基于51单片机射频RFID卡考勤上课上班人数计数系统设计

1 系统功能介绍

本设计是一套基于 STC89C52 单片机 的射频 RFID 卡考勤与人数统计系统，可应用于教室、公司等需要考勤管理的场所。系统通过射频识别模块（RFID）读取预设卡片的身份信息，实现人员的自动识别与到勤统计，并结合液晶显示与蜂鸣器报警功能，能够快速判断到勤人数是否符合要求，从而提升管理效率。

系统主要功能如下：

RFID 身份识别

系统配备 3 张预设的射频卡，分别代表张三、李四、王二三位用户。当任意一张卡刷卡成功时，单片机能够识别其身份，并在 LCD 上对应位置显示 "有人"，未签到的显示为空格。
人数统计

LCD 的第二行会实时显示已签到人数，实现到勤人数的动态统计。
上课（上班）检测功能

按下按键进入上课模式，如果签到人数与总人数不一致，则蜂鸣器发出报警，提示有人员未到场。
声光提示

当有新人员刷卡成功时，蜂鸣器发出短促提示音；上课模式下人数不全时蜂鸣器发出持续报警音。

2 系统电路设计

2.1 单片机最小系统

本系统核心为 STC89C52 单片机，其最小系统包括：

时钟电路：外接 12MHz 晶振和 30pF 电容，保证 MCU 稳定运行。
复位电路：采用按键和上拉电阻构成，上电自动复位，并支持人工复位。
电源电路：DC 5V 供电，配合滤波电容降低干扰。

该模块负责 RFID 数据处理、LCD 显示控制、按键识别及蜂鸣器驱动。

2.2 RFID 模块电路

RFID 模块用于读取射频卡的 ID 号，本系统可使用 MFRC522 或兼容 125kHz/13.56MHz 的模块：

天线部分：负责接收与发射射频信号。
解码部分：将射频信号解调并输出卡片的唯一 ID 数据。
接口部分：通过 SPI 或 UART 与单片机通信，数据传输速度快、稳定性高。

设计要点：

使用屏蔽线连接天线模块，减少外界干扰。
通信线加上上拉电阻，保证总线稳定。

2.3 LCD1602 显示模块

LCD1602 用于显示：

第一行：三位用户的签到状态（空格或"有人"）
第二行：已签到人数统计

LCD 通过 4 位并行方式与单片机连接，节省 IO 口。

2.4 按键输入模块

系统仅需一个按键：

上课/上班键 ：按下后判断当前人数是否与总人数匹配。
按键采用下拉或上拉电阻设计，配合软件去抖动处理，保证识别准确。

2.5 蜂鸣器报警模块

采用有源蜂鸣器与三极管驱动电路：

短促音：刷卡成功提示
持续音：人数不齐报警

2.6 电源电路

统一采用 DC 5V 稳压电源，为 MCU、RFID 模块、LCD、蜂鸣器供电。电源端加入滤波电容与 TVS 二极管以防止干扰和浪涌。

3 程序设计

3.1 主程序结构

程序结构分为初始化与主循环：

初始化：
- 初始化 LCD、RFID、按键、蜂鸣器
- 清空签到状态数组
主循环：
- 读取 RFID 卡 ID
- 匹配用户信息
- 更新签到状态
- 显示人数与状态
- 按键检测并判断报警条件

3.2 RFID 数据读取与身份识别

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unsigned char card_uid[5];
unsigned char user1_uid[5] = {0x12,0x34,0x56,0x78,0x90};
unsigned char user2_uid[5] = {0x98,0x76,0x54,0x32,0x10};
unsigned char user3_uid[5] = {0xAB,0xCD,0xEF,0x12,0x34};

bit user_state[3] = {0,0,0}; // 0未到 1已到

bit Compare_UID(unsigned char *id1, unsigned char *id2) {
    for(int i=0;i<5;i++) {
        if(id1[i] != id2[i]) return 0;
    }
    return 1;
}

void RFID_Check(void) {
    if(RFID_ReadCard(card_uid)) {
        if(Compare_UID(card_uid, user1_uid)) user_state[0] = 1;
        else if(Compare_UID(card_uid, user2_uid)) user_state[1] = 1;
        else if(Compare_UID(card_uid, user3_uid)) user_state[2] = 1;
        Beep_Short();
    }
}

3.3 LCD 显示签到状态与人数

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void LCD_Update(void) {
    unsigned char i;
    char line1[17] = "               ";
    char line2[17];
    unsigned char count = 0;
    
    for(i=0;i<3;i++) {
        if(user_state[i]) {
            line1[i*5] = '有';
            line1[i*5+1] = '人';
            count++;
        } else {
            line1[i*5] = ' ';
            line1[i*5+1] = ' ';
        }
    }
    
    sprintf(line2, "人数:%d", count);
    
    LCD_SetCursor(0,0);
    LCD_Print(line1);
    LCD_SetCursor(0,1);
    LCD_Print(line2);
}

3.4 按键检测与上课模式判断

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void Check_Class_Start(void) {
    unsigned char count = 0;
    for(int i=0;i<3;i++) {
        if(user_state[i]) count++;
    }
    if(count < 3) {
        Beep_Long();
    }
}

void Key_Scan(void) {
    if(KEY1 == 0) {
        delay_ms(20);
        if(KEY1 == 0) {
            Check_Class_Start();
            while(KEY1 == 0); // 等待松开
        }
    }
}

3.5 蜂鸣器控制

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void Beep_Short(void) {
    BEEP = 1;
    delay_ms(100);
    BEEP = 0;
}

void Beep_Long(void) {
    BEEP = 1;
    delay_ms(500);
    BEEP = 0;
}

3.6 主循环程序

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void main(void) {
    System_Init();
    while(1) {
        RFID_Check();
        LCD_Update();
        Key_Scan();
    }
}

4 总结

本系统通过 STC89C52 单片机 + RFID 模块 实现了考勤签到与人数统计功能，结合 LCD 实时显示与蜂鸣器报警，实现了小型教室或办公室的考勤自动化管理。系统结构简单、成本低廉，具有较好的实用性与可扩展性。未来可以加入以下功能：

通过 EEPROM 存储历史签到记录
加入时钟模块记录签到时间
增加无线通讯，将考勤数据上传到服务器进行统计分析