第二章 系统总设计及相关技术 5
第二章 系统总设计及相关技术
2.1 系统总体设计
如图2.1所示，本系统由IC卡系统、考勤管理软件以及后台数据库三部分组成。
USB IC卡系统 考勤管理软件 后台数据库
图2.1 系统总框图
2.1.1 IC卡系统组成及相关技术
IC卡系统由IC卡和读卡器组成，在硬件上实现对IC卡的读写，然后通过USB与 PC机进行通信。其相关技术有： (1)射频通信技术
非接触式IC卡系统是一个典型的射频识别系统，它采用的就是射频通信技术，射频通信细节有：数据的调制和解调、能量的传输和通信协议。[5][6] ① 数据的调制和解调
读写器和IC卡之间采用半双工通信方式，以一定频率的电磁波为媒介进行通信。由于基带数字信号不可以直接进行传输，那么在读写器和lC卡之间进行通信时，必须对该基带信号进行调制和解调处理。在读写器发送给IC卡数据的过程中，采用100％或10％的幅度调制。在IC卡返回给读写器数据的过程中，采用负载调制方式。 ② 能量的传输
6 基于IC卡的考勤管理系统设计
IC卡在工作时，本身没有电源，因此需要从读写器发送的电磁波中提取能量，在IC卡接受数据期间，它一方面从接受到的信号中解调出数据信息，另一方面从接受到的信号中提取能量。当IC卡放回数据时，IC卡的数据是通过负载调制的方式，使IC卡的天线上的信号幅度发生变化，这样耦合到读写器的天线上的信号幅度也就发生相应的变化，从而使读写器得到IC卡返回的信息，同时IC卡将读写器上的电磁波信号耦合过来，提供IC卡工作所需的能量。 ③ 通信协议
IC卡系统至少由一个读写器和一个Ic卡组成。为了使系统具有高性能价格比，通常在整个系统中加入相关通信协议，使一个读写器可以同时和多个IC卡通信。[7] (2)防冲突技术
以前使用的多数IC卡系统中，一次只能读写一张卡，卡与卡之间要保持一定距离，现在的IC卡系统具有防碰撞的功能，可以同时识别进入识别距离的所有IC卡，它的并行工作方式大大提高系统的效率。 (3)电磁兼容技术
电磁兼容(EMC)的标准定义是设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。实现电磁兼容的最好办法是将所有的数字及模拟电路均视为对高频信号响应的电路，用高频设计方法来处理电缆屏蔽。 (4)信息安全技术
IC卡系统的信息安全体系是系统中极为重要的部分。它涉及通信的安全和保密、存储数据的安全及工作状态的控制三个方面。Ic卡的安全性能的高低，将决定其可在何种场合下应用。
综上所述，IC卡系统涵盖了很多方面的技术，正确选用适当的技术，才能设计出高性能低功耗、低成本的IC卡系统。 2.1.2 考勤管理软件与后台数据库
考勤管理软件在PC上实现对员工信息的管理、读写以及员工考勤管理。本文利用VB进行软件编写。
后台数据库实现对员工信息和员工考勤的管理。本文使用Microsoft Access。
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2.2 射频识别技术
2.2.1射频识别简介
射频识别（英文：Radio Frequency IDentification，缩写：RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。常用的有低频（125k~134.2K）、高频（13.56Mhz）、超高频，微波等技术。RFID读写器也分移动式的和固定式的，目前RFID技术应用很广，如：图书馆，门禁系统，食品安全溯源等。
射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点。可用于流程跟踪和维修跟踪等交互式业务。
制约射频识别系统发展的主要问题是不兼容的标准。射频识别系统的主要厂商提供的都是专用系统，导致不同的应用和不同的行业采用不同厂商的频率和协议标准，这种混乱和割据的状况已经制约了整个射频识别行业的增长。许多欧美组织正在着手解决这个问题，并已经取得了一些成绩。标准化必将刺激射频识别技术的大幅度发展和广泛应用。 2.2.2 IC卡与射频IC卡 （1） IC卡
IC卡 (Integrated Circuit Card，集成电路卡)，也称智能卡(Smart card)、智慧卡(Intelligent card)、微电路卡(Microcircuit card)或微芯片卡等。它是将一个微电子芯片嵌入符合ISO 7816标准的卡基中，做成卡片形式。IC卡与读写器之间的通讯方式可以是接触式，也可以是非接触式。根据通讯接口把IC卡分成接触式IC卡、非接触式IC和双界面卡（同时具备接触式与非接触式通讯接口）。
IC卡由于其固有的信息安全、便于携带、比较完善的标准化等优点，在身份认证、银行、电信、公共交通、车场管理等领域正得到越来越多的应用，例如二代身份证，银行的电子钱包，电信的手机SIM卡，公共交通的公交卡、地铁卡，
8 基于IC卡的考勤管理系统设计
用于收取停车费的停车卡等，都在人们日常生活中扮演重要角色。 （2）射频IC卡
射频IC卡(俗称感应卡，又称非接触式IC卡、无线智能卡)是世界上最近十余年发展起来的一项新技术，它成功的将射频识别技术和IC卡技术结合起来，解决了无源(卡中无电源)和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破．读写操作只需将卡片放在读卡器附近一定的距离之内就能实现数据交换，无需任何接触，使用非常方便、快捷，不易损坏。 （3）射频IC卡优点
1射频IC卡在读写时是处于非接触操作状态，避免了由于接触不良所造成的○
读写错误，能防止卡片之间出现数据干扰，因此终端可以同时处理多张卡片。 2便于一卡多用：射频○
IC卡中有多个分区，每个分区又各自有自己的密码，
所以可以将不同的分区用于不同的应用，实现一卡多用。同时避免了灰尘、油污等外部恶劣环境对读写卡的影响。
3操作简单、快捷。射频IC卡采用无线通讯方式，使用时无方向要求，所以○
使用起来十分方便。
4防冲突。射频IC卡中存有快速防冲突机制。 ○
5射频IC卡还具有存储容量大，传递速度快，读写寿命长的特点。它具有下○述优良特性：
a．非接触式IC卡与读写器之间非机械接触。
b. 表面没有裸露器件，不会因为污损、弯曲而损坏IC卡。卡本身是无源件，体积小，耐用可靠。
c. 读写器不需要卡座，可以完全放置在盒子内。
d. 使用时没有方向性，卡可以从任意方向掠过读写器表面，完成读写工作。 e. 读写器与IC卡的无线通讯联系。
f. 读写器与IC卡实施双向密码鉴别制，采用三级DES算法验证。读写器识别IC卡的合法性，IC卡能识别读写器，还可设置读写权限。
g. 非接触式IC卡的发行有严格的规则。采用国际公认的mifare标准，其卡号的唯一性，在世界上是唯一的。其次，将密码一部分保存在车载机里，一部分放
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