基于MSP430的移動(dòng)智能考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

何成飛，劉娟 （長(zhǎng)江大學(xué)電子信息學(xué)院，湖北 荊州434023）

易國(guó)華 （長(zhǎng)江大學(xué)期刊社，湖北 荊州434023）

在實(shí)際生活中，某些工作人員地理位置不固定，如業(yè)務(wù)員、鐵路養(yǎng)護(hù)人員等，對(duì)他們的勤務(wù)管理便是一個(gè)難題。傳統(tǒng)的勤務(wù)系統(tǒng)將考勤設(shè)備安裝在固定的位置，勤務(wù)人員需要到指定位置進(jìn)行考勤登記，即地理位置固定的考勤設(shè)備；某些情況下，勤務(wù)人員因公外出而無(wú)法按時(shí)登記考勤信息，則當(dāng)次的考勤記錄空缺，只能以后人工補(bǔ)上，這在很大程度上影響了工作效率。經(jīng)過(guò)對(duì)勤務(wù)系統(tǒng)的仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，滿足時(shí)間、地點(diǎn)、人物3大要素則可生成一條有效的考勤記錄。隨著移動(dòng)通信和計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，獲取地理信息并通過(guò)無(wú)線傳輸，再到計(jì)算機(jī)終端解析的新型移動(dòng)式考勤系統(tǒng)成為可能。下面，筆者介紹一種基于超低功耗MSP430單片機(jī)的移動(dòng)考勤系統(tǒng)方案。

1 硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)總體分為主控選型、地理位置獲取、人物身份確認(rèn)、時(shí)間確定、記錄保存等5大模塊，具體的框圖如圖1所示。

1.1 主控選型

在移動(dòng)式考勤系統(tǒng)中，功耗的考慮至關(guān)重要。系統(tǒng)以超低功耗的MSP430單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)，其芯片內(nèi)部具有多種低功耗模式，在休眠模式下，最低待機(jī)電流僅有幾十個(gè)微安，非常適合便攜式應(yīng)用場(chǎng)合。

圖1 系統(tǒng)硬件總體框圖

1.2 地理位置獲取

目前，遠(yuǎn)程定位有GPS（全球衛(wèi)星定位）和LBS（基站定位）2種方式，其各自都有優(yōu)缺點(diǎn)：GPS僅限在室外使用，而且耗電較大，但其定位精準(zhǔn)，解析簡(jiǎn)單；LBS定位精度取決于周圍的基站密度，而且其解析也比較復(fù)雜，通常依賴第三方地圖軟件，但其功耗相對(duì)較小，僅限于設(shè)備的接收信號(hào)強(qiáng)度，且室內(nèi)外均可使用［1］。結(jié)合GPS和LBS各自優(yōu)缺點(diǎn)，系統(tǒng)采用GPS與LBS相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)地理位置的獲取：優(yōu)先使用GPS，在GPS信號(hào)不良好的情況下系統(tǒng)自動(dòng)切換使用LBS實(shí)現(xiàn)地理位置獲??；GPS型號(hào)為UM220－Ⅲ－N模塊，它支持目前最新的北斗定位，LBS采用的是SIM900A模塊，除了能自動(dòng)尋獲最近基站，還能通過(guò)無(wú)線方式訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；GPS和LBS均是用串口與MSP430通信。

1.3 人物身份確認(rèn)

隨著科技的發(fā)展，確認(rèn)人物身份的方法有很多種，如生物DNA、生物指紋、生物視網(wǎng)膜、人臉識(shí)別等。相對(duì)其他的身份識(shí)別方法，生物指紋提取的方法具有操作方便，成本較低、判真率高、技術(shù)較為成熟的優(yōu)點(diǎn)［2］。在該系統(tǒng)中，使用成都方程式公司研發(fā)的FSC1001B刮擦式生物指紋傳感器指紋模塊，具有體積小、耗電低、使用方便的特點(diǎn)，通過(guò)串口可直接與MSP430進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

1.4 時(shí)間確定

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，加入了實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC模塊，它可以精準(zhǔn)地記錄考勤時(shí)間，在掉電情況下仍可以精準(zhǔn)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)使用的是DS1302模塊，使用1－wire總線與MSP430進(jìn)行通信。

1.5 外置FLASH

用于存儲(chǔ)考勤記錄且掉電不丟失信息。系統(tǒng)使用的是華邦公司的16M單片閃存芯片W25Q16FVSIG，它通過(guò)SPI總線方式與MSP430進(jìn)行通信。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

在下位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)中，主要有考勤錄入、增刪人員信息、時(shí)間校準(zhǔn)、記錄信息提取與刪除4大類操作，下位機(jī)的軟件流程圖如圖2所示。每種操作都會(huì)有相應(yīng)的語(yǔ)音操作成功與否提示，便于人機(jī)交互。

圖2 下位機(jī)軟件流程圖

在下位機(jī)信息提取與刪除設(shè)計(jì)中，有一鍵提取所有記錄和一鍵刪除所有記錄的功能，提取設(shè)備的信息可以是通過(guò)有線 （USB接口）方式或者是通過(guò)無(wú)線 （網(wǎng)絡(luò)TCP／IP）方式傳至服務(wù)器端。

2.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)主要是由考勤軟件的服務(wù)器終端、數(shù)據(jù)庫(kù)和第三方地圖解析插件3大部分組成，其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。其中，考勤軟件服務(wù)器終端可完成歷史考勤記錄查詢、自動(dòng)排班、記錄分析等常用實(shí)用功能，是一套完整的考勤軟件。

在該系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)打卡、多機(jī)共享數(shù)據(jù)的功能，其實(shí)現(xiàn)方法是將各機(jī)考勤記錄傳至服務(wù)器終端后，服務(wù)器將考勤記錄分發(fā)至各臺(tái)設(shè)備刷新當(dāng)前本地存儲(chǔ)信息［3～5］。此外，該系統(tǒng)為固定式考勤系統(tǒng)提供了兼容接口，固定式考勤機(jī)的考勤記錄也可以通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行解析和處理，擴(kuò)大了本系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

圖3 上位機(jī)軟件結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)測(cè)試與驗(yàn)證

3.1 記錄測(cè)試

通過(guò)對(duì)該設(shè)備在室內(nèi)和室外分別進(jìn)行測(cè)試，記錄了多種不同的數(shù)據(jù)，表1為部分樣本結(jié)果。由表1可以看出，獲取地理位置信息可以自動(dòng)切換并由系統(tǒng)正確識(shí)別，通過(guò)刷入指紋后可生成完整的、正確的記錄信息，滿足設(shè)計(jì)要求。

表1 設(shè)備室內(nèi)外使用測(cè)試記錄

3.2 功耗測(cè)試

用滿電1900mAh鋰電池給該設(shè)備供電，連續(xù)待機(jī)時(shí)間測(cè)試結(jié)果部分樣本如表2所示。由表2可以看出，該系統(tǒng)耗電較低，在使用一般容量鋰電池的情況下，待機(jī)可達(dá)半個(gè)月，滿足便攜式需求。

表2 滿電鋰電池功耗測(cè)試

4 結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)的基于MSP430超低功耗單片機(jī)的移動(dòng)式智能考勤系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程考勤、使用方便、功耗低等特點(diǎn)，系統(tǒng)在功能上通過(guò)LBS和GPS這2種無(wú)線方式獲取地理位置信息，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備在室內(nèi)和室外混合使用，通過(guò)便捷的刷指紋操作，可以將考勤記錄信息以GPRS無(wú)線方式發(fā)送至服務(wù)器處理，配合上位機(jī)軟件，構(gòu)成了一套完整的考勤系統(tǒng)。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，使用待機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，符合移動(dòng)式設(shè)備應(yīng)用需求。

［1］ 李建波，朱緒寧，唐寧 .基于DSP的無(wú)線指紋考勤系統(tǒng)自動(dòng)化儀表 ［J］.自動(dòng)化儀表，2012，33（9）：28～31.

［2］ 劉慧英，李飛，寧飛，等 .基于TMS320VC5501和DSP／BIOS的指紋識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì) ［J］.測(cè)控技術(shù)，2010，29（7）：28～32.

［3］ 陳燕俐，蔡捷 .網(wǎng)絡(luò)指紋考勤管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ［J］.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2005，18（12）：52～55.

［4］ 任哲，潘樹(shù)林，房紅征 .嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)UC／OS－Ⅱ和Linux［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

［5］ 高婕 .指紋考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ［D］.大連：大連理工大學(xué)，2009.