大慶石油管道公司負(fù)責(zé)石油管道的維護(hù)和提供石油運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力部分,，所以油泵工作站分布在廣袤的原野上,。由于距離和工作強(qiáng)度的不同，事故突發(fā)性強(qiáng),，員工頻繁更替在各工作站工作,，出勤和崗位工資就非常難以統(tǒng)計(jì)。根據(jù)這種實(shí)際情況,，采用總控中心和各考勤終端的總分模式,，每個(gè)員工以射頻IC卡作為ID識(shí)別卡，通信媒介采用GPRS網(wǎng)絡(luò),，適合管道公司的工作站分布廣泛的實(shí)際情況,。

　　1 GPRS網(wǎng)絡(luò)

　　GPRS 是基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，需要在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)中增加一些節(jié)點(diǎn),，網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)GGSN,，服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)SGSN。 GGSN在GPRS網(wǎng)絡(luò)和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)之間起關(guān)口站的作用,，它可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接,；SGSN記錄移動(dòng)設(shè)備的當(dāng)前位置信息，并在移動(dòng)設(shè)備和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間完成移動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,，為服務(wù)區(qū)內(nèi)所有用戶提供雙向分組路由,。GPRS網(wǎng)絡(luò)框圖如圖1所示。

圖1 GPRS網(wǎng)絡(luò)框圖

　　本系統(tǒng)采用GPRS網(wǎng)絡(luò)作為通信媒介,，因?yàn)樗泻芏鄡?yōu)勢(shì)：價(jià)格合理,，中國(guó)移動(dòng)公司提供的GPRS服務(wù)按照流量計(jì)費(fèi)，也可采取包月的形式,，價(jià)格低廉,；傳輸速率高，實(shí)時(shí)性好,，數(shù)據(jù)量大,，GPRS可提供高達(dá)115 kbit／s的傳輸速率,；接人時(shí)問(wèn)短,，分組交換接人時(shí)間少于1 s，基于IP協(xié)議,，可提供強(qiáng)大的Internet接人能力,；永遠(yuǎn)在線,，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng),。

　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　根據(jù)實(shí)際需要確定以下系統(tǒng)工作流程：?jiǎn)T工進(jìn)入公司后,，首先用總控中心軟件通過(guò)串行口控制發(fā)卡器發(fā)卡，即總控中心軟件讀取Wiegand 26 bits 協(xié)議編碼的射頻卡號(hào)并賦予一個(gè)員工編號(hào),，然后通過(guò)Internet發(fā)送給分散在各地的遠(yuǎn)程終端,，使其儲(chǔ)存員工的射頻IC卡號(hào)和員工編號(hào)，當(dāng)員工在各個(gè)終端打卡時(shí),，終端記錄下打卡時(shí)間和員工編號(hào),，各終端定時(shí)分別通過(guò)GPRS模塊把定時(shí)段內(nèi)的員工登陸情況和終端編號(hào)發(fā)送給Internet上的總控中心，總控中心按員工編號(hào)存貯登陸情況,，并根據(jù)他們的登陸終端的不同賦予不同工資權(quán)值,，做到工資和考勤的管理。系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示,。

圖2 系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)圖

　　3 硬件終端的構(gòu)成

　　根據(jù)系統(tǒng)的需要,，各終端基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的通信是系統(tǒng)硬件終端設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。文中采用SIMCOM 公司生產(chǎn)的GPRS模塊SIM300 -3j作為無(wú)線通信部分,，其價(jià)格比同類模塊低廉,，其且功能強(qiáng)大，內(nèi)嵌標(biāo)準(zhǔn)的 TCP／IP協(xié)議,，使控制MCU端無(wú)需涉及復(fù)雜的TCP／IP協(xié)議棧的編寫(xiě),；提供1TrL電平的標(biāo)準(zhǔn)異步串行口，這樣MCU和模塊的通信就是簡(jiǎn)單的串行通信,。由于采用TTL電平,，在硬件設(shè)計(jì)上不用專門(mén)的電平轉(zhuǎn)換芯片，只需采用三線制進(jìn)行簡(jiǎn)單連接,，就可實(shí)現(xiàn)可靠的通信,；外圍資源豐富，具備A／D,、SPI,、音頻、麥克接口等,；通用,、簡(jiǎn)單、易上手的AT指令覆蓋GPRS所有功能,，提高開(kāi)發(fā)速度,。但是，在300的外圍電路設(shè)計(jì)中需要特別注意以下幾點(diǎn),。

　　電源部分：由于300采用3,。4～4,。5 V供電，低于3,。4 V則自動(dòng)關(guān)閉模塊,，而且在進(jìn)行TCP／IP傳輸時(shí)，消耗的功率很大,，所以要求電源必須能提供2A的峰值電流,。這就要求電源模塊在提供2 A電流的情況下還要有很小的壓降，還要注意整個(gè)系統(tǒng)的其他器件都是用5 V供電,。所以穩(wěn)壓芯片的輸入電壓和輸出電壓差要小于1 V,，這樣才能使系統(tǒng)用一個(gè)電源供電，減小干擾,。通過(guò)比較,，選擇MICREL公司生產(chǎn)的可調(diào)電壓穩(wěn)壓芯片MIC29302bu這款芯片提供3 A的輸出能力，而且滿負(fù)載的壓降只有350mv,，輸入和輸出之間只要滿足I V的壓差就可工作,，完全滿足系統(tǒng)的需要。

　　對(duì)300模塊還要外置一個(gè)卡的卡座,，為了防止靜電損壞,，在靠近SIM片座各引腳的位置放置瞬變電壓抑制二極管，而且還要在各信號(hào)線上串聯(lián)一個(gè)20 Q的電阻,，起到匹配作用,。

　　SIM300的最關(guān)鍵部分是天線和射頻轉(zhuǎn)接線的選取。射頻連接線應(yīng)考慮的是射頻信號(hào)的損耗,，做到越小越好,。根據(jù)實(shí)地測(cè)量，射頻連接線的插入損耗在GSM900通訊網(wǎng)絡(luò)中小于1 dB才可以采用,。天線的阻抗50 Q,，收發(fā)駐波比小于2。根據(jù)以上要求采用
日本Murata公司的MM9329—2700B射頻頻轉(zhuǎn)接器和通用的棒形天線,。

　　液晶顯示模塊,、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、EPROM存儲(chǔ)模塊和串行通信模塊都是作為一個(gè)考勤系統(tǒng)的通用模塊,，圖中標(biāo)注了采用的芯片,。

　　讀卡模塊采用標(biāo)準(zhǔn)的Wiegand26bits 只讀讀卡器，讀卡器輸出Wiegand26bits編碼的數(shù)據(jù),，如圖3所示,。

圖3 數(shù)據(jù)信號(hào)波形圖

　　由波形圖可知，26 bits的0和1是由DATAo和DATA 交替低電平確定的，而且有效數(shù)據(jù)持續(xù)時(shí)間很短,，所以應(yīng)該把讀卡器的DATA,。線和DATA 信號(hào)異或后接MCU的中斷管腳,，這樣可有效避免信號(hào)的丟失,。

　　綜上所述，硬件終端的框圖如圖4所示,。

圖4 硬件終端框圖

　　4 軟件設(shè)計(jì)

　　在以上的硬件基礎(chǔ)上進(jìn)行軟件的編寫(xiě),，采用標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言 實(shí)現(xiàn)主要功能：初始化各外圍的功能模塊，顯示當(dāng)前的時(shí)間,，提供系統(tǒng)的時(shí)鐘,，存儲(chǔ)并通過(guò)GPRS模塊發(fā)送員工打卡的參數(shù)等。具體的簡(jiǎn)化流程圖如圖5所示,。在軟件編寫(xiě)時(shí),，難點(diǎn)在GPRS模塊設(shè)計(jì)部分，主要包括：模塊的初始化和數(shù)據(jù)的TCP傳輸,。模塊初始化方面采用上電自動(dòng)復(fù)位開(kāi)機(jī),，初始化要完成GPRS網(wǎng)絡(luò)登陸的初始化過(guò)程。MCU通過(guò)串行口發(fā)送AT命令來(lái)完成,。

　　AT+CGDCONT： 定義pdp上下文
AT+CGAT-F,；連接gprs網(wǎng)絡(luò)
AT+CGREG；GPRS網(wǎng)的登陸狀

圖5 考勤終端簡(jiǎn)化流程圖

　　注意：在上電后要保持至少3 S的等待時(shí)間才可以發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)的AT指令進(jìn)行初始化控制,，否則,，發(fā)送的AT命令將無(wú)效。在以上命令的返回值都為OK 時(shí),，說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)登陸成功,，這時(shí)就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。文中采用TCP協(xié)議進(jìn)行傳輸,，這樣可保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。利用下面的AT¨ 命令完成。

　　AT+CIPSTART,；建立TCP／UDP連接
AT+CIPSEND,；發(fā)送數(shù)據(jù)
AT+CIPCLOSE；關(guān)閉TCP連接

　　上位機(jī)總控中心軟件采用VB編寫(xiě),，軟件利用Winsockl6j控件編程,。對(duì)SIM300的指定的上位機(jī)端口進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，隨時(shí)接受傳輸數(shù)據(jù),。

　　注意：對(duì)于已經(jīng)建立的TCP鏈路,，如果在一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸，這條鏈路就可能斷掉，所以在實(shí)際應(yīng)用中,，如果需要維護(hù)這條鏈路,，要每隔一段時(shí)間(實(shí)測(cè)得到，這里為5 min)發(fā)送一個(gè)心跳包來(lái)維系鏈路,；也可在傳輸數(shù)據(jù)前用AT+CIPSTATUS命令來(lái)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)狀況,，發(fā)現(xiàn)斷開(kāi)后，重新初始化鏈路,。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　把GPRS模塊SIM300和射頻IC卡應(yīng)用于這套分布式考勤系統(tǒng)中,，很好地解決了對(duì)于工作點(diǎn)分散的企業(yè)考勤難的問(wèn)題，實(shí)際應(yīng)用運(yùn)行良好,。對(duì)這一系統(tǒng)的考勤終端改造和上位機(jī)軟件升級(jí),，還可以很好地應(yīng)用于無(wú)線自動(dòng)抄表系統(tǒng)、無(wú)人看守系統(tǒng),、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等領(lǐng)域中,。