基于Linux的考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王震峽　孫琦

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，各部門的考勤系統(tǒng)也隨著有了新的轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的考勤方法如打卡、人工簽到和人工統(tǒng)計(jì)等方法，不但浪費(fèi)時(shí)間和人力，還存在容易被忘記、被代替等缺點(diǎn)，使得公司的管理一度出現(xiàn)混亂，因此，管理人員將視線放到了生物識(shí)別技術(shù)的領(lǐng)域。近年來，生物識(shí)別技術(shù)發(fā)展地非常迅速，指紋識(shí)別技術(shù)憑借著唯一性高、永久性高、易采集等特點(diǎn)，成為其中應(yīng)用最廣泛的一員。基于Linux的考勤系統(tǒng)具有專用型強(qiáng)、可靠性高、體積小和成本低等特點(diǎn)，因此，將指紋識(shí)別技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)了基于Linux的考勤系統(tǒng)，方便管理人員管理員工的出勤和年終考核等情況。

關(guān)鍵詞：考勤系統(tǒng)；Linux；嵌入式系統(tǒng)；指紋識(shí)別

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）18-0081-02

傳統(tǒng)的考勤方法由于存在容易被忘記、被代替等缺點(diǎn)，讓公司的管理人員無法真正了解到員工的出勤狀況，有很多時(shí)候，尤其是在年終考核的時(shí)候，會(huì)存在很多不公平的因素，影響到了其他員工的工作狀態(tài)和工作的積極性，不利于公司的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。正因?yàn)閭鹘y(tǒng)的考勤方法存在諸多缺陷，所以急需一種能夠唯一識(shí)別身份、成本比較低并且操作簡(jiǎn)單的考勤方法。

經(jīng)過多年的科學(xué)研究，科學(xué)家已經(jīng)確定每個(gè)人的指紋都是不一樣的，在母體當(dāng)中就已經(jīng)形成，而且只要手指不被傷害，那么每個(gè)人的指紋一生都不會(huì)有所改變。正因?yàn)橹讣y具有這樣獨(dú)一無二的特征，所以用指紋來進(jìn)行身份識(shí)別（即公司考勤）是十分方便可靠的，并且不會(huì)存在別人替簽到的情形。嵌入式系統(tǒng)定義為，以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由于嵌入式系統(tǒng)的具有專用性強(qiáng)、體積小、可移植性高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，指紋又具有唯一性和終身不會(huì)改變等特性，本文主要采用了指紋識(shí)別技術(shù)和嵌入式技術(shù)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)基于Linux的考勤系統(tǒng)，讓公司的考勤管理變得更加透明、方便和快捷。

1整體考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.1考勤系統(tǒng)算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本文在研究了指紋識(shí)別技術(shù)算法的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了改進(jìn)，讓相關(guān)算法能夠更好的來完成每個(gè)員工的指紋識(shí)別并存儲(chǔ)到相應(yīng)的存儲(chǔ)位置，以供管理人員的統(tǒng)計(jì)和管理。

新員工到公司的第一天就是先采集指紋信息，用于以后的上班簽到，本考勤系統(tǒng)采用的算法和指紋識(shí)別模塊要求員工第一次采集時(shí)對(duì)同一枚指紋需要采集3次，也可以同時(shí)采集兩枚以上的指紋；然后將采集到的指紋存入指紋庫，第一次采集之后就可以進(jìn)行考勤了。該考勤系統(tǒng)的算法首先對(duì)員工錄入的指紋進(jìn)行圖像預(yù)處理，圖像預(yù)處理包括員工指紋圖像的均衡化（增大指紋灰度圖像的對(duì)比度）、歸一化（讓圖像的灰度更加接近期望值，即更加清晰標(biāo)準(zhǔn)）、分割（減少由于油污等原因造成的噪聲）、增強(qiáng)（進(jìn)一步減少噪聲）、二值化（將指紋圖形僅用0和255這兩個(gè)值表示，會(huì)減少存儲(chǔ)空間，加快處理速度）和細(xì)化（將指紋圖像的變成寬度只有一個(gè)像素的圖像，讓整個(gè)指紋圖像的結(jié)構(gòu)更加清晰）；其次對(duì)員工的指紋信息進(jìn)行特征提取，最后與指紋庫中已經(jīng)存在的指紋的指紋特征進(jìn)行匹配，給出對(duì)應(yīng)的匹配結(jié)果。

1.2考勤系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于Linux的考勤系統(tǒng)的硬件部分的設(shè)計(jì)以Linux為操作系統(tǒng)的嵌入式平臺(tái)，選取了基于ARM7的S3C2410開發(fā)板，并結(jié)合FPS200指紋識(shí)別模塊，最終構(gòu)成了基于Linux的考勤系統(tǒng)。

該考勤系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分主要包括：目標(biāo)板（S3C2410開發(fā)板）與PC機(jī)的通信以及指紋識(shí)別模塊FPS200與目標(biāo)板之間的通信等。指紋識(shí)別模塊UP-FingerPrint（指紋傳感器為FPC1011）通過168Pin擴(kuò)展插槽與S3C2410進(jìn)行通信；LCD液晶顯示器用來顯示用戶界面，實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)交互界面；S3C2410開發(fā)板通過串口與超級(jí)終端相連接，S3C2410與PC機(jī)之間的通信是通過網(wǎng)口進(jìn)行的。該考勤系統(tǒng)的人機(jī)交互界面采用的是LCD液晶顯示器來顯示相應(yīng)的操作信息和一些提示等信息，具體使用的是QT提供的圖形用戶界面編輯工具QT/Embedded進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的，旨在讓員工體會(huì)到更加直觀、美觀和簡(jiǎn)單的操作流程，讓本考勤系統(tǒng)使用更加廣泛和方便。該系統(tǒng)的總體硬件設(shè)計(jì)如圖1所示。

該考勤系統(tǒng)的指紋識(shí)別模塊的存儲(chǔ)容量比較大，足夠一般的公司考勤使用，如果還需要更大容量的存儲(chǔ)，還可以通過SD卡進(jìn)行擴(kuò)展。該考勤系統(tǒng)可以在1秒以內(nèi)與指紋庫中的已經(jīng)存在的指紋特征進(jìn)行指紋比對(duì)，速度非?？?，比較耐用，而且識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性非常高。該模塊還支持1：1（用于驗(yàn)證某位特定用戶的身份身份）和1：N（用于企業(yè)考勤識(shí)別身份）兩種比對(duì)模式，可以跟多種指紋傳感器芯片匹配，開發(fā)者還可以隨時(shí)編寫應(yīng)用程序，大大降低了開發(fā)成本。在日常生活中，指紋識(shí)別模塊已經(jīng)被廣泛使用，如門禁系統(tǒng)、指紋保險(xiǎn)柜和指紋遙控器等，可適用于大部分公司。

本考勤系統(tǒng)的指紋識(shí)別模塊的傳感器的結(jié)構(gòu)采是線形傳感器，該傳感器的體積比較小，攜帶方便，但是如果錄入指紋速度過快會(huì)對(duì)識(shí)別結(jié)果造成影響，所以就需要要求員工操作的時(shí)候要注意錄人的速度，適用性不強(qiáng)，而且浪費(fèi)時(shí)間。針對(duì)于這種情況，在設(shè)計(jì)的時(shí)候采用了3次輸入的方法對(duì)指紋進(jìn)行采集，這樣最終的指紋特征能夠更加明顯，更加有利于指紋信息的匹配，提高了指紋的匹配率。

1.3考勤系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本考勤系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括：用戶注冊(cè)、用戶匹配和刪除指紋3部分。用戶注冊(cè)主要是在員工第一次報(bào)到時(shí)要錄入指紋信息，并將錄入的指紋信息進(jìn)行特征提取，然后保存在指紋識(shí)別模塊的存儲(chǔ)區(qū)當(dāng)中，用作后續(xù)的用戶匹配的信息庫；用戶匹配也叫做指紋匹配，就是將錄入的指紋特征與指紋庫中存儲(chǔ)的指紋特征進(jìn)行匹配，然后輸出對(duì)應(yīng)的匹配結(jié)果，如果是本人的指紋，那么就會(huì)相應(yīng)的給出反饋信息，如果不是本人或者是不存在的指紋，那么就會(huì)提示重新輸入指紋；刪除指紋包括刪除指定員工指紋信息與刪除所有指紋信息兩個(gè)功能，如果有哪位員工離職，那么管理人員就可以刪除這位員工對(duì)應(yīng)的指紋信息，這樣一方面有利于管理，另一方面節(jié)省了指紋模塊的存儲(chǔ)空間，而且如果刪除成功則在LCD液晶顯示器上顯示成功，否則顯示失敗，讓管理人員可以很直觀地看到結(jié)果。

2系統(tǒng)測(cè)試

為了測(cè)試本考勤系統(tǒng)的整體功能以及穩(wěn)定性，本考勤系統(tǒng)共采集了1000枚學(xué)生的指紋作為測(cè)試依據(jù)，共匹配了200次，其中，正確匹配的次數(shù)為998次，錯(cuò)誤的次數(shù)為2次，由計(jì)算可得，正確率為99.8%，錯(cuò)誤率為0.2%，可見準(zhǔn)確率非常高。經(jīng)過分析，由于指紋識(shí)別模塊的傳感器是線形的，雖然在算法方面已經(jīng)采取了措施，但由于錄入指紋的速度過快還是對(duì)指紋識(shí)別的結(jié)果造成了影響。在測(cè)試的過程中，整個(gè)考勤系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，用戶交互界面美觀大方，總體來看，該系統(tǒng)的實(shí)用性還是得到了肯定。

3總結(jié)

本考勤系統(tǒng)將嵌入式Linux操作系統(tǒng)和自動(dòng)指紋識(shí)別算法結(jié)合起來，從分析管理人員的考勤需求到最后的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，本人不但閱讀了大量文獻(xiàn)，還結(jié)合了之前的研究成果，最終設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于Linux的考勤系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠很好地解決傳統(tǒng)考勤方法存在的弊端，讓企業(yè)考勤變得更加透明、方便和簡(jiǎn)單。

由于本考勤系統(tǒng)采用的傳感器是線形傳感器，它的體積比常用的面形傳感器的面積小得多，不但可以適用于普通的企業(yè)定點(diǎn)安裝式考勤，還能夠用于智能手機(jī)、平板電腦等體積較小的便攜式嵌入式產(chǎn)品中，使產(chǎn)品的攜帶變得更加方便和輕快。當(dāng)然，針對(duì)線形傳感器的缺點(diǎn)，本考勤系統(tǒng)采用了三次輸入指紋的方法來解決這個(gè)問題，在一定程度上提高了指紋的匹配率。