基于单片机的无线指纹考勤系统

摘 要：“移动考勤”通过放置在各分支机构的无线考勤终端采集员工的指纹信息，借助无线通讯网络将考勤信息发送到统一的考勤管理平台，各级管理者能够根据权限通过计算机上网等方式，进行实时管理和查询考勤情况。以STC89C52RC单片机为主控芯片，搭设无线模块、指纹模块、语音模块、矩阵键盘、LCD显示屏、储存器、PC机来构成一套完成上述功能的智能系统。

关键词：单片机STC89C52RC；手持式考勤终端；指纹信息

中图分类号：TP91.41 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

目前，人事考勤制度是事业管理的一项重要组成部分，它的好坏直接影响了员工的薪资、单位的经济以及社会效益。因此，对单位员工的出勤情况进行有效、科学地管理已经成为每个单位面临的重要问题。通过先进的信息化管理方式，可以将“人管人”变成“信息管人”，从而避免人际因素造成的管理障碍。

一、无线移动考勤系统硬件结构（如图1所示）

手持式考勤终端是该系统的主要结构，其关键模块有：指纹识别模块、无线传输模块，辅助模块有：语音模块、矩阵键盘、LCD显示屏、储存器等。

（一）指纹识别模块。指纹是手指表面皮肤凸凹不平形成的纹路。指纹特征即手指表面嵴和沟组成平滑纹理模式，其随机性很强。研究表明：指纹特征具有唯一性、稳定性特点，故可实现身份识别。

光学指纹传感器FM-180由高性能DSP处理器和Flash等芯片组成，具有指纹图像处理、模板提取、模板匹配、指纹搜索和模板存储等功能。它的兼容性好，可由单片机直接控制。该模块的两项工作：一是获得手指的图像信息；二是确定该图像是否与以前扫描图像吻合（如图2所示）。

（二）无线模块。无线数据传输模块PTR2000+，通过无线传输的方式把考勤人员的姓名、部门与登录时间传入PC机进行比对。

无线模块PTR2000+，其基本特征有：（1）无线模块工作频率为国际通用的433MHZ ISMl频段，FSK调制。（2）传输距离大，在开阔地时使用距离最远可达1000米，非空旷地区达200米左右。（3）传输速率快，最高传输速率可达20Kbit/s，确保实时性。（4）体积小，尺寸约40mm×27mm×5mm，且收发合一，运作简单方便，移动性强。

二、无线移动考勤系统软件设计

（一）通信协议设计。用户考勤成功，通过控制程序CPU对指纹考勤信息进行打包处理，组合成以[机器ID号][用户ID号][考勤日期、时间][进出状态]为指纹考勤信息包，通过传输模块PTR2000+发送，在管理PC端的PTR2000+接收考勤信息数据包，在通信时发射端和接收端之间可能受到外界的干扰导致数据传输有误，因此需要一种协议来保证接收端能接收到数据，并确认所接收到的数据是否是实际数据。[2]

传输协议以IEEE 802.15.4为基础来设计，该标准定义了OSI模型开始的两层。它的特点有：（1）PHY层定义了无线射频应该具备的特征，它支持二种不同的射频信号，分别位于2450MHz波段和868/915MHz波段。2450MHz波段射频可以提供250kbps的数据速率和16个不同的信道。868/915MHz波段中，868MHz支持1个数据速率为20kbps的信道，915MHz支持10个数据速率为40kbps的信道。（2）MAC层负责相邻设备间的单跳数据通信。它负责建立与网络的同步，支持关联和去关联以及MAC层安全。它能提供二个设备之间的可靠链接。

在数据传输的过程中可能会受到空气中电磁场的干扰，而出现噪声。由于噪声是以随机字节出现，没有明显的规律，因此为避免噪声干扰，在对数据进行编码时，对于有效数据的字节组合要进行特定处理。可以通过字节信息0xFF，0x00这种在噪声中出现概率极低的组合来辅助完成，从而减少电磁信号的干扰。

（二）中央系统数据汇总。中央系统是PC机的考勤信息管理软件控制。考勤信息管理软件负责完成对接收到的考勤数据进行处理，存储并对考勤数据进行分类管理，并可实现对考勤记录的查询、统计等功能，并且当接收信息错误时，可由中央系统发送命令，考勤终端将按命令再次发送相关信息。[1]

三、无线移动考勤系统的工作模式

（一）管理员模式。管理员通过矩阵键盘输入密码，进入管理员模式，可以采集新指纹和删除旧指纹等操作，处理后的指纹数据将被保存在指纹数据库中，系统将为录入的新指纹生成一个ID号。

（二）员工模式。系统将采集到的指纹与数据库中保存的指纹进行比对，语音模块将就比对情况进行相应的语音提示。如果匹配成功，语音提示：“已签到！”；如果匹配不成功，语音提示：“签到失败，请重新签到！”

四、结束语

该系统实现的功能是采集终端实现指纹数据采集和比对，然后将比对后的信息以无线方式传送给上位PC机，再由PC机集中分析处理所接受到的数据。数据的交互将采用无线方式来传输。考勤终端将在区域范围内散落分布，该系统可实现远距离传输与体积缩小化；同时在指纹采集终端可实现存储空间的扩展，对于规模、员工人数不同的企事业单位可以根据各自的需求做适当的扩展。这一系列以低建设投入和低廉的使用成本，一次性解决了全部分支机构的统一考勤管理，保障了业务人员的业务水平和服务质量。

参考文献：

[1]李全利.单片机原理及接口技术[M].北京：高等教育出版社，2009：163-218.

[2]徐丽晓.工业现场传感数据无线传输技术研究[D].电子科技大学，2013：5-11.

[作者简介]徐卓林（1993.12-），男，湖北天门人，本科在读，研究方向：无线通讯技术；指导教师：马安仁。