Zeiterfassung mit RFID-Modul – Projekte für Arduino und ESP32-Mikrocontroller

Inhalt

Kategorien: Anzeigemodule, Zeit anzeigen

Schlagwörter: Datenlogger-Shield, OLED, RFID-Modul, RTC-Modul

Ziel des Projekts

Mit einem RFID-Modul, einem RTC-Modul und einer SD-Karte sollen Datum, Zeit und der Name der Mitarbeiterin/des Mitarbeiters erfasst werden und auf einer SD-Karte gespeichert werden.

Außerdem werden die Daten im Seriellen Monitor und auf einem OLED-Display angezeigt.

Die Daten werden im CSV-Format(Comma-separated values) gespeichert. Die Daten – hier der Name der Mitarbeiterin/des Mitarbeiters, das Datum und die Uhrzeit werden durch Kommas getrennt, anschließend folgt ein Zeilenvorschub (println). Jede Tabellenkalkulation kann die Daten lesen. Beim Öffnen der Datei wird gefragt, welches Trennzeichen verwendet werden soll:
Beispiel: Import LibreOffice Calc

Benötigte Bauteile

RFID-Modul
⇒Datenlogger-Shield
⇒OLED-Display
⇒RTC-Modul
kodierte Karten
Leitungsdrähte

RFID-Modul

Ein RFID-Modul (radio-frequency identification) besteht aus sogenannten „Tags“, und einem Lesegerät.

Der Schaltplan

(Fahre mit der Maus über das Bild, um die Bezeichnungen der Bauteile zu sehen)

Benötigte Bibliotheken

Das Programm

Kennung der Karte

Zunächst musst du die individuelle Kennung der Karte mit diesem Programm herausfinden.

Die Kennung wird im Seriellen Monitor angezeigt.

// RFID-Bibiothek hinzufügen
#include "MFRC522.h"

// Anschlüsse definieren
#define SDA 7
#define RST 9

// RFID-Empfänger benennen
MFRC522 mfrc522(SDA, RST);

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  SPI.begin();

  // Initialisierung des RFID-Empfängers
  mfrc522.PCD_Init();
}

void loop()
{
  String WertDEZ;

  // Wenn keine Karte in Reichweite ist ..
  if (!mfrc522.PICC_IsNewCardPresent())
  {
    // .. wird die Abfrage wiederholt.
    return;
  }

  // Wenn kein RFID-Sender ausgewählt wurde ..
  if (!mfrc522.PICC_ReadCardSerial())
  {
    // .. wird die Abfrage wiederholt.
    return;
  }

  Serial.println(F("Karte entdeckt!"));

  // Dezimal-Werte in String schreiben
  for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++)
  {
    WertDEZ = WertDEZ + String(mfrc522.uid.uidByte[i], DEC) + " ";
  }

  // Kennung dezimal anzeigen
  Serial.println("Wert in dezimal: " + WertDEZ);

  delay(1000);
}

// RFID-Bibiothek hinzufügen

#include "MFRC522.h"

// Anschlüsse definieren

#define SDA 7

#define RST 9

// RFID-Empfänger benennen

MFRC522 mfrc522(SDA, RST);

void setup()

{

Serial.begin(9600);

SPI.begin();

// Initialisierung des RFID-Empfängers

mfrc522.PCD_Init();

}

void loop()

{

String WertDEZ;

// Wenn keine Karte in Reichweite ist ..

if (!mfrc522.PICC_IsNewCardPresent())

{

// .. wird die Abfrage wiederholt.

return;

}

// Wenn kein RFID-Sender ausgewählt wurde ..

if (!mfrc522.PICC_ReadCardSerial())

{

// .. wird die Abfrage wiederholt.

return;

}

Serial.println(F("Karte entdeckt!"));

// Dezimal-Werte in String schreiben

for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++)

{

WertDEZ = WertDEZ + String(mfrc522.uid.uidByte[i], DEC) + " ";

}

// Kennung dezimal anzeigen

Serial.println("Wert in dezimal: " + WertDEZ);

delay(1000);

}

Das eigentliche Programm

Um den knappen Speicherplatz im ⇒SRAM des Arduino UNO zu sparen, wird jede Serial.print() oder Serial.println() Anweisung, die unveränderlichen, in Anführungszeichen eingeschlossenen Text enthält, mit dem F-Makro ausgeführt. Das F-Makro sorgt dafür, dass der Text im Programmspeicher (⇒Flash) abgelegt wird und so mehr Speicherplatz im SRAM zur Verfügung stellt.

// benötigte Bibliotheken einbinden
#include "MFRC522.h"
#include "SPI.h"
#include "SdFat.h"
#include "RTClib.h"
#include "SSD1306Ascii.h"
#include "SSD1306AsciiWire.h"

// Name des RTC-Moduls (rtc)
RTC_DS3231 rtc; 

// Adresse des OLED-Displays
#define I2C_ADDRESS 0x3C

// Name des OLED-Displays festlegen
SSD1306AsciiWire oled;

// Bezeichnung der SD-Karte
SdFat SD;

// Bezeichnung der CSV-Datei
File Zeiterfassung;

// Anschlüsse RFID definieren
#define SDA 7
#define RST 9

// RFID-Empfänger benennen und Datenpins zuordnen
MFRC522 mfrc522(SDA, RST);

// Daten-Pin SD-Karte
int DatenPin = 10;

// Trennzeichen für die CSV-Datei
const String TrennZeichen = ",";

String Mitarbeiter;

// benötigte Bibliotheken einbinden

#include "MFRC522.h"

#include "SPI.h"

#include "SdFat.h"

#include "RTClib.h"

#include "SSD1306Ascii.h"

#include "SSD1306AsciiWire.h"

// Name des RTC-Moduls (rtc)

RTC_DS3231 rtc;

// Adresse des OLED-Displays

#define I2C_ADDRESS 0x3C

// Name des OLED-Displays festlegen

SSD1306AsciiWire oled;

// Bezeichnung der SD-Karte

SdFat SD;

// Bezeichnung der CSV-Datei

File Zeiterfassung;

// Anschlüsse RFID definieren

#define SDA 7

#define RST 9

// RFID-Empfänger benennen und Datenpins zuordnen

MFRC522 mfrc522(SDA, RST);

// Daten-Pin SD-Karte

int DatenPin = 10;

// Trennzeichen für die CSV-Datei

const String TrennZeichen = ",";

String Mitarbeiter;

Der setup-Teil.

void setup() 
{
  Serial.begin(9600);
  SPI.begin();

  // OLED mit 128x64 Pixeln starten
  Wire.begin();
  oled.begin(&Adafruit128x64, I2C_ADDRESS);

  // Schriftart festlegen
  oled.setFont(Arial14);
  oled.println(F("Zeiterfassung"));

  // Initialisierung des RFID-Empfängers
  mfrc522.PCD_Init();

  /*
    wenn Datum und Zeit nicht korrekt -> Datum/Zeit setzen
    Jahr, Monat, Tag, Stunde, Minute, Sekunde
    Beispiel:  2022 August 31. 10 Uhr 30 Minuten 30 Sekunden
    rtc.adjust(DateTime(2022, 8, 31, 10, 31, 30));
 */
  // RTC-Modul starten
  rtc.begin();

  // SD-Karte starten
  if (!SD.begin(DatenPin)) 
  {
    Serial.println(F("Initialisierung fehlgeschlagen!"));
  } 
  else Serial.println(F("SD-Karte gestartet!"));

  // rtc.now() -> aktuelle Zeit holen
  DateTime aktuell = rtc.now();

  // Format des Datums festlegen
  char Datum[] = "DD.MM.YYYY";

  // Datum in Zeichenkette (String) umwandeln und anzeigen
  Serial.print(aktuell.toString(Datum));

  // Format der Zeitangabe festlegen
  char Zeit[] = "hh:mm:ss";

  // Zeitangabe in Zeichenkette (String) umwandeln und anzeigen
  Serial.print(aktuell.toString(Zeit));
}

void setup()

{

Serial.begin(9600);

SPI.begin();

// OLED mit 128x64 Pixeln starten

Wire.begin();

oled.begin(&Adafruit128x64, I2C_ADDRESS);

// Schriftart festlegen

oled.setFont(Arial14);

oled.println(F("Zeiterfassung"));

// Initialisierung des RFID-Empfängers

mfrc522.PCD_Init();

wenn Datum und Zeit nicht korrekt -> Datum/Zeit setzen

Jahr, Monat, Tag, Stunde, Minute, Sekunde

Beispiel: 2022 August 31. 10 Uhr 30 Minuten 30 Sekunden

rtc.adjust(DateTime(2022, 8, 31, 10, 31, 30));

// RTC-Modul starten

rtc.begin();

// SD-Karte starten

if (!SD.begin(DatenPin))

{

Serial.println(F("Initialisierung fehlgeschlagen!"));

}

else Serial.println(F("SD-Karte gestartet!"));

// rtc.now() -> aktuelle Zeit holen

DateTime aktuell = rtc.now();

// Format des Datums festlegen

char Datum[] = "DD.MM.YYYY";

// Datum in Zeichenkette (String) umwandeln und anzeigen

Serial.print(aktuell.toString(Datum));

// Format der Zeitangabe festlegen

char Zeit[] = "hh:mm:ss";

// Zeitangabe in Zeichenkette (String) umwandeln und anzeigen

Serial.print(aktuell.toString(Zeit));

}

Der loop-Teil.

void loop() 
{  
  // vom RFID ermittelter Wert der Karte als Folge von Dezimalzahlen
  String WertDEZ;

  // String Mitarbeiter löschen, damit falsche Karte erkannt wird
  Mitarbeiter = "";

  // Wenn keine Karte in Reichweite ist ..
  if (!mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) 
  {
    // .. wird die Abfrage wiederholt.
    return;
  }

  // Wenn kein RFID-Sender ausgewählt wurde ..
  if (!mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) 
  {
    // .. wird die Abfrage wiederholt.
    return;
  }
  Serial.println(F("Karte entdeckt!"));

  // Dezimal-Werte in String WertDEZ schreiben
  for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) 
  {
    WertDEZ = WertDEZ + String(mfrc522.uid.uidByte[i], DEC) + " ";
  }

  // dezimalen Wert anzeigen
  Serial.println("Wert in dezimal: " + WertDEZ);

  // Leerzeichen am Ende entfernen
  WertDEZ.trim();

  /*
    Karten abfragen und Namen der Mitarbeiter*innen zuordnen
    Dezimal-Werte durch die eigenen Werte ersetzen
  */  
  if (WertDEZ == "195 106 18 23") Mitarbeiter = "Klaus Drolshagen";
  if (WertDEZ == "227 77 233 22") Mitarbeiter = "Eva Hilger";
  if (WertDEZ == "131 125 21 23") Mitarbeiter = "Claudia Kruse";

  /*
    Namen abfragen
    wenn (if) Mitarbeiter == Klaus Drolshagen oder (||) Mitarbeiter == Eva Hilger || . . 
    werden Die Daten angezeigt und in die Datei geschrieben
  */ 
  if (Mitarbeiter == "Klaus Drolshagen" || Mitarbeiter == "Eva Hilger" || Mitarbeiter == "Claudia Kruse") 
  {
    // Daten in die Datei schreiben
    DatenSchreiben();
  }

  // falsche Karte
  else 
  {
    Serial.println(F("Falsche Karte!"));
    oled.clear();
    oled.print(F("Falsche Karte!"));
  } 
  
  // Pause, damit die Daten nicht mehrfach in die Datei geschrieben werden
  delay(1000);
}

void loop()

{

// vom RFID ermittelter Wert der Karte als Folge von Dezimalzahlen

String WertDEZ;

// String Mitarbeiter löschen, damit falsche Karte erkannt wird

Mitarbeiter = "";

// Wenn keine Karte in Reichweite ist ..

if (!mfrc522.PICC_IsNewCardPresent())

{

// .. wird die Abfrage wiederholt.

return;

}

// Wenn kein RFID-Sender ausgewählt wurde ..

if (!mfrc522.PICC_ReadCardSerial())

{

// .. wird die Abfrage wiederholt.

return;

}

Serial.println(F("Karte entdeckt!"));

// Dezimal-Werte in String WertDEZ schreiben

for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++)

{

WertDEZ = WertDEZ + String(mfrc522.uid.uidByte[i], DEC) + " ";

}

// dezimalen Wert anzeigen

Serial.println("Wert in dezimal: " + WertDEZ);

// Leerzeichen am Ende entfernen

WertDEZ.trim();

Karten abfragen und Namen der Mitarbeiter*innen zuordnen

Dezimal-Werte durch die eigenen Werte ersetzen

if (WertDEZ == "195 106 18 23") Mitarbeiter = "Klaus Drolshagen";

if (WertDEZ == "227 77 233 22") Mitarbeiter = "Eva Hilger";

if (WertDEZ == "131 125 21 23") Mitarbeiter = "Claudia Kruse";

Namen abfragen

wenn (if) Mitarbeiter == Klaus Drolshagen oder (||) Mitarbeiter == Eva Hilger || . .

werden Die Daten angezeigt und in die Datei geschrieben

if (Mitarbeiter == "Klaus Drolshagen" || Mitarbeiter == "Eva Hilger" || Mitarbeiter == "Claudia Kruse")

{

// Daten in die Datei schreiben

DatenSchreiben();

}

// falsche Karte

else

{

Serial.println(F("Falsche Karte!"));

oled.clear();

oled.print(F("Falsche Karte!"));

}

// Pause, damit die Daten nicht mehrfach in die Datei geschrieben werden

delay(1000);

}

Jetzt fehlt noch die ⇒Funktion DatenSchreiben().

void DatenSchreiben() 
{
  // Meldungen im Seriellen Monitor
  Serial.println(F("Schreibe Daten in Zeiterfassung.csv ... "));

  // Name der Mitarbeiterin/des Mitarbeiters
  Serial.println("Mitarbeiter*in: " + Mitarbeiter);
  Serial.println(F("-----------------------------"));

  // rtc.now() -> aktuelle Zeit holen
  DateTime aktuell = rtc.now();
  char Datum[] = "DD.MM.YYYY ";

  // Datum in Zeichenkette (String) umwandeln und anzeigen
  Serial.print(aktuell.toString(Datum));

  // Format der Zeitangabe festlegen
  char Zeit[] = "hh:mm:ss";

  // Zeitangabe in Zeichenkette (String) umwandeln und anzeigen
  Serial.println(aktuell.toString(Zeit));

  // Ausgabe OLED
  oled.clear();
  oled.println(Mitarbeiter);
  oled.println(aktuell.toString(Datum));
  oled.println(aktuell.toString(Zeit));
  
  /*
    Zeiterfassung ist das Datei-Objekt
    FILE_WRITE -> Datei zum Schreiben öffnen
    wenn die Datei noch nicht existiert, wird sie neu erstellt
    ansonsten werden die neuen Daten ans Ende angehängt
  */
  Zeiterfassung = SD.open("Zeiterfassung.csv", FILE_WRITE);
  if (Zeiterfassung) 
  {
    // Überschrift nach jedem Datensatzwiederholen 
    Zeiterfassung.print(F("Mitarbeiter*in:"));
    Zeiterfassung.print(TrennZeichen);
    Zeiterfassung.print(F("Datum:"));
    Zeiterfassung.print(TrennZeichen);
    Zeiterfassung.print(F("Zeit"));
    Zeiterfassung.println();

    // Daten in die Datei schreiben: Mitarbeiter*in, Datum und Zeit
    // Werte durch Trennzeichen (,) trennen
    Zeiterfassung.print(Mitarbeiter);
    Zeiterfassung.print(TrennZeichen);
    Zeiterfassung.print(Datum);
    Zeiterfassung.print(TrennZeichen);
    Zeiterfassung.print(Zeit);
    Zeiterfassung.println();
    Zeiterfassung.println();
  }

  // Datei schließen
  Zeiterfassung.close();
  Serial.println(F("Speichern abgeschlossen."));
  Serial.println();
}

void DatenSchreiben()

{

// Meldungen im Seriellen Monitor

Serial.println(F("Schreibe Daten in Zeiterfassung.csv ... "));

// Name der Mitarbeiterin/des Mitarbeiters

Serial.println("Mitarbeiter*in: " + Mitarbeiter);

Serial.println(F("-----------------------------"));

// rtc.now() -> aktuelle Zeit holen

DateTime aktuell = rtc.now();

char Datum[] = "DD.MM.YYYY ";

// Datum in Zeichenkette (String) umwandeln und anzeigen

Serial.print(aktuell.toString(Datum));

// Format der Zeitangabe festlegen

char Zeit[] = "hh:mm:ss";

// Zeitangabe in Zeichenkette (String) umwandeln und anzeigen

Serial.println(aktuell.toString(Zeit));

// Ausgabe OLED

oled.clear();

oled.println(Mitarbeiter);

oled.println(aktuell.toString(Datum));

oled.println(aktuell.toString(Zeit));

Zeiterfassung ist das Datei-Objekt

FILE_WRITE -> Datei zum Schreiben öffnen

wenn die Datei noch nicht existiert, wird sie neu erstellt

ansonsten werden die neuen Daten ans Ende angehängt

Zeiterfassung = SD.open("Zeiterfassung.csv", FILE_WRITE);

if (Zeiterfassung)

{

// Überschrift nach jedem Datensatzwiederholen

Zeiterfassung.print(F("Mitarbeiter*in:"));

Zeiterfassung.print(TrennZeichen);

Zeiterfassung.print(F("Datum:"));

Zeiterfassung.print(TrennZeichen);

Zeiterfassung.print(F("Zeit"));

Zeiterfassung.println();

// Daten in die Datei schreiben: Mitarbeiter*in, Datum und Zeit

// Werte durch Trennzeichen (,) trennen

Zeiterfassung.print(Mitarbeiter);

Zeiterfassung.print(TrennZeichen);

Zeiterfassung.print(Datum);

Zeiterfassung.print(TrennZeichen);

Zeiterfassung.print(Zeit);

Zeiterfassung.println();

}

// Datei schließen

Zeiterfassung.close();

Serial.println(F("Speichern abgeschlossen."));

Serial.println();

}

Beispiel: Bilder und Beschriftung der Karten (Quelle: https://openclipart.org/detail/20698/smooth-faces abgerufen am 20.11.24)

Letzte Aktualisierung: Juni 8, 2026 @ 20:22