基于單片機的無線指紋考勤系統

摘 要：“移動考勤”通過放置在各分支機構的無線考勤終端采集員工的指紋信息，借助無線通訊網絡將考勤信息發送到統一的考勤管理平臺，各級管理者能夠根據權限通過計算機上網等方式，進行實時管理和查詢考勤情況。以STC89C52RC單片機為主控芯片，搭設無線模塊、指紋模塊、語音模塊、矩陣鍵盤、LCD顯示屏、儲存器、PC機來構成一套完成上述功能的智能系統。

關鍵詞：單片機STC89C52RC；手持式考勤終端；指紋信息

中圖分類號：TP91.41 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 04-0000-01

目前，人事考勤制度是事業管理的一項重要組成部分，它的好壞直接影響了員工的薪資、單位的經濟以及社會效益。因此，對單位員工的出勤情況進行有效、科學地管理已經成為每個單位面臨的重要問題。通過先進的信息化管理方式，可以將“人管人”變成“信息管人”，從而避免人際因素造成的管理障礙。

一、無線移動考勤系統硬件結構（如圖1所示）

手持式考勤終端是該系統的主要結構，其關鍵模塊有：指紋識別模塊、無線傳輸模塊，輔助模塊有：語音模塊、矩陣鍵盤、LCD顯示屏、儲存器等。

（一）指紋識別模塊。指紋是手指表面皮膚凸凹不平形成的紋路。指紋特征即手指表面嵴和溝組成平滑紋理模式，其隨機性很強。研究表明：指紋特征具有唯一性、穩定性特點，故可實現身份識別。

光學指紋傳感器FM-180由高性能DSP處理器和Flash等芯片組成，具有指紋圖像處理、模板提取、模板匹配、指紋搜索和模板存儲等功能。它的兼容性好，可由單片機直接控制。該模塊的兩項工作：一是獲得手指的圖像信息；二是確定該圖像是否與以前掃描圖像吻合（如圖2所示）。

（二）無線模塊。無線數據傳輸模塊PTR2000+，通過無線傳輸的方式把考勤人員的姓名、部門與登錄時間傳入PC機進行比對。

無線模塊PTR2000+，其基本特征有：（1）無線模塊工作頻率為國際通用的433MHZ ISMl頻段，FSK調制。（2）傳輸距離大，在開闊地時使用距離最遠可達1000米，非空曠地區達200米左右。（3）傳輸速率快，最高傳輸速率可達20Kbit/s，確保實時性。（4）體積小，尺寸約40mm×27mm×5mm，且收發合一，運作簡單方便，移動性強。

二、無線移動考勤系統軟件設計

（一）通信協議設計。用戶考勤成功，通過控制程序CPU對指紋考勤信息進行打包處理，組合成以[機器ID號][用戶ID號][考勤日期、時間][進出狀態]為指紋考勤信息包，通過傳輸模塊PTR2000+發送，在管理PC端的PTR2000+接收考勤信息數據包，在通信時發射端和接收端之間可能受到外界的干擾導致數據傳輸有誤，因此需要一種協議來保證接收端能接收到數據，并確認所接收到的數據是否是實際數據。[2]

傳輸協議以IEEE 802.15.4為基礎來設計，該標準定義了OSI模型開始的兩層。它的特點有：（1）PHY層定義了無線射頻應該具備的特征，它支持二種不同的射頻信號，分別位于2450MHz波段和868/915MHz波段。2450MHz波段射頻可以提供250kbps的數據速率和16個不同的信道。868/915MHz波段中，868MHz支持1個數據速率為20kbps的信道，915MHz支持10個數據速率為40kbps的信道。（2）MAC層負責相鄰設備間的單跳數據通信。它負責建立與網絡的同步，支持關聯和去關聯以及MAC層安全。它能提供二個設備之間的可靠鏈接。

在數據傳輸的過程中可能會受到空氣中電磁場的干擾，而出現噪聲。由于噪聲是以隨機字節出現，沒有明顯的規律，因此為避免噪聲干擾，在對數據進行編碼時，對于有效數據的字節組合要進行特定處理。可以通過字節信息0xFF，0x00這種在噪聲中出現概率極低的組合來輔助完成，從而減少電磁信號的干擾。

（二）中央系統數據匯總。中央系統是PC機的考勤信息管理軟件控制。考勤信息管理軟件負責完成對接收到的考勤數據進行處理，存儲并對考勤數據進行分類管理，并可實現對考勤記錄的查詢、統計等功能，并且當接收信息錯誤時，可由中央系統發送命令，考勤終端將按命令再次發送相關信息。[1]

三、無線移動考勤系統的工作模式

（一）管理員模式。管理員通過矩陣鍵盤輸入密碼，進入管理員模式，可以采集新指紋和刪除舊指紋等操作，處理后的指紋數據將被保存在指紋數據庫中，系統將為錄入的新指紋生成一個ID號。

（二）員工模式。系統將采集到的指紋與數據庫中保存的指紋進行比對，語音模塊將就比對情況進行相應的語音提示。如果匹配成功，語音提示：“已簽到！”；如果匹配不成功，語音提示：“簽到失敗，請重新簽到！”

四、結束語

該系統實現的功能是采集終端實現指紋數據采集和比對，然后將比對后的信息以無線方式傳送給上位PC機，再由PC機集中分析處理所接受到的數據。數據的交互將采用無線方式來傳輸。考勤終端將在區域范圍內散落分布，該系統可實現遠距離傳輸與體積縮小化；同時在指紋采集終端可實現存儲空間的擴展，對于規模、員工人數不同的企事業單位可以根據各自的需求做適當的擴展。這一系列以低建設投入和低廉的使用成本，一次性解決了全部分支機構的統一考勤管理，保障了業務人員的業務水平和服務質量。

參考文獻：

[1]李全利.單片機原理及接口技術[M].北京：高等教育出版社，2009：163-218.

[2]徐麗曉.工業現場傳感數據無線傳輸技術研究[D].電子科技大學，2013：5-11.

[作者簡介]徐卓林（1993.12-），男，湖北天門人，本科在讀，研究方向：無線通訊技術；指導教師：馬安仁。