指紋識(shí)別智能考勤管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

指紋識(shí)別智能考勤管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目錄1、課題設(shè)計(jì)背景與意義2、設(shè)計(jì)的總體方案3、指紋識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)4、硬件設(shè)計(jì)5、軟件設(shè)計(jì)6、上位機(jī)與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)7、系統(tǒng)測(cè)試8、結(jié)論與展望9、致謝1、課題設(shè)計(jì)背景與意義1.1課題設(shè)計(jì)意義

現(xiàn)代的企業(yè)、事業(yè)單位等的管理有一項(xiàng)重要任務(wù)，就是人事的考勤管理，它執(zhí)行的好壞，會(huì)對(duì)單位的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，與員工的薪資等諸多的方面產(chǎn)生很大的影響。所以，對(duì)單位員工的出勤情況進(jìn)行科學(xué)、有效地管理便是每個(gè)單位所面臨的重要課題。傳統(tǒng)的考勤方式有：手工簽到、IC卡或磁卡等各種方式，這些方式會(huì)常常出現(xiàn)代打卡、打卡出錯(cuò)或是誤讀卡等現(xiàn)象的發(fā)生。就算是采用人工來(lái)干預(yù)，也會(huì)由于受到技術(shù)手段等方面的限制，產(chǎn)生影響，這樣不能從根本上改變這種效率低、管理難、假冒橫行、人情成分等不科學(xué)的管理手段的發(fā)生。1.2課題設(shè)計(jì)意義

指紋考勤管理系統(tǒng)采用的是指紋識(shí)別技術(shù)，并集成了先進(jìn)的上位機(jī)軟件，這使各企業(yè)、事業(yè)單位的員工與管理的人員不必再保管或是攜帶個(gè)人的相關(guān)證件。用指紋來(lái)進(jìn)行考勤，我們只需要按一下自己的手指，就可以自動(dòng)地記錄和生成員工的考勤情況。員工也可以查詢自己的考勤信息。管理的人員不僅可以查詢所有員工考勤的信息，還能進(jìn)行員工信息添加與刪除。財(cái)務(wù)部門也可以通過(guò)考勤的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行處理，這樣準(zhǔn)確、公平、公正地得到員工的薪資報(bào)表。這樣從考勤到員工工資、人事管理的網(wǎng)絡(luò)化，就能保證企業(yè)、事業(yè)單位考勤管理的嚴(yán)肅性、公正性與紀(jì)律性。這樣能更好地實(shí)現(xiàn)人、地、時(shí)三者合一，從而就能最大限度地杜絕虛假的考勤，提高了考勤的效率。2、設(shè)計(jì)的總體方案

2.1設(shè)計(jì)要求

本設(shè)計(jì)的任務(wù)是完成一個(gè)基于STC15F2K60S2單片機(jī)的指紋考勤管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。任務(wù)要求：（1）可以設(shè)置考勤時(shí)間，如果在該時(shí)間內(nèi)簽到，會(huì)被認(rèn)為是遲到；（2）可以實(shí)現(xiàn)考勤信息查找與刪除；（3）能添加員工個(gè)人信息，點(diǎn)擊增加，電路板上的指示燈會(huì)閃爍，液晶屏?xí)龀鎏崾?，要求待登記人員連續(xù)2次同樣的操作，則人員的個(gè)人信息登記成功，否則失敗?？记谲浖茏龀鱿鄳?yīng)的提示；（4）能顯示人員的簽到信息，如顯示人員簽到時(shí)對(duì)應(yīng)的簽到時(shí)間；（5）在數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以每天生成一張表格，記錄當(dāng)天是否考勤、考勤時(shí)間等信息；（6）每次人員刷指紋，電路板上的1602蜂鳴器都會(huì)有提示；（7）在非考勤時(shí)間，1602顯示萬(wàn)年歷。

2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

STC15F2K60S2單片機(jī)是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制核心，用1602顯示，指紋模塊可以采集人員的信息與用來(lái)簽到。每次人員刷指紋，電路板上的1602和蜂鳴器都有提示，在非考勤時(shí)間里，可以顯示萬(wàn)年歷。該系統(tǒng)與PC機(jī)的上位機(jī)相關(guān)聯(lián)，制定與實(shí)現(xiàn)可靠的上、下位機(jī)通訊協(xié)議，完成指紋考勤信息數(shù)據(jù)的上傳和上位機(jī)對(duì)考勤信息的獲取。

PC機(jī)STC15單片機(jī)最小系統(tǒng)指紋模塊按鍵控制時(shí)鐘顯示語(yǔ)音提示液晶顯示3、指紋識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1指紋識(shí)別技術(shù)介紹

指紋識(shí)別是指通過(guò)比較不同指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)鑒別的。每個(gè)人的指紋紋路在圖案、斷點(diǎn)與交叉點(diǎn)上各不相同。且是唯一、終生不變的。通過(guò)指紋可以鑒定每個(gè)人的真實(shí)身份。3.2FM-180指紋識(shí)別模塊介紹

FM-180指紋模塊由光學(xué)指紋傳感器，F(xiàn)M-180由：光學(xué)頭、通信連接線、DSP芯片、穩(wěn)壓芯片、flash芯片、CMOS傳感器等部分構(gòu)成。DSP芯片的型號(hào)是：PS1802，加上外面的CMOS芯片。能夠?qū)崿F(xiàn)圖像處理、模板匹配、模板提取、模板存儲(chǔ)跟指紋搜索等功能。CMOS芯片的主要是對(duì)指紋進(jìn)行“照一次相”，生成指紋特征，之后進(jìn)行模糊處理生成0與1兩種的記錄信息，存入到flash芯片里。當(dāng)2次錄入這樣的指紋就可以生成一個(gè)指紋模板。當(dāng)切換到指紋識(shí)別模式時(shí)，先讓CMOS芯片采集一次指紋，之后與flash芯片的數(shù)據(jù)對(duì)比?？词欠翊嬖冢偈勾嬖?，就返回看是幾號(hào)指紋，這樣能通過(guò)考勤軟件進(jìn)行指紋識(shí)別與登記。

3.3UARTT通訊協(xié)議

UART即通用異步收發(fā)傳輸器。是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信。能完成全雙工的傳輸與接收的雙向通信。

UART的接口：綠色TXD接STC15單片機(jī)的P3.0RXD口；白色RXD接STC15單片機(jī)的P3.1TXD口；GND與電路板的GND相連引腳號(hào)名稱類型功能描述1Winin電源正輸入端。（線色：紅）2TXDout串行數(shù)據(jù)輸出。TTL邏輯電平。（線色：綠）3RXDin串行數(shù)據(jù)輸入。TTL邏輯電平。（線色：白）4GND-信號(hào)地。內(nèi)部與電源地連接。（線色：黑）4、硬件設(shè)計(jì)4.1單片機(jī)介紹

本設(shè)計(jì)的指紋考勤管理系統(tǒng)采用STC15F2K60S2單片機(jī)，它的指令代碼能夠兼容傳統(tǒng)8051指令集，速度和一般的8051相比快了8到12倍，它內(nèi)部有2048字節(jié)片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。其內(nèi)部集成了高精度的晶振電路與高可靠的復(fù)位電路，所以不必接外部晶振電路與外部復(fù)位電路，這樣電路圖就不需要加晶振電路跟復(fù)位電路，可以使電路的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)化。4.2顯示單元電路設(shè)計(jì)

顯示單元電路采用LCD1602液晶屏顯示，本設(shè)計(jì)的1602可以顯示初始狀態(tài)，當(dāng)添加、刪除指紋及考勤的時(shí)候1602會(huì)做出相應(yīng)的提示。在非考勤時(shí)間，1602顯示萬(wàn)年歷。電路圖如下圖所示：4.3蜂鳴器電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是采用電磁式蜂鳴器，當(dāng)考勤時(shí)，每次按下按鍵，則識(shí)別指紋,成功蜂鳴器叫一聲，并把數(shù)據(jù)送到上位機(jī)顯示，失敗叫三聲蜂鳴器接到單片機(jī)P1.7口，電路圖如下圖所示：4.4DS1307電路設(shè)計(jì)采用DS1307芯片，能提供小時(shí)、分鐘、秒等信息，每個(gè)月天數(shù)能自動(dòng)調(diào)整。而且有閏年補(bǔ)償功能。AM/PM標(biāo)志位，決定了時(shí)鐘工作在12小時(shí)或是24小時(shí)模式。時(shí)鐘晶振是32.768KHZ，它進(jìn)行15次分頻，得到1HZ秒信號(hào)，即每秒鐘跳一下，用這種晶振比較準(zhǔn)。電池為CR1220的紐扣電池，給時(shí)鐘芯片提供3.0V電壓。DS1307的SCL接單片機(jī)P1.5端口，SDA接P1.6端口，電路如圖4-4所示：4.5按鍵電路與指示燈電路設(shè)計(jì)

按鍵電路的作用是當(dāng)人員考勤時(shí)，按下按鍵就能刷指紋進(jìn)行簽到。按鍵與單片機(jī)P3.3端口相連，如右圖所示：指示燈電路是當(dāng)添加新的人員時(shí)，點(diǎn)擊增加，則電路板上指示燈會(huì)閃爍一下，提示待輸入指紋的人員按下指紋。指示燈電路如由圖所示：4.6指紋模塊介紹

采用FM-180指紋模塊，主要有四個(gè)引腳，VCC、GND、TXD、RXD，其中TXD為發(fā)送數(shù)據(jù)，RXD為接收數(shù)據(jù)。TXD引腳連接單片機(jī)的P3.1口，RXD引腳連接單片機(jī)的P3.0口，電源和地分別接在電路板上的電源和地，如下圖所示。4.7USB轉(zhuǎn)TTL模塊介紹USB轉(zhuǎn)TTL模塊有四個(gè)引腳，VCC、GND、TXD、RXD，TXD為發(fā)送數(shù)據(jù)，RXD為接收數(shù)據(jù)。TTL電平，能選擇是5V或3.3V，有3個(gè)狀態(tài)燈，CH340G芯片，有PWR電源燈，和TXD、RXD指示燈，方便觀察產(chǎn)品是否在工作，3.3V與5V由短路帽選擇。用這個(gè)模塊，能讓電腦與單片機(jī)進(jìn)行串口通訊。TTL電平：數(shù)據(jù)用2進(jìn)制表示，規(guī)定+3.3V或+5V等價(jià)于邏輯“1”,0V等價(jià)于邏輯“0”，稱為TTL信號(hào)系統(tǒng)，為正邏輯USBTOTTL模塊的TXD直接連單片機(jī)RXD；USBTOTTL模塊的RXD直接連單片機(jī)TXD；USBTOTTL模塊的GND直接連單片機(jī)GND；選擇5V或3.3V，用短路帽連接。單片機(jī)和這個(gè)模塊的接線圖，如右圖所示。4.8電源模塊介紹

本設(shè)計(jì)采用5V電壓，先用電源適配器把220V的交流電壓轉(zhuǎn)為12V直流電壓，再經(jīng)由電源模塊，轉(zhuǎn)為5V電壓，輸出到電路板上提供電壓。電源模塊如下圖所示：5、軟件件設(shè)計(jì)5.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言選擇

本設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言編程，STC15F2K60S2單片機(jī)先進(jìn)指令集結(jié)構(gòu)，能兼容普通8051指令集。選擇KeiluVision5軟件編寫程序。KeiluVision5是能兼容單片機(jī)C語(yǔ)言的軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。KeiluVision5可以生成利用效率很高的目標(biāo)代碼，多數(shù)語(yǔ)句的代碼很緊湊，理解起來(lái)較容易。C語(yǔ)言具有功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性跟可維護(hù)上有明顯優(yōu)勢(shì)，故易學(xué)易用。5.2程序主流程圖5.3USB串口接收數(shù)據(jù)流程圖5.4指紋模塊流程圖USB串口接收數(shù)據(jù)流程圖如右圖所示指紋模塊流程圖如右圖所示6、上位機(jī)與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)6.1上位機(jī)介紹6.1.1VisualBasic軟件介紹

VisualBasic是面向?qū)ο?，可視化和事件?qū)動(dòng)機(jī)制的使用結(jié)構(gòu)化的高級(jí)編程語(yǔ)言。VB不必編寫大量的代碼編輯界面元素，只需搭積木方式構(gòu)建、編寫程序。擁有簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)大、效率高等特點(diǎn)。在VB6.0環(huán)境下，開(kāi)發(fā)人員用新穎易用的可視化設(shè)計(jì)工具跟事件驅(qū)動(dòng)的編程機(jī)制，能高效、快捷在Windows環(huán)境發(fā)展，這是強(qiáng)大的，和豐富的圖形界面的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)用VB6.0軟件來(lái)制作指紋考勤系統(tǒng)軟件，軟件界面是：標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、工具箱設(shè)計(jì)窗口、屬性、工程資源管理器與布局面板。指紋考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有以下步驟：制定一個(gè)計(jì)劃；創(chuàng)建界面；編寫代碼；測(cè)試、調(diào)試程序；生成可執(zhí)行文件；打包文件。制作考勤管理系統(tǒng)的步驟是：打開(kāi)VisualBasic6.0，選擇打開(kāi)“標(biāo)準(zhǔn)EXE”，出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)窗體，如圖6-1所示。先建立用戶界面對(duì)象，添加標(biāo)簽Label控件、文本框TextBox控件、按鈕CommandButton控件、Framel控件、ComboBox控件、Timer等控件，如圖6-2所示，其次是設(shè)置對(duì)象的屬性；然后是對(duì)象事件過(guò)程的編程：分別點(diǎn)擊進(jìn)去編寫代碼，然后保存文件與運(yùn)行程序，保存文件：文件\forml另存為\.frm；文件\工程另存為\.vbp。當(dāng)創(chuàng)建應(yīng)用程序后，生成可執(zhí)行文件點(diǎn)擊“文件”，“生成工程1.exe”命令，彈出“生成工程對(duì)話框”。最后制作安裝盤。6.1.2指紋考勤軟件開(kāi)發(fā)介紹考勤軟件制作界面如下圖6-1所示，程序設(shè)計(jì)界面如下圖6-2所示。圖6-1圖6-2

指紋考勤軟件設(shè)計(jì)完成之后，可以實(shí)現(xiàn)的功能有：打開(kāi)串口號(hào)能實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的通訊，同步時(shí)間按鈕能實(shí)現(xiàn)萬(wàn)年歷時(shí)間的同步更新。能設(shè)置上、下午的考勤時(shí)間。會(huì)把考勤信息記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中。信息欄可以輸入學(xué)號(hào)或姓名，公司能查看已登記人員的指紋信息并可刪除信息?？梢蕴砑尤藛T的指紋，個(gè)人信息。輸入學(xué)號(hào)與姓名，點(diǎn)擊增加，增加成功或者失敗，考勤軟件都會(huì)做出相應(yīng)的提示。完成后如右圖所示：6.1.3指紋考勤軟件介紹6.2上位機(jī)介紹6.2.1MicrosoftOfficeAccess軟件介紹

MicrosoftAccess是微軟公司創(chuàng)建的一個(gè)組件。程序可以在視覺(jué)的方式來(lái)創(chuàng)建和修改數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)計(jì)劃。Access的用途有：用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；用來(lái)開(kāi)發(fā)軟件；表格模板；創(chuàng)建與運(yùn)行舊數(shù)據(jù)庫(kù)。6.2.2數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)有以下步驟：根據(jù)應(yīng)用程序的需要來(lái)選擇所需的數(shù)據(jù)基本結(jié)構(gòu)；確定應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；按所需數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)應(yīng)用表；設(shè)計(jì)表之間的關(guān)系；設(shè)計(jì)索引和有效性；設(shè)計(jì)各種的需要查詢。MicrosoftOfficeAccess創(chuàng)建一個(gè)新數(shù)據(jù)庫(kù)。點(diǎn)擊“新建”，輸入文件名稱，保存目錄。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)可以每天生成一張表格如圖6-3所示，進(jìn)入該表格，可以顯示每天的考勤信息，表格里面記錄著考勤情況，如圖6-4所示。注冊(cè)表里記錄著人員的信息，如圖6-6所示。時(shí)間表里記錄著考勤設(shè)置的時(shí)間，如圖6-5所示。圖6-3圖6-4圖6-5圖6-67、系統(tǒng)測(cè)試當(dāng)電路板焊好后，對(duì)電路板進(jìn)行檢查調(diào)試，硬件調(diào)試主要是對(duì)硬件故障的排除。硬件調(diào)試完之后，進(jìn)行軟件調(diào)試。軟、硬件綜合調(diào)試完以后。本畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了以下功能：當(dāng)電路板上電，1602顯示W(wǎng)elComeInit”初始狀態(tài)，如圖7-1所示：圖7-1當(dāng)電路板上電，1602顯示W(wǎng)elComeInit”初始狀態(tài)，如圖7-1所示：在非考勤時(shí)間，顯示萬(wàn)年歷如圖7-2所示，可以在電腦上修改時(shí)間，萬(wàn)年歷有斷電保護(hù)功能。圖7-2點(diǎn)擊添加增加新的人員信息，電路板上的指示燈會(huì)閃爍一下，1602顯示“WelcomePleaseHandIN!”，提示人員按指紋，如圖7-3所示：當(dāng)按指紋后顯示“WelcomeOK,HandIN2nd”，要求人員第2次輸入指紋。如圖7-4所示：兩次指紋一樣，則登記成功，1602顯示“WelcomeGetOK”如圖7-5所示，考勤系統(tǒng)提示指紋添加成功，如圖7-6所示：圖7-3圖7-4

圖7-6圖7-5指紋添加失敗，1602顯示“WelcomeGetFailed”如圖7-7所示，如圖7-8所示考勤軟件顯示增加失?。好看伟窗存I，則識(shí)別指紋，成功，如圖7-9所示1602顯示“OK”表示簽到成功，蜂鳴器叫一聲，并把數(shù)據(jù)傳送到考勤軟件中，失敗則叫三聲。每次按按鍵，則識(shí)別指紋，成功，如圖7-9所示1602顯示“OK”表示簽到成功，蜂鳴器叫一聲，并把數(shù)據(jù)傳送到考勤軟件中，失敗則叫三聲。能設(shè)置上午跟下午的考勤時(shí)間，