基于MSP430的移動智能考勤系統設計與實現

何成飛，劉娟 （長江大學電子信息學院，湖北 荊州434023）

易國華 （長江大學期刊社，湖北 荊州434023）

在實際生活中，某些工作人員地理位置不固定，如業務員、鐵路養護人員等，對他們的勤務管理便是一個難題。傳統的勤務系統將考勤設備安裝在固定的位置，勤務人員需要到指定位置進行考勤登記，即地理位置固定的考勤設備；某些情況下，勤務人員因公外出而無法按時登記考勤信息，則當次的考勤記錄空缺，只能以后人工補上，這在很大程度上影響了工作效率。經過對勤務系統的仔細研究發現，滿足時間、地點、人物3大要素則可生成一條有效的考勤記錄。隨著移動通信和計算機互聯網技術的發展，獲取地理信息并通過無線傳輸，再到計算機終端解析的新型移動式考勤系統成為可能。下面，筆者介紹一種基于超低功耗MSP430單片機的移動考勤系統方案。

1 硬件設計

硬件設計總體分為主控選型、地理位置獲取、人物身份確認、時間確定、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

在移動式考勤系統中，功耗的考慮至關重要。系統以超低功耗的MSP430單片機為核心設計，其芯片內部具有多種低功耗模式，在休眠模式下，最低待機電流僅有幾十個微安，非常適合便攜式應用場合。

圖1 系統硬件總體框圖

1.2 地理位置獲取

目前，遠程定位有GPS（全球衛星定位）和LBS（基站定位）2種方式，其各自都有優缺點：GPS僅限在室外使用，而且耗電較大，但其定位精準，解析簡單；LBS定位精度取決于周圍的基站密度，而且其解析也比較復雜，通常依賴第三方地圖軟件，但其功耗相對較小，僅限于設備的接收信號強度，且室內外均可使用［1］。結合GPS和LBS各自優缺點，系統采用GPS與LBS相結合的方式實現地理位置的獲取：優先使用GPS，在GPS信號不良好的情況下系統自動切換使用LBS實現地理位置獲取；GPS型號為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，除了能自動尋獲最近基站，還能通過無線方式訪問互聯網，實現數據交換；GPS和LBS均是用串口與MSP430通信。

1.3 人物身份確認

隨著科技的發展，確認人物身份的方法有很多種，如生物DNA、生物指紋、生物視網膜、人臉識別等。相對其他的身份識別方法，生物指紋提取的方法具有操作方便，成本較低、判真率高、技術較為成熟的優點［2］。在該系統中，使用成都方程式公司研發的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，通過串口可直接與MSP430進行數據交換。

1.4 時間確定

在系統設計中，加入了實時時鐘RTC模塊，它可以精準地記錄考勤時間，在掉電情況下仍可以精準計時，系統使用的是DS1302模塊，使用1－wire總線與MSP430進行通信。

1.5 外置FLASH

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

2 軟件設計

2.1 下位機軟件設計

在下位機軟件的設計中，主要有考勤錄入、增刪人員信息、時間校準、記錄信息提取與刪除4大類操作，下位機的軟件流程圖如圖2所示。每種操作都會有相應的語音操作成功與否提示，便于人機交互。

圖2 下位機軟件流程圖

在下位機信息提取與刪除設計中，有一鍵提取所有記錄和一鍵刪除所有記錄的功能，提取設備的信息可以是通過有線 （USB接口）方式或者是通過無線 （網絡TCP／IP）方式傳至服務器端。

2.2 上位機軟件設計

上位機軟件設計主要是由考勤軟件的服務器終端、數據庫和第三方地圖解析插件3大部分組成，其結構圖如圖3所示。其中，考勤軟件服務器終端可完成歷史考勤記錄查詢、自動排班、記錄分析等常用實用功能，是一套完整的考勤軟件。

在該系統中，可以實現一機打卡、多機共享數據的功能，其實現方法是將各機考勤記錄傳至服務器終端后，服務器將考勤記錄分發至各臺設備刷新當前本地存儲信息［3～5］。此外，該系統為固定式考勤系統提供了兼容接口，固定式考勤機的考勤記錄也可以通過系統進行解析和處理，擴大了本系統的應用范圍。

圖3 上位機軟件結構圖

3 系統測試與驗證

3.1 記錄測試

通過對該設備在室內和室外分別進行測試，記錄了多種不同的數據，表1為部分樣本結果。由表1可以看出，獲取地理位置信息可以自動切換并由系統正確識別，通過刷入指紋后可生成完整的、正確的記錄信息，滿足設計要求。

表1 設備室內外使用測試記錄

3.2 功耗測試

用滿電1900mAh鋰電池給該設備供電，連續待機時間測試結果部分樣本如表2所示。由表2可以看出，該系統耗電較低，在使用一般容量鋰電池的情況下，待機可達半個月，滿足便攜式需求。

表2 滿電鋰電池功耗測試

4 結語

設計的基于MSP430超低功耗單片機的移動式智能考勤系統具有遠程考勤、使用方便、功耗低等特點，系統在功能上通過LBS和GPS這2種無線方式獲取地理位置信息，實現了設備在室內和室外混合使用，通過便捷的刷指紋操作，可以將考勤記錄信息以GPRS無線方式發送至服務器處理，配合上位機軟件，構成了一套完整的考勤系統。實際應用表明，該系統運行穩定，使用待機時間較長，符合移動式設備應用需求。

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

［2］ 劉慧英，李飛，寧飛，等 .基于TMS320VC5501和DSP／BIOS的指紋識別系統設計 ［J］.測控技術，2010，29（7）：28～32.

［3］ 陳燕俐，蔡捷 .網絡指紋考勤管理系統的設計與實現 ［J］.工業控制計算機，2005，18（12）：52～55.

［4］ 任哲，潘樹林，房紅征 .嵌入式操作系統基礎UC／OS－Ⅱ和Linux［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2006.

［5］ 高婕 .指紋考勤系統的設計與實現 ［D］.大連：大連理工大學，2009.