摘  要： 為了適應(yīng)現(xiàn)代化考試管理的需要，降低考務(wù)人員工作量,，并使工作效率得以提高,，實現(xiàn)智能化操作、減少出錯率的目的,，提出了一種基于S3C2440的智能考試管理系統(tǒng),，該系統(tǒng)可在脫機狀態(tài)下使用指紋識別技術(shù)進行身份驗證,，自動打印出考生考試信息和準(zhǔn)考證號碼的條形碼，從而防止考生信息誤填,，方便考務(wù)人員操作,。對所設(shè)計的系統(tǒng)進行實際環(huán)境測試，其測試結(jié)果達(dá)到了設(shè)計目標(biāo),。

　　關(guān)鍵詞： 考試管理,；指紋識別；條形碼

0 引言

　　隨著人們生活水平提高,，教育問題得到廣泛關(guān)注,，不管是學(xué)校還是社會都開設(shè)了不同類型的考試來檢驗一個人的能力和學(xué)習(xí)程度。目前大部分的考試管理還是采用較原始的人工方式,，在驗證考生身份時容易出現(xiàn)錯誤,，并出現(xiàn)代考等現(xiàn)象，這樣不僅降低考務(wù)人員工作效率,，還破壞了考試的公平性[1],。而考試過程中有些考生容易填錯準(zhǔn)考證等考試信息，讓錄入成績變得困難,。本文針對以上問題,，設(shè)計出一個集智能控制和身份驗證等功能為一體的智能考試管理系統(tǒng)，含有上位機和考試管理手持器,。

1 總體設(shè)計方案

　　本系統(tǒng)由多節(jié)點的考試管理手持器和系統(tǒng)服務(wù)器組成,，手持器的使用主要針對監(jiān)考老師、考生和巡考人員三個對象,。其系統(tǒng)框架圖如圖1所示,。

　　考試管理手持器包括嵌入式主控制器、指紋識別模塊,、條形碼打印模塊,。嵌入式主控制以S3C2440嵌入式ARM處理器為核心，外接兩片SDRAM和兩片NandFlash,，采用DM9000網(wǎng)卡與服務(wù)器進行網(wǎng)絡(luò)通信,，可自適應(yīng)10/100 Mb/s網(wǎng)絡(luò)，并外接可觸摸電阻屏進行人機界面交互,；DSP指紋模塊和微型條碼模塊作為從設(shè)備,，由嵌入式主設(shè)備通過串口發(fā)送相關(guān)命令分別對其進行控制。

　　系統(tǒng)服務(wù)器設(shè)計為并發(fā)通信服務(wù)器,，可支持多客戶端網(wǎng)絡(luò)連接,，主要提供數(shù)據(jù)服務(wù)，管理相應(yīng)的考試信息,，實現(xiàn)客戶端下載,、上傳,、查詢等數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)服務(wù)器和終端手持器的網(wǎng)絡(luò)通信通過Socket編程完成,，網(wǎng)絡(luò)通信采用TCP/IP協(xié)議,。

2 考試管理器手持器設(shè)計

　　考試管理手持器可作為系統(tǒng)的一個節(jié)點，在聯(lián)網(wǎng)情況下可與教務(wù)處服務(wù)器進行網(wǎng)絡(luò)通信,，下載和上傳所在考場信息,。在脫機狀態(tài)下可對考生進行指紋驗證、統(tǒng)計簽到人數(shù),。

　　設(shè)計上,，以ARM平臺為硬件基礎(chǔ)，在其之上采用Linux操作系統(tǒng),，內(nèi)核版本為Linux 2.6.32.2,，在Qt集成開發(fā)環(huán)境中進行GUI界面設(shè)計和程序編寫，所用類庫為Qt-4.6.3,。其中,，考生信息、配置信息等相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲和查詢需要用到數(shù)據(jù)庫,，數(shù)據(jù)庫采用SQLite3,，該數(shù)據(jù)庫是一種用于嵌入式的低資源消耗、高運行速度的輕型數(shù)據(jù)庫,。

　　2.1 指紋識別模塊

　　由于指紋具有唯一,、終身不變的特點，因此本系統(tǒng)中使用指紋識別技術(shù)驗證身份,，從而防止代考現(xiàn)象的發(fā)生[2-3],。系統(tǒng)選擇了TFS-E12指紋模塊，它不僅體積小,，而且識別率高,。TFS-E12指紋模塊由主控板和光學(xué)采集頭組成，主控板以DSP處理器為核心,，處理來自光學(xué)采集頭的指紋圖像信息,，其串口通信命令格式如表1所示。

　　其中,，CMD為命令類型,，用于區(qū)別指紋的采集、識別等操作,，P1,、P2,、P3為命令參數(shù),，Q1,、Q2、Q3為應(yīng)答參數(shù),，CHK為校驗位,，0xF5為起始和終止結(jié)束位。在軟件設(shè)計上,，通過打開Linux操作系統(tǒng)的串口設(shè)備文件發(fā)送8 B命令,，可完成對指紋的采集和識別等功能，通過對應(yīng)答命令中應(yīng)答參數(shù)的解析判斷操作結(jié)果,，并通過GUI界面反饋,。

　　在指紋錄入階段，通過指紋采集頭采集的指紋圖像進行處理后指紋特征值的提取,，并將其轉(zhuǎn)變成二進制數(shù)據(jù)保存在服務(wù)器中[4],。指紋簽到的實現(xiàn)，需要考試管理手持器先通過網(wǎng)絡(luò)下載對應(yīng)考場的所有考生信息,；或者通過Socket編程來實現(xiàn),，之后下載所有待比對考生的指紋特征值到指紋模塊，進而進行指紋比對,。根據(jù)對指紋模塊應(yīng)答參數(shù)的解析,，在考試管理手持器上的數(shù)據(jù)庫文件里完成對簽到信息的統(tǒng)計和記錄，并通過Socket編程將簽到結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器,。其軟件設(shè)計流程圖如圖2所示,。

　　2.2 條形碼打印模塊

　　與一般的考試管理系統(tǒng)相比，本文加入了條形碼打印技術(shù),，在考試過程中使用,，能夠防止考生信息誤填。在考生成績錄入時,，可直接掃描條形碼提高考務(wù)人員工作效率,。本文選擇了微型熱敏打印模塊，其具有體積小,、打印速度快,、噪音小等特點。該微型熱敏打印模塊以STM32F103為控制芯片,，控制打印頭完成各種打印功能,，對外UART接口所提供的指令集為ESC/POS指令?？忌畔⒋蛴〉能浖O(shè)計,，主要是在嵌入式Linux操作系統(tǒng)上調(diào)用open函數(shù)打開串口設(shè)備文件，通過write函數(shù)寫入ESC/POC操作指令設(shè)置字體大小,、行距等相關(guān)信息并選擇是否進行條形碼打印,，之后寫入要打印的字符數(shù)據(jù),，打印出帶有考生信息的條形碼。

　　該微型熱敏打印模塊支持的漢字編碼為GBK,，而考試管理手持器上運行的Linux操作系統(tǒng)其采用的漢字編碼為UTF-8,，在打印之前需要編碼轉(zhuǎn)換。UTF-8是一種變長的編碼方式,，是Unicode編碼值的一種表現(xiàn)形式,，它可以使用1~4 B表示一個符號，根據(jù)不同的符號而變化字節(jié)長度,。因此在編碼轉(zhuǎn)換的軟件設(shè)計中,，對于每個漢字，先根據(jù)UTF-8編碼方式計算出Unicode編碼值,，再采用查表法,，最終完成UTF-8編碼到GBK編碼的轉(zhuǎn)換，編碼轉(zhuǎn)換流程圖如圖3所示,。

3 服務(wù)器設(shè)計

　　本文所設(shè)計的系統(tǒng)服務(wù)器為高并發(fā)通信服務(wù)器,，運行在Fedora 9操作系統(tǒng)上，模擬教務(wù)處數(shù)據(jù)服務(wù)器,，負(fù)責(zé)對考生考試信息,、用戶認(rèn)證信息等相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲和查詢。軟件設(shè)計上,，采用多線程技術(shù),，完成對多客戶端的并發(fā)連接和數(shù)據(jù)查詢，其設(shè)計框圖如圖4所示,。

　　每個客戶端線程通過對應(yīng)連接一個網(wǎng)絡(luò)終端考試管理手持器,，將接收到的客戶端數(shù)據(jù)解包后放入共享內(nèi)存A。工作線程池由一定數(shù)目的工作線程構(gòu)成,，從共享內(nèi)存A獲取待處理數(shù)據(jù)并解析,，根據(jù)解析結(jié)果完成對數(shù)據(jù)庫的操作，實現(xiàn)對考生信息的查詢,、下載以及用戶身份的信息驗證等,，最后將數(shù)據(jù)打包后放入共享內(nèi)存B，由數(shù)據(jù)發(fā)送線程統(tǒng)一發(fā)送,。

4 結(jié)論

　　本文設(shè)計一種針對三種用戶類別的智能考試管理系統(tǒng),。不同的情況中對應(yīng)的用戶都能夠通過使用考試管理手持器實現(xiàn)對應(yīng)考試中的功能。為了檢驗系統(tǒng)的可靠性,，共模擬10個考場進行測試,，其測試結(jié)果如表2所示。

　　分析表2可以得出，該系統(tǒng)在模擬不同的考場情況下都能運行良好,，同時指紋誤識率（FAR）以及指紋拒真率（FRR）都較低,，系統(tǒng)效率高，與其他考試管理系統(tǒng)對比有明顯的優(yōu)勢[1,，5-6],。

　　對所設(shè)計的系統(tǒng)進行實際環(huán)境的測試,，結(jié)果顯示各項指標(biāo)均能達(dá)到預(yù)期效果,，能滿足考試管理高效率、安全性,、智能化等需求,。本文所設(shè)計的考試管理系統(tǒng)可適用于英語四六級考試、計算機等級考試等,。

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