單片機(jī)下指紋考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)探析

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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)庫進(jìn)行比較。如果指紋庫中有這個(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，語音模塊會(huì)發(fā)出相應(yīng)的語音提示，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。

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?，進(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語音模塊的選擇

選擇一：ISD4000語音芯片。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，控制起來也比較簡單，有許多之前的芯片沒有的優(yōu)點(diǎn)?；诒敬卧O(shè)計(jì)的要求。考慮到WT588D操作簡單、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

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。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。程序編寫簡單，操作簡單。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)通電按下開關(guān)鍵完成初始化后，用按鍵來調(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，接下來就是對(duì)實(shí)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(jìn)行測試，實(shí)物的測試主要包括測試指紋注冊(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。

5結(jié)語

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。

作者:郝海燕 龔杰 單位:咸陽師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院