C2410 USB Host Driver3. MFC特性驱动，该驱动使操作系统添加MFC微软基础类，支持编译运行MFC制作的应用程序。添加路径如下：Core OS Windows CE devices Applications and Services Development Microsoft Foundation Classes(MFC)4. 网络应用程序驱动，该驱动使系统支持网络中常用命令。添加路径如下：Core OS Windows CE devices Communication Services and Networking Networking Features Network Utilities(IpConfig , Ping , Route)5. USB键盘鼠标驱动，该驱动使系统支持外接的USB鼠标和键盘等设备。添加路径如下：Core OS Windows CE devices Core OS Services USB Host Support USB Human Input Device(HID) Class Driver USB HID Keyboard and MouseUSB6. HIVE注册表驱动，它基于RAM的注册表把整个注册表作为一个对象存储堆存放在系统的内存中。 Windows CE提供了两个系统API用来保存和还原整个注册表或者OEM参与。基于Hive的注册表把注册表数据存放在文件系统的文件上，这种文件被称作蜂箱Hive