交互式智能出勤管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

廖子涵，萬李，張文昭（通訊作者）

（湖南科技學(xué)院智能制造學(xué)院，湖南永州，425199）

0 引言

截至2019年，我國總?cè)丝跀?shù)已達(dá)到14億。與此同時(shí)，全國公職人員數(shù)僅4400萬，事業(yè)編制人員數(shù)為3100萬（其中公務(wù)員數(shù)為700萬）參公、黨群、工會(huì)婦聯(lián)數(shù)為1300萬。這意味著，每100位普通群眾只能得到三位公職人員的服務(wù)，這也同時(shí)意味著公職人員可提供服務(wù)效率的相對(duì)低下與服務(wù)周期的冗長(zhǎng)。此外，公職人員于工作期間的動(dòng)向往往不明，一系列突發(fā)事件與學(xué)習(xí)會(huì)議等安排通常使得來訪人員錯(cuò)過辦理業(yè)務(wù)的最佳時(shí)間，從而造成服務(wù)質(zhì)量的下滑與來訪人員的諸多不便。

針對(duì)這一情況，人員去向牌已普遍應(yīng)用于全國各工作單位與機(jī)關(guān)，但目前市面上大多數(shù)去向公示牌僅對(duì)公職人員的動(dòng)向做出靜態(tài)、簡(jiǎn)單的展示（例如僅顯示“在崗”、“出差”之類的信息）。而在國家提倡工作單位、機(jī)關(guān)應(yīng)為人民提供更好、更高速服務(wù)的今天，簡(jiǎn)單而靜態(tài)的信息已不能滿足人民群眾對(duì)于服務(wù)質(zhì)量的要求，更為智能化、人性化的去向公示牌才是各工作單位信息部門努力的方向。為此，本設(shè)計(jì)運(yùn)用電子技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)，解決了傳統(tǒng)去向公示牌所存在的不足，為辦公人員以及（辦事）來訪人員的工作事務(wù)提供了更為便利的條件。

1 交互式智能出勤管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)應(yīng)用電子技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)而構(gòu)成的交互式智能出勤管理系統(tǒng)，包括安裝在每個(gè)辦公室的電子去向牌設(shè)備、管理員電腦、WIFI網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)、顯示公屏、手機(jī)、APP，其中管理員電腦主要充當(dāng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理器和后臺(tái)服務(wù)終端，電子去向牌設(shè)備通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與手機(jī)APP進(jìn)行通信和信息傳輸，以及通過WIFI網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)處理器相連接，數(shù)據(jù)處理器對(duì)所接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，由后臺(tái)服務(wù)終端將處理所得到的信息進(jìn)行匯總儲(chǔ)存，并提取信息顯示在顯示公屏上，同時(shí)管理員電腦也可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與手機(jī)APP通信，從而實(shí)現(xiàn)電子去向牌設(shè)備、管理員電腦、手機(jī)三者之間通信。整個(gè)系統(tǒng)包括多臺(tái)電子去向牌設(shè)備，每臺(tái)電子去向牌設(shè)備擁有固定的設(shè)備號(hào)，通過對(duì)設(shè)備號(hào)的查找，完成對(duì)指定電子去向牌設(shè)備的操作。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方框圖

2 交互式智能出勤管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

■2.1 電子去向牌設(shè)備整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

電子去向牌設(shè)備包括液晶顯示屏、主控電路、指紋打卡設(shè)備、檢測(cè)裝置、鍵盤、語音通信設(shè)備，其中液晶顯示屏、鍵盤、語音通信設(shè)備置于辦公室外，主控電路、指紋打卡設(shè)備、檢測(cè)裝置置于室內(nèi)，液晶顯示屏用于顯示辦公人員的個(gè)人信息，以及顯示來訪者通過操作鍵盤與外出辦公人員交流的對(duì)話信息，檢測(cè)裝置包括紅外傳感器和待開發(fā)檢測(cè)裝置，語音通信設(shè)備包括麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，主控電路包括語音模塊、按鍵模塊、指紋模塊、單片機(jī)、檢測(cè)模塊、顯示模塊、GPRS通信模塊、WIFI模塊，其模塊是指根據(jù)相應(yīng)外設(shè)劃分的IO口進(jìn)行規(guī)劃整合而得到了引線接口，通過導(dǎo)線分別連接液晶顯示屏、指紋打卡設(shè)備、檢測(cè)裝置、鍵盤、語音通信設(shè)備，工作人員和來訪者可通過對(duì)外設(shè)進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。電子去向牌設(shè)備示意圖如圖2所示。

圖2 電子去向牌設(shè)備示意圖

由于用到大量的外設(shè)，以及對(duì)信號(hào)處理和后續(xù)開發(fā)的需求，主控電路選擇STM32F429IGT單片機(jī)作為控制芯片，STM32F429IGT采用ARM Cortex-M3內(nèi)核，176個(gè)引腳，1M的Flash，256KB的ARAM，高性能180MHz的主頻，具有（SWD）串行調(diào)試與JTAG端口兩種調(diào)試模式，基本上可以滿足設(shè)備需求。主控電路結(jié)構(gòu)方框圖如圖3所示。

圖3 主控電路結(jié)構(gòu)方框圖

■2.2 指紋打卡模塊的設(shè)計(jì)

YH-AS608是一款高性能光學(xué)指紋識(shí)別模塊。采用的是AS60x高性能指紋識(shí)別芯片，芯片內(nèi)置DSP運(yùn)算單元并集成了先進(jìn)的指紋識(shí)別算法，識(shí)別精度高。模塊內(nèi)部?jī)?nèi)置了手指探測(cè)電路，通過可讀取狀態(tài)引腳（TouchOut）判斷有無手指按下，進(jìn)而模塊經(jīng)過串口通信向單片機(jī)輸出指紋識(shí)別信息。該模塊的基本功能有指紋錄入（指紋特征、用戶ID）、指紋識(shí)別、指紋庫操作（刪除指定用戶指紋特征等），最多可容納300個(gè)指紋。其外觀如圖4所示。

圖4 YH-AS608指紋識(shí)別模塊實(shí)物圖

在電子去向牌設(shè)備使用期間，每個(gè)工作人員將自己的指紋錄入庫中儲(chǔ)存，工作人員每天上班打卡，所得到的數(shù)據(jù)有兩個(gè)作用，一是用于出勤考核匯總，二是用于記錄當(dāng)天有多少工作人員正常上班，當(dāng)紅外傳感器檢測(cè)到進(jìn)出辦公室的人員流動(dòng)與當(dāng)天通過上班打卡人數(shù)關(guān)系不匹配，并長(zhǎng)時(shí)間維持?jǐn)?shù)據(jù)異常且該辦公室的電子去向牌設(shè)備上沒有辦公人員的工作狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，電子去向牌設(shè)備通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)信息至手機(jī)APP的該辦公室工作群聊上，提醒該辦公室的工作人員是否需要進(jìn)行工作狀態(tài)修改，同時(shí)將相關(guān)工作人員在崗信息上傳至后臺(tái)服務(wù)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總。

■2.3 鍵盤設(shè)計(jì)

鍵盤采用4×4的矩陣鍵盤設(shè)計(jì)，將其分為通用對(duì)話按鍵和語音通話按鍵，在通用對(duì)話按鍵部分根據(jù)辦公場(chǎng)所錄入常用的對(duì)話，如果工作人員正在開會(huì)，不方便接聽電話，來訪者可通過操作鍵盤選擇相應(yīng)工作人員，然后使用通用對(duì)話按鍵與工作人員進(jìn)行簡(jiǎn)單對(duì)話，若問題還未解決，便約好辦公時(shí)間，或者是來訪者留下電話號(hào)碼，工作人員會(huì)后回復(fù)電話。鍵盤示意圖如圖5所示。

圖5 鍵盤示意圖

■2.4 GPRS模塊選擇

GPRS模塊選擇高性能、低功耗的SIM900A模塊，板載SIMCOM公司的工業(yè)級(jí)雙頻GPM/GPRS模塊，可以低功耗實(shí)現(xiàn)語音、SMS（短信、彩信）、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸，支持GPM/GPRS 900/1800MHz，支持5V～24的超寬工作范圍，TTL電平串口自適應(yīng)兼容3.3V和5V單片機(jī)，待機(jī)在80MA左右，休眠狀態(tài)在10mA左右低功耗，支持RS232串口和LVTTL串口，并帶硬件流控制，支持回聲抑制算法，可以基于不同客戶設(shè)備通過AT命令調(diào)節(jié)回音抑制消除。SIM900A模塊實(shí)物圖如圖6所示。

圖6 SIM900A模塊實(shí)物圖

3 交互式智能出勤管理系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的程序部分主要包括顯示模塊程序、指紋模塊程序、鍵盤模塊程序、檢測(cè)裝置程序、語音模塊程序、WIFI模塊和GPRS模塊程序。其中，前五個(gè)模塊主要用于操控電子去向牌設(shè)備功能實(shí)現(xiàn)，WIFI模塊和GPRS模塊用于實(shí)現(xiàn)管理員電腦、電子去向牌設(shè)備和手機(jī)APP三者之間的信息傳遞。如圖7所示的程序流程圖主要包括個(gè)人信息修改、工作狀態(tài)修改、使用指紋模塊、來訪者操作鍵盤、管理員電腦數(shù)據(jù)傳遞和存儲(chǔ)、液晶屏顯示、手機(jī)APP。

圖7 程序流程圖

在使用過程中，工作人員需要每天按時(shí)指紋打卡，記錄上下班時(shí)間，當(dāng)個(gè)人信息變更時(shí)，登錄手機(jī)APP對(duì)所在辦公室特定的電子去向牌進(jìn)行個(gè)人信息修改，當(dāng)檢測(cè)裝置在一段時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到進(jìn)出辦公室的人員流動(dòng)與當(dāng)天通過上班打卡人數(shù)關(guān)系不匹配，并長(zhǎng)時(shí)間維持?jǐn)?shù)據(jù)異常且該辦公室的電子去向牌設(shè)備上沒有辦公人員的工作狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，電子去向牌設(shè)備通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)信息至手機(jī)APP的該辦公室工作群聊上，提醒該辦公室的工作人員是否需要進(jìn)行工作狀態(tài)（例如：在崗、開會(huì)、出差等）修改，同時(shí)將相關(guān)工作人員在崗信息上傳至后臺(tái)服務(wù)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，其數(shù)據(jù)與指紋打卡數(shù)據(jù)一并納入出勤考核，工作人員可在APP上查看；來訪人員進(jìn)入辦公大廳時(shí)，可根據(jù)顯示公屏上的提示找到所需要找的辦公室，到達(dá)辦公室門口時(shí)，來訪人員可以通過電子指示牌了解該辦公室成員的基本信息，從而找到相應(yīng)的工作人員，如果工作人員不在，來訪人員可以根據(jù)自己的需求操作鍵盤，與相應(yīng)工作人員進(jìn)行文字或語音交流。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了一種基于STM32F4 29IGT單片機(jī)的交互式智能出勤管理系統(tǒng)，通過WIFI網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)使管理員電腦、電子去向牌設(shè)備和手機(jī)APP三者之間的信息傳遞，從而實(shí)現(xiàn)辦公室和工作人員信息顯示、指紋打卡、智能提醒工作狀態(tài)更新、出勤考核、遠(yuǎn)距離文字和語音通信等功能，通過文中對(duì)硬件及程序設(shè)計(jì)的介紹，讓人們對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和功能實(shí)現(xiàn)有了基本了解。在國家提倡工作單位、機(jī)關(guān)應(yīng)為人民提供更好、更高速服務(wù)的今天，簡(jiǎn)單而靜態(tài)的信息已不能滿足人民群眾對(duì)于服務(wù)質(zhì)量的要求，更為智能化、人性化的去向公示牌將是各工作單位信息部門努力的方向。