基于STM32的指紋與射頻考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳濤 秦呂 盧盛黨

【摘要】隨著普通高校的在校人數(shù)不斷增加的情況下，用在對學(xué)生考勤的時(shí)間也隨之增多，如何高效的對學(xué)生進(jìn)行考勤成為了一大問題。因此，設(shè)計(jì)了一個(gè)射頻與指紋同時(shí)兼容的考勤系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)主要由五大模塊構(gòu)成，即WIFI模塊、上位機(jī)模塊、射頻模塊、指紋識別模塊和MySQL數(shù)據(jù)庫模塊。學(xué)生需提前提前錄入的射頻或者指紋信息。進(jìn)行考勤時(shí)，系統(tǒng)會隨機(jī)選擇考勤方式，射頻模塊或指紋模塊接受到數(shù)據(jù)后與之前錄入至MySQL數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如若對比成功則記錄下對應(yīng)時(shí)間并在上位機(jī)顯示打卡成功。經(jīng)過測試，該系統(tǒng)可以良好的運(yùn)行，能準(zhǔn)確的記錄人員出入時(shí)間。

【關(guān)鍵詞】考勤系統(tǒng);STM32;指紋識別;射頻

中圖分類號： TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.02.026

隨著社會的進(jìn)步，科技的不斷發(fā)展，人類的技術(shù)不再只限于人工作業(yè)，通過機(jī)械的幫助可以大大的提高效率。隨著學(xué)校人數(shù)眾多，學(xué)生的考勤的困難程度也會隨之增加。在以前，同學(xué)的考勤往往是通過簽到來進(jìn)行考勤，需要大量的人力物力以及時(shí)間。工作的效率低下。之后出現(xiàn)了按鍵式的考勤機(jī)的出現(xiàn)，雖然在之前的考勤效率上有了極大的提示，但是按鍵式的考勤還是會出現(xiàn)錯(cuò)誤。這就會存在不安全的因素。

射頻卡的安全性高，考勤相對方便，可以節(jié)約相當(dāng)多的時(shí)間，指紋識別具有唯一性、終生不變性、難于偽造。該系統(tǒng)旨在考勤的智能化和節(jié)約時(shí)間，不需要耗費(fèi)太大的人力資源。因此射頻卡與指紋識別技術(shù)的結(jié)合，極大的提高了考勤的效率和安全。

1. 考勤系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

為了防止單一采用RFID讀卡器打卡簽到時(shí)的代刷現(xiàn)象和考勤人員的射頻識別卡被外來人員拾取從而擾亂考勤的現(xiàn)象，本設(shè)計(jì)的考勤系統(tǒng)加入了指紋識別模塊，系統(tǒng)隨機(jī)的要求考勤人員通過指紋識別打卡簽到。本設(shè)計(jì)是通過指紋傳感器和RFID讀卡器實(shí)現(xiàn)對考勤人員的指紋采集和身份卡信息讀取。系統(tǒng)用STM32單片機(jī)作為主要控制芯片，模塊采集到的指紋和射頻卡信息通過WIFI模塊傳輸給上位機(jī)，上位機(jī)建立數(shù)據(jù)庫來記錄和管理考勤對象的考勤信息。在學(xué)生進(jìn)行考勤時(shí)，射頻模塊與指紋模塊所讀取到數(shù)據(jù)會上傳至上位機(jī)并與之前所存入的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如若對比成功則上位機(jī)顯示考勤成功否則顯示考勤失敗。

2. 指紋采集模塊（AS608模塊）

出于對考勤系統(tǒng)的小型化和低成本的考慮，本設(shè)計(jì)選用ATK-AS608指紋識別模塊來采集和處理考勤對象的指紋信息。ATK-AS608指紋識別模塊是一種光學(xué)式的采集、處理模塊。AS608是一款指紋識別芯片，芯片內(nèi)置DSP運(yùn)算單元，集成了指紋識別算法，能高效、快速地采集圖像并識別指紋特征。指紋識別的步驟為指紋圖像采集、指紋圖像預(yù)處理、特征點(diǎn)提取、特征點(diǎn)模塊匹配或存入數(shù)據(jù)庫。

3. WIFI模塊

本設(shè)計(jì)使用的STM32F103對WIFI模塊進(jìn)行控制。在控制板上電后，ESP8266WIFI模塊會建立WIFI熱點(diǎn)，通過上位機(jī)搜索并連接ESP8266WIFI模塊所建立的熱點(diǎn)。ESP8266WIFI模塊通過串口傳輸將接收到的上位機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送到STM32F103中。STM32F103也會將指紋模塊所接收到的數(shù)據(jù)通過ESP8266WIFI模塊發(fā)送給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)通信。

WIFI模塊會傳遞一個(gè)帶有“+IPD”標(biāo)識的數(shù)據(jù)，STM32接收到從WIFI模塊TXD引腳發(fā)送的數(shù)據(jù)后，會判斷此數(shù)據(jù)是否帶有“+IPD”。若有“+IPD”標(biāo)識，則為有效數(shù)據(jù)，進(jìn)行后續(xù)操作，若無，則對其不做出反應(yīng)。

關(guān)閉WIFI模塊的電源后，其許多設(shè)置的參數(shù)都會被還原，如其中的“AT+CIPMUX=1”和“AT+CIPSERVER=1，5000”，而這些參數(shù)是WIFI模塊正常工作所不可取少的。所以為了系統(tǒng)正常運(yùn)行，STM32主控模塊會在上電的時(shí)候會發(fā)送設(shè)置好的AT指令給WIFI模塊的RXD引腳，使WIFI模塊可以正常工作。

4. 軟件流程圖

上位機(jī)有對數(shù)據(jù)庫有增刪改查的功能，可以對數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行添加和刪除。在考勤時(shí)系統(tǒng)會隨機(jī)選擇是射頻卡考勤還是指紋考勤，STM32采集到數(shù)據(jù)后上傳到上位機(jī)里，上位機(jī)會與MySQL數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較然后將結(jié)果返回至STTM32，系統(tǒng)流程圖如下圖1所示。

5. 測試結(jié)果

在完成硬件實(shí)物的連接后，把編寫好的代碼程序通過JTAG仿真器燒入STM32F103處理器中，并模擬用戶正常打卡和代刷射頻卡的兩個(gè)過程，和預(yù)想的效果基本吻合，完全實(shí)現(xiàn)了考勤功能。如果射頻卡為非法卡時(shí)，蜂鳴器會直接報(bào)警5秒鐘。本設(shè)計(jì)在硬件上實(shí)現(xiàn)了基于STM32芯片的指紋射頻系統(tǒng)，不僅提高射頻讀寫器的安全性和穩(wěn)定性，而且還使考勤系統(tǒng)具備了防代刷的功能。該系統(tǒng)具有成本低、功耗小、數(shù)據(jù)傳輸速率快、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，較好的實(shí)現(xiàn)了考勤系統(tǒng)。

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作者簡介：陳濤 四川南充人;碩士研究生;研究方向：電子與通信工程