基于單片機(jī)的指紋考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

◇咸陽(yáng)師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院 郝海燕 龔杰

如今社會(huì)發(fā)展迅猛，對(duì)于某些工作身份的考勤與確認(rèn)也變得尤為重要，利用平常的方法進(jìn)行身份的辨識(shí)和考勤尤為復(fù)雜和麻煩?？茖W(xué)技術(shù)的快速發(fā)展給我們帶來(lái)了指紋識(shí)別技術(shù)，這種技術(shù)是通過每個(gè)人的指紋紋路的不同特性來(lái)確定其身份。在本次設(shè)計(jì)中將進(jìn)一步利用單片機(jī)來(lái)解決這一問題，從而進(jìn)一步達(dá)到由人的指紋來(lái)判別用戶的個(gè)人身份這一目的。

科技革命推動(dòng)人們的生活節(jié)奏快速變化，人們對(duì)于考勤功能的存在有了更高的要求。在以往的出勤情況的考察方式中，不管是哪一種，都會(huì)有其無(wú)法避免的一些缺陷。比如，使用有磁芯片的卡考勤時(shí)，用戶可以自己不去打卡，把卡片給別人幫自己打卡，這樣就失去了設(shè)置考勤系統(tǒng)的意義。本文基于單片機(jī)采用指紋識(shí)別技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)考勤系統(tǒng)和考勤管理系統(tǒng)。

1 總體方案

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)將實(shí)現(xiàn)指紋注冊(cè)功能、刪除功能、識(shí)別功能和查詢功能等。系統(tǒng)用來(lái)進(jìn)行指紋識(shí)別的傳感器是AS608指紋傳感器。當(dāng)有指紋信息輸入到AS608指紋傳感器時(shí)，系統(tǒng)會(huì)把輸入的信息和之前已經(jīng)建好的指紋數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較。如果指紋庫(kù)中有這個(gè)人的指紋信息，那么單片機(jī)就會(huì)讀出考勤信息并記錄。在考勤過程中，語(yǔ)音模塊會(huì)發(fā)出相應(yīng)的語(yǔ)音提示，系統(tǒng)的LCD顯示屏也會(huì)進(jìn)行進(jìn)一步的操作。在此過程中，單片機(jī)會(huì)不時(shí)與時(shí)鐘模塊DS1302進(jìn)行聯(lián)系，讀出此刻考勤人員打卡的時(shí)間，把用戶的身份和時(shí)間信息儲(chǔ)存到AT24C02中。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖見圖1。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 主控芯片的選擇

選擇一：DSP控制芯片。這類控制芯片的計(jì)算能力非?？焖伲M(jìn)行指紋的錄入和儲(chǔ)存都是可以做到的，但是DSP的算法十分復(fù)雜并且芯片價(jià)格比較貴。選擇二：使用STC89C52控制芯片。STC89C52芯片最大的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)單，不但下載和燒入程序都比較容易且方便，而且比較容易進(jìn)行調(diào)試。它的特點(diǎn)是擁有較好的指令集結(jié)構(gòu)并且可以兼容其他普通的8051指令集，同時(shí)它的功耗也是可以做到很低。

2.2 指紋傳感模塊的選擇

選擇一：半導(dǎo)體指紋傳感器。這種方式采集的錯(cuò)誤率極低，并且敏感度也很高。即使是手指表皮因其他原因被磨損，傳感器的工作也不會(huì)被影響。但是，它也有它的缺點(diǎn)，成本較高是其一，更重要的是，當(dāng)手指出汗或是空氣中存在的物質(zhì)對(duì)傳感器表層的金屬進(jìn)行腐蝕損壞，這會(huì)影響傳感器的工作，導(dǎo)致識(shí)別出現(xiàn)錯(cuò)誤。選擇二：光學(xué)指紋傳感器。此類指紋傳感器比較方便在后期進(jìn)行指紋比較。它的發(fā)展時(shí)間比較早，因此發(fā)展至今其技術(shù)也相對(duì)較成熟。光學(xué)指紋傳感器是通過光的折射角度不同和反射回去的光線亮度不同來(lái)完成指紋的采集。性價(jià)比也比較高。

根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)需要，通過對(duì)兩種指紋傳感器的比較，決定采用選擇二，使用性價(jià)比較高的AS608光學(xué)指紋傳感器。

2.3 語(yǔ)音模塊的選擇

選擇一：ISD4000語(yǔ)音芯片。它在使用時(shí)不可以采用電平或者脈沖對(duì)其進(jìn)行控制，只能由單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制。因此，在選擇這種芯片時(shí)，應(yīng)考慮控制終端是否有單片機(jī)。選擇二：使用型號(hào)為WT588D語(yǔ)音芯片。這種型號(hào)的芯片使用范圍非常的廣泛，同時(shí)在語(yǔ)音控制方面使用也極為廣泛，很多地方都需要用到，并且它可以實(shí)現(xiàn)很多的功能。它的音質(zhì)較好，控制起來(lái)也比較簡(jiǎn)單，有許多之前的芯片沒有的優(yōu)點(diǎn)。

基于本次設(shè)計(jì)的要求?？紤]到WT588D操作簡(jiǎn)單、可靠性好，能夠比較容易實(shí)現(xiàn)，決定采用選擇二。

2.4 顯示模塊的選擇

選擇一：LCD1602液晶顯示屏。這種顯示屏可顯示多種形式的內(nèi)容，例如數(shù)字、字母和符號(hào)，并且可以調(diào)整背光光源的亮度，從而減少能量的消耗。但是它的不足之處是不能顯示字體、圖形以及曲線。選擇二：LCD12864液晶顯示屏。LCD12864液晶顯示屏不僅擁有1602液晶具有的性能特點(diǎn)，而且還可以實(shí)現(xiàn)任意字體的顯示。因?yàn)樗膬糁刂挥?5g，所以還具有體積較小不占面積、重量輕、超薄等優(yōu)點(diǎn)。

通過兩者的對(duì)比，選擇二更具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和方便的操作，使得滿足本次設(shè)計(jì)的要求，因此使用選擇二。

2.5 按鍵模塊的選擇

選擇一：使用矩陣鍵盤。矩陣鍵盤一般用于按鍵較多的電路中，操作和程序都比較復(fù)雜。選擇二：使用獨(dú)立按鍵。各個(gè)I/O口工作互相不產(chǎn)生影響。程序編寫簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單。

通過上述兩者的比較，由于此次設(shè)計(jì)的按鍵個(gè)數(shù)不是很多，又能滿足要求，綜合考慮采用選擇二。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

圖2 主程序流程圖

系統(tǒng)通電按下開關(guān)鍵完成初始化后，用按鍵來(lái)調(diào)動(dòng)子程序的功能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)按下指紋注冊(cè)按鍵，就觸發(fā)了注冊(cè)指紋子程序，實(shí)現(xiàn)指紋注冊(cè)的任務(wù)；當(dāng)按下指紋刪除按鍵，就觸發(fā)了刪除指紋子程序，刪除指紋并返回；當(dāng)按下設(shè)置指紋打卡時(shí)間按鍵，就跳轉(zhuǎn)到設(shè)置頁(yè)面設(shè)置時(shí)間；當(dāng)按下指紋查詢按鍵，就跳轉(zhuǎn)到查詢打卡時(shí)間及人員信息頁(yè)面；當(dāng)進(jìn)行指紋打卡時(shí)，觸發(fā)識(shí)別系統(tǒng)子程序，實(shí)現(xiàn)考勤功能。

4 系統(tǒng)調(diào)試

前文對(duì)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的介紹，接下來(lái)就是對(duì)實(shí)物的具體測(cè)試。根據(jù)之前的介紹，在STC89C52芯片的基礎(chǔ)上搭建電路進(jìn)行測(cè)試，實(shí)物的測(cè)試主要包括測(cè)試指紋注冊(cè)功能、指紋刪除功能以及指紋打卡功能。平臺(tái)如圖3所示。

圖3 實(shí)物圖

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過對(duì)STC89C52單片機(jī)、AS608指紋模塊、DS1302時(shí)鐘模塊、AT24C02存儲(chǔ)模塊、WT588D語(yǔ)音模塊和LCD12864顯示模塊等方面的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了最終的設(shè)計(jì)目的。系統(tǒng)地闡述了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)各個(gè)模塊的功能，可以整體對(duì)考勤進(jìn)行控制。用戶不必?cái)y帶鑰匙，也不必進(jìn)行紙張登記，就可以達(dá)到常規(guī)考勤的目的。該系統(tǒng)主要需要在與上位機(jī)通信時(shí)上傳指紋模板，以及控制外圍器件等工作。