基于單片機的指紋考勤系統(tǒng)設(shè)計

◇咸陽師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院 郝海燕 龔杰

如今社會發(fā)展迅猛，對于某些工作身份的考勤與確認也變得尤為重要，利用平常的方法進行身份的辨識和考勤尤為復(fù)雜和麻煩。科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展給我們帶來了指紋識別技術(shù)，這種技術(shù)是通過每個人的指紋紋路的不同特性來確定其身份。在本次設(shè)計中將進一步利用單片機來解決這一問題，從而進一步達到由人的指紋來判別用戶的個人身份這一目的。

科技革命推動人們的生活節(jié)奏快速變化，人們對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，都會有其無法避免的一些缺陷。比如，使用有磁芯片的卡考勤時，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。本文基于單片機采用指紋識別技術(shù)來設(shè)計考勤系統(tǒng)和考勤管理系統(tǒng)。

1 總體方案

本系統(tǒng)設(shè)計將實現(xiàn)指紋注冊功能、刪除功能、識別功能和查詢功能等。系統(tǒng)用來進行指紋識別的傳感器是AS608指紋傳感器。當(dāng)有指紋信息輸入到AS608指紋傳感器時，系統(tǒng)會把輸入的信息和之前已經(jīng)建好的指紋數(shù)據(jù)庫進行比較。如果指紋庫中有這個人的指紋信息，那么單片機就會讀出考勤信息并記錄。在考勤過程中，語音模塊會發(fā)出相應(yīng)的語音提示，系統(tǒng)的LCD顯示屏也會進行進一步的操作。在此過程中，單片機會不時與時鐘模塊DS1302進行聯(lián)系，讀出此刻考勤人員打卡的時間，把用戶的身份和時間信息儲存到AT24C02中。實驗設(shè)計圖見圖1。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計框圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 主控芯片的選擇

選擇一：DSP控制芯片。這類控制芯片的計算能力非常快速，進行指紋的錄入和儲存都是可以做到的，但是DSP的算法十分復(fù)雜并且芯片價格比較貴。選擇二：使用STC89C52控制芯片。STC89C52芯片最大的優(yōu)點在于操作簡單，不但下載和燒入程序都比較容易且方便，而且比較容易進行調(diào)試。它的特點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被影響。但是，它也有它的缺點，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)對傳感器表層的金屬進行腐蝕損壞，這會影響傳感器的工作，導(dǎo)致識別出現(xiàn)錯誤。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行指紋比較。它的發(fā)展時間比較早，因此發(fā)展至今其技術(shù)也相對較成熟。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完成指紋的采集。性價比也比較高。

根據(jù)實際的設(shè)計需要，通過對兩種指紋傳感器的比較，決定采用選擇二，使用性價比較高的AS608光學(xué)指紋傳感器。

2.3 語音模塊的選擇

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

基于本次設(shè)計的要求。考慮到WT588D操作簡單、可靠性好，能夠比較容易實現(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，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，而且還可以實現(xiàn)任意字體的顯示。因為它的凈重只有65g，所以還具有體積較小不占面積、重量輕、超薄等優(yōu)點。

通過兩者的對比，選擇二更具有獨特的優(yōu)勢和方便的操作，使得滿足本次設(shè)計的要求，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：使用獨立按鍵。各個I/O口工作互相不產(chǎn)生影響。程序編寫簡單，操作簡單。

通過上述兩者的比較，由于此次設(shè)計的按鍵個數(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

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，用按鍵來調(diào)動子程序的功能實現(xiàn)。當(dāng)按下指紋注冊按鍵，就觸發(fā)了注冊指紋子程序，實現(xiàn)指紋注冊的任務(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)置指紋打卡時間按鍵，就跳轉(zhuǎn)到設(shè)置頁面設(shè)置時間；當(dāng)按下指紋查詢按鍵，就跳轉(zhuǎn)到查詢打卡時間及人員信息頁面；當(dāng)進行指紋打卡時，觸發(fā)識別系統(tǒng)子程序，實現(xiàn)考勤功能。

4 系統(tǒng)調(diào)試

前文對硬件系統(tǒng)的設(shè)計和軟件系統(tǒng)的設(shè)計做了詳細的介紹，接下來就是對實物的具體測試。根據(jù)之前的介紹，在STC89C52芯片的基礎(chǔ)上搭建電路進行測試，實物的測試主要包括測試指紋注冊功能、指紋刪除功能以及指紋打卡功能。平臺如圖3所示。

圖3 實物圖

5 結(jié)語

本文通過對STC89C52單片機、AS608指紋模塊、DS1302時鐘模塊、AT24C02存儲模塊、WT588D語音模塊和LCD12864顯示模塊等方面的設(shè)計，實現(xiàn)了最終的設(shè)計目的。系統(tǒng)地闡述了硬件設(shè)計和軟件設(shè)計各個模塊的功能，可以整體對考勤進行控制。用戶不必攜帶鑰匙，也不必進行紙張登記，就可以達到常規(guī)考勤的目的。該系統(tǒng)主要需要在與上位機通信時上傳指紋模板，以及控制外圍器件等工作。