第一章 系统整体方案规划
本系统以STM32F103R8T6单片机为控制核心，融合射频RFID识别、考勤数据处理、人数统计与状态显示功能，旨在实现场所人员考勤的自动化与智能化，适用于企业、学校、培训机构等场景的日常考勤管理。核心目标是通过RFID读卡器读取人员卡片信息，经STM32处理后完成身份验证、考勤记录存储，同时自动统计已考勤人数与未考勤人数，直观展示考勤状态，减少人工统计误差，提升考勤效率。
系统整体划分为五大核心模块：STM32控制模块、RFID识别模块、数据存储模块、人数统计模块与显示模块。控制模块负责协调各模块工作，解析RFID卡片数据、执行考勤逻辑与统计算法；RFID识别模块选用RC522读卡器，支持13.56MHz高频RFID卡读取，实现人员快速身份验证；数据存储模块采用EEPROM芯片，存储已注册卡片信息与每日考勤记录，避免断电数据丢失；人数统计模块依托STM32数据处理能力，实时计算已考勤人数、未考勤人数及出勤率；显示模块采用LCD12864屏，清晰展示考勤人数、人员信息与考勤时间。
方案设计遵循“准确性、易用性”原则，预留串口接口方便与上位机同步考勤数据，支持手动添加/删除RFID卡片信息，电源采用5V直流供电，搭配LM1117-3.3V稳压芯片为STM32供电，确保系统在长时间考勤场景下稳定运行，为后续硬件选型与软件开发提供清晰框架。
第二章 系统硬件电路设计
硬件电路围绕STM32核心构建，重点解决RFID数据采集、考勤信息存储、人数统计信号处理与数据显示问题。STM32F103R8T6作为主控芯片，其GPIO口、SPI接口、I2C接口与定时器资源可满足各模块连接需求：SPI接口与RC522读卡器通信，获取RFID卡片ID信息；I2C接口连接EEPROM芯片（AT24C64），存储卡片数据与考勤记录；GPIO口连接显示模块控制引脚、考勤状态指示灯（红灯表示未识别，绿灯表示识别成功）；定时器用于记录考勤时间，精确到分钟。
RFID识别模块中，RC522读卡器的SDA、SCK、MOSI、MISO引脚通过SPI接口与STM32连接，STM32发送初始化指令后，读卡器持续发射13.56MHz射频信号，当RFID卡靠近（距离≤5cm）时，读取卡片唯一ID并传输至STM32；为减少信号干扰，读卡器电源端并联10μF滤波电容，线路采用屏蔽线连接。数据存储模块中，AT24C64芯片（64KB容量）通过I2C接口与STM32连接，可存储最多1000张RFID卡ID信息与30天的考勤记录，每张卡片信息占用8字节，每日考勤记录包含日期、已考勤人数与未考勤人数。
显示与状态指示模块中，LCD12864屏通过并行接口与STM32连接，分区域显示：顶部显示当前日期与时间，左侧显示已考勤人数/总人数/出勤率，右侧显示最新考勤人员ID；考勤状态指示灯通过NPN三极管驱动，STM32输出高电平时，绿灯点亮（识别成功），输出低电平时，红灯点亮（未识别或无效卡片）。电源电路采用5V USB供电，经LM1117-3.3V稳压芯片转换后为STM32、RC522读卡器与EEPROM供电，确保各模块电压稳定匹配。
第三章 系统软件程序设计
软件设计采用模块化编程，基于Keil MDK开发环境，主要包含主程序、RFID识别、数据存储、人数统计、显示控制与上位机通信六大模块。主程序完成系统初始化（GPIO、SPI、I2C、定时器、串口）后，进入循环状态，实时检测RFID卡片信号，执行身份验证、数据存储与人数统计逻辑，同步更新显示内容。
RFID识别模块通过SPI协议向RC522读卡器发送读卡指令，当检测到卡片时，读取卡片ID并与EEPROM中已注册ID比对：若ID匹配，判定为有效考勤，记录当前时间并存储至考勤记录区，同时触发已考勤人数加1；若ID不匹配或无卡片，判定为无效，红灯点亮提示。数据存储模块设计卡片注册与考勤记录存储两个子功能：注册卡片时，将新ID写入EEPROM指定区域并标记为“已注册”；每日考勤结束后，自动存储当日总人数、已考勤人数与考勤日期，支持通过串口向上位机导出数据。
人数统计模块通过读取EEPROM中已注册卡片总数，结合实时已考勤人数，计算未考勤人数（总人数-已考勤人数）与出勤率（已考勤人数/总人数×100%），数据精确至整数；显示控制模块驱动LCD12864屏，每1秒刷新一次考勤数据，确保显示实时性；上位机通信模块采用串口协议，定义“数据导出”“卡片注册”“记录清空”三类指令，STM32接收指令后执行对应操作，实现考勤数据的批量管理。此外，软件加入防重复考勤逻辑，同一卡片在30分钟内重复刷卡仅记录一次，避免数据重复统计。
第四章 系统调试与功能验证
系统调试分为硬件调试、软件调试与功能联调三部分。硬件调试首先检查电源电路，用万用表测量各模块供电电压，确保STM32供电3.3V、读卡器与EEPROM供电3.3V、LCD屏供电5V稳定；接着测试RFID识别功能，用示波器观察SPI通信波形，确认RC522能正常读取卡片ID，读取距离与响应时间符合设计要求（响应时间≤0.5秒）；最后检查显示模块，确保LCD12864屏字符显示清晰、无乱码，指示灯状态与考勤结果一致。
软件调试采用J-Link仿真器在线调试，逐步验证各模块逻辑：先调试卡片识别与比对程序，用10张已注册卡片与5张未注册卡片测试，确认有效卡片识别准确率达100%，无效卡片无误判；再调试人数统计程序，设定总人数20人，模拟15人考勤，检查已考勤人数、未考勤人数与出勤率计算是否准确；最后调试数据存储程序，断电后重新上电，确认EEPROM中卡片信息与考勤记录无丢失。
功能联调在模拟考勤场景中进行：注册25张RFID卡片作为考勤人员，设定每日考勤时间为8:00-9:00。验证结果显示：人员刷卡时，系统0.3秒内完成识别，绿灯点亮并记录考勤时间；LCD屏实时更新已考勤人数，考勤结束后显示“已考勤22人，未考勤3人，出勤率88%”；通过串口向上位机导出数据，与LCD显示一致；同一卡片重复刷卡无重复记录，系统连续运行30天无数据丢失，识别准确率100%，满足考勤人数自动统计需求，可投入实际应用。
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