交互式智能出勤管理系統(tǒng)的設計

廖子涵，萬李，張文昭（通訊作者）

（湖南科技學院智能制造學院，湖南永州，425199）

0 引言

截至2019年，我國總人口數(shù)已達到14億。與此同時，全國公職人員數(shù)僅4400萬，事業(yè)編制人員數(shù)為3100萬（其中公務員數(shù)為700萬）參公、黨群、工會婦聯(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，這也同時意味著公職人員可提供服務效率的相對低下與服務周期的冗長。此外，公職人員于工作期間的動向往往不明，一系列突發(fā)事件與學習會議等安排通常使得來訪人員錯過辦理業(yè)務的最佳時間，從而造成服務質量的下滑與來訪人員的諸多不便。

針對這一情況，人員去向牌已普遍應用于全國各工作單位與機關，但目前市面上大多數(shù)去向公示牌僅對公職人員的動向做出靜態(tài)、簡單的展示（例如僅顯示“在崗”、“出差”之類的信息）。而在國家提倡工作單位、機關應為人民提供更好、更高速服務的今天，簡單而靜態(tài)的信息已不能滿足人民群眾對于服務質量的要求，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，本設計運用電子技術、數(shù)據(jù)庫技術和物聯(lián)網(wǎng)通訊技術，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)的總體設計

本設計應用電子技術、數(shù)據(jù)庫技術和物聯(lián)網(wǎng)通訊技術而構成的交互式智能出勤管理系統(tǒng)，包括安裝在每個辦公室的電子去向牌設備、管理員電腦、WIFI網(wǎng)絡、GPRS網(wǎng)絡、顯示公屏、手機、APP，其中管理員電腦主要充當系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理器和后臺服務終端，電子去向牌設備通過GPRS網(wǎng)絡與手機APP進行通信和信息傳輸，以及通過WIFI網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)處理器相連接，數(shù)據(jù)處理器對所接收到的數(shù)據(jù)進行處理，由后臺服務終端將處理所得到的信息進行匯總儲存，并提取信息顯示在顯示公屏上，同時管理員電腦也可以通過GPRS網(wǎng)絡與手機APP通信，從而實現(xiàn)電子去向牌設備、管理員電腦、手機三者之間通信。整個系統(tǒng)包括多臺電子去向牌設備，每臺電子去向牌設備擁有固定的設備號，通過對設備號的查找，完成對指定電子去向牌設備的操作。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體設計方框圖

2 交互式智能出勤管理系統(tǒng)的硬件設計

■2.1 電子去向牌設備整體架構設計

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

圖2 電子去向牌設備示意圖

由于用到大量的外設，以及對信號處理和后續(xù)開發(fā)的需求，主控電路選擇STM32F429IGT單片機作為控制芯片，STM32F429IGT采用ARM Cortex-M3內核，176個引腳，1M的Flash，256KB的ARAM，高性能180MHz的主頻，具有（SWD）串行調試與JTAG端口兩種調試模式，基本上可以滿足設備需求。主控電路結構方框圖如圖3所示。

圖3 主控電路結構方框圖

■2.2 指紋打卡模塊的設計

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

圖4 YH-AS608指紋識別模塊實物圖

在電子去向牌設備使用期間，每個工作人員將自己的指紋錄入庫中儲存，工作人員每天上班打卡，所得到的數(shù)據(jù)有兩個作用，一是用于出勤考核匯總，二是用于記錄當天有多少工作人員正常上班，當紅外傳感器檢測到進出辦公室的人員流動與當天通過上班打卡人數(shù)關系不匹配，并長時間維持數(shù)據(jù)異常且該辦公室的電子去向牌設備上沒有辦公人員的工作狀態(tài)發(fā)生改變時，電子去向牌設備通過GPRS網(wǎng)絡發(fā)信息至手機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行工作狀態(tài)修改，同時將相關工作人員在崗信息上傳至后臺服務終端進行數(shù)據(jù)匯總。

■2.3 鍵盤設計

鍵盤采用4×4的矩陣鍵盤設計，將其分為通用對話按鍵和語音通話按鍵，在通用對話按鍵部分根據(jù)辦公場所錄入常用的對話，如果工作人員正在開會，不方便接聽電話，來訪者可通過操作鍵盤選擇相應工作人員，然后使用通用對話按鍵與工作人員進行簡單對話，若問題還未解決，便約好辦公時間，或者是來訪者留下電話號碼，工作人員會后回復電話。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)級雙頻GPM/GPRS模塊，可以低功耗實現(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電平串口自適應兼容3.3V和5V單片機，待機在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備通過AT命令調節(jié)回音抑制消除。SIM900A模塊實物圖如圖6所示。

圖6 SIM900A模塊實物圖

3 交互式智能出勤管理系統(tǒng)的程序設計

本設計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、檢測裝置程序、語音模塊程序、WIFI模塊和GPRS模塊程序。其中，前五個模塊主要用于操控電子去向牌設備功能實現(xiàn)，WIFI模塊和GPRS模塊用于實現(xiàn)管理員電腦、電子去向牌設備和手機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、液晶屏顯示、手機APP。

圖7 程序流程圖

在使用過程中，工作人員需要每天按時指紋打卡，記錄上下班時間，當個人信息變更時，登錄手機APP對所在辦公室特定的電子去向牌進行個人信息修改，當檢測裝置在一段時間內檢測到進出辦公室的人員流動與當天通過上班打卡人數(shù)關系不匹配，并長時間維持數(shù)據(jù)異常且該辦公室的電子去向牌設備上沒有辦公人員的工作狀態(tài)發(fā)生改變時，電子去向牌設備通過GPRS網(wǎng)絡發(fā)信息至手機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行工作狀態(tài)（例如：在崗、開會、出差等）修改，同時將相關工作人員在崗信息上傳至后臺服務終端進行數(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；來訪人員進入辦公大廳時，可根據(jù)顯示公屏上的提示找到所需要找的辦公室，到達辦公室門口時，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，與相應工作人員進行文字或語音交流。

4 結語

本文設計了一種基于STM32F4 29IGT單片機的交互式智能出勤管理系統(tǒng)，通過WIFI網(wǎng)絡和GPRS網(wǎng)絡使管理員電腦、電子去向牌設備和手機APP三者之間的信息傳遞，從而實現(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、遠距離文字和語音通信等功能，通過文中對硬件及程序設計的介紹，讓人們對該系統(tǒng)的設計思路和功能實現(xiàn)有了基本了解。在國家提倡工作單位、機關應為人民提供更好、更高速服務的今天，簡單而靜態(tài)的信息已不能滿足人民群眾對于服務質量的要求，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。