智能門禁考勤系統(tǒng)設(shè)計

智能門禁考勤系統(tǒng)設(shè)計摘要在日常的工作和學(xué)習(xí)生活中，門禁和考勤是一項(xiàng)重要內(nèi)容。門禁對于公司和學(xué)校的安全有著至關(guān)重要的作用，而出勤率直接影響著單位部門的風(fēng)氣問題。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的門禁和考勤主要采用人工核查點(diǎn)名或者刷卡的方式，既降低了工作效率又有被他人冒名頂替的風(fēng)險，所以傳統(tǒng)的門禁考勤方式不適合于現(xiàn)代化的工作需求。而隨著近幾年科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通過指紋來解鎖設(shè)備已經(jīng)有了非常高的安全性。除此之外，相比于數(shù)字、字母等密碼形式，指紋識別有著更高便捷性。因此被全球范圍內(nèi)大力推廣，逐漸成為目前最常用的解鎖方式之一。指紋作為每個人身體特征的一部分，有著如同DNA一樣的每個人的指紋都是唯一的特點(diǎn)。且人的指紋一生都不會有太大的變化。因?yàn)槠錅蠝羡舟职纪共黄降膱D案，使得它他雖然只占據(jù)人體的極小一部分，但其蘊(yùn)含的信息量卻非常大。正因?yàn)橹讣y的這個特性，因而采用它作為生活中解鎖的憑證，有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。本文設(shè)計了一個基于51單片機(jī)的智能門禁考勤系統(tǒng)。通過串口通信控制指紋模塊來讀取指紋圖案，將指紋的特征信息記錄在數(shù)據(jù)庫內(nèi)。解鎖時指紋若匹配成功，便通過電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)來模擬門禁系統(tǒng)的開啟。然后對打卡時間、缺勤次數(shù)、缺勤時間等進(jìn)行記錄。本設(shè)計有著穩(wěn)定性高、運(yùn)行速度快、成本低等特點(diǎn)，適合在大部分場景下使用。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；指紋識別；考勤系統(tǒng)；智能門禁DesignofIntelligentAccessControlAttendanceSystemAbstractIndailyworkandstudylife,accesscontrolandattendanceisanimportantcontent.Accesscontrolplaysavitalroleinthesafetyofcompaniesandschools,andattendancedirectlyaffectstheatmosphereofunitsanddepartments.Becauseofthetraditionalaccesscontrolandattendancemainlyusethewayofmanualcheckandrollcall,whichnotonlyreducestheworkefficiency,butalsohastheriskofbeingreplacedbyothers.So,thetraditionalaccesscontrolandattendancemethodisnotsuitablefortheneedsofmodernwork.Withthedevelopmentofscienceandtechnologyinrecentyears,unlockingthedevicethroughfingerprinthasaveryhighsecurity.Inaddition,fingerprintidentificationhashigherconveniencethannumbers,lettersandotherpasswordforms.Therefore,ithasbeenvigorouslypromotedallovertheworld.Asapartofeveryone'sphysicalcharacteristics,fingerprintshavethesamecharacteristicsasDNA.Everyone'sfingerprintsaretheonlycharacteristics.Andpeople'sfingerprintswillnotchangemuchintheirlife.Becauseofitsruggedpatterns,itonlyoccupiesasmallpartofthehumanbody,butitcontainsaverylargeamountofinformation.Becauseofthischaracteristicoffingerprint,ithasuniqueadvantagestouseitastheunlockingCertificateinlife.Thispaperdesignsanintelligentaccesscontrolandattendancesystembasedon51singlechipmicrocomputer.Throughserialcommunication,thefingerprintmoduleiscontrolledtoreadthefingerprintpatternandrecordthecharacteristicinformationofthefingerprintinthedatabase.Ifthefingerprintmatchessuccessfullyduringunlocking,theopeningoftheaccesscontrolsystemwillbesimulatedthroughtheoperationofthemotor.Thenrecordtheclockintime,absencetimes,absencetime,etc.Thisdesignhasthecharacteristicsofhighstability,fastrunningspeedandlowcost,andissuitableforuseinmostscenarios.Keywords:MCU;fingerprintidentification;attendancesystem;intelligentaccesscontrol目錄TOC\o"1-3"\h\u309171概述 頁概述指紋識別技術(shù)的發(fā)展正如不存在兩片完全相同的雪花一樣，世界上也沒有兩組一模一樣的指紋。如同DNA檢驗(yàn)一樣，我們可以通過DNA的檢測來確定一個人，因?yàn)槊總€人的DNA信息都是獨(dú)一無二的，指紋也同樣如此。很長一段時間以來，指紋一直被用作識別個人身份的手段。眾所周知，早期的埃及人和中國人曾用它們來識別罪犯和記錄商業(yè)交易。在許多應(yīng)用中，在指紋匹配過程中使用計算機(jī)是非?？扇〉?。例如建立安全系統(tǒng)和警察工作，在后者中，計算機(jī)可以用來簡化搜索大量指紋文件的任務(wù)。指紋是手指上高低起伏的紋路，它們在人類還處于胚胎時就已經(jīng)確定了其固定的形狀。紋路的走向、弧度，溝壑間的高低差值，這些不同的特征值組合起來，就成了獨(dú)一無二的指紋。也正是通過這些特征值與數(shù)據(jù)庫中的記錄相匹配，在設(shè)定好一定的誤差范圍內(nèi)，特征值相符便代表指紋認(rèn)證成功，即可確定這是我們預(yù)設(shè)的指紋數(shù)據(jù)。指紋識別的歷史非常悠久，早在幾千年前的古代就曾被當(dāng)作過識別的工具。十九世紀(jì)末期，PC和光學(xué)掃描儀的誕生使得指紋掃描識別成為了顯示。數(shù)字驗(yàn)證慢慢地被一些要求安全性高的機(jī)構(gòu)所拋棄，采用了指紋識別。久而久之，人們看到了其獨(dú)特的便捷性和創(chuàng)新型，指紋識別也被推向了其他很多領(lǐng)域并取得成功。如今，人們已經(jīng)研究出了高精度的圖像采集設(shè)備，使之更加成熟。配以可靠比對算法的開發(fā)，指紋識別技術(shù)有了更大的發(fā)展空間。在全球范圍內(nèi)，僅有19例由于數(shù)據(jù)采集不全的原因?qū)е聼o法認(rèn)定。換言之，世界已出現(xiàn)的指紋數(shù)據(jù)中，沒有任何一對有著很高的相似性，更別說相同了。因此在刑偵手段中，現(xiàn)場指紋的提取是重中之重。指紋就像是人體自帶的身份證件，可以穩(wěn)定、無誤差的確定身份。大多數(shù)在工作中使用和看到生物識別技術(shù)的人都認(rèn)為，識別是在使用指紋讀取器時發(fā)生的。事實(shí)上，目前使用的指紋生物識別系統(tǒng)有兩種截然不同的類型。第一種被稱為自動指紋識別系統(tǒng)（AFIS），主要用于政府和執(zhí)法部門根據(jù)指紋圖像識別個人。AFIS產(chǎn)品用于邊境過境點(diǎn)、海關(guān)和警察的指紋識別系統(tǒng)，通過其獨(dú)特的指紋識別邪惡的個人。正在使用的第二種指紋生物識別系統(tǒng)，適當(dāng)?shù)胤Q為非AFIS指紋系統(tǒng)，用于驗(yàn)證用戶進(jìn)入軟件應(yīng)用程序和產(chǎn)品的身份，并提供對建筑物或安全區(qū)域的訪問。非AFIS指紋生物識別系統(tǒng)不使用指紋圖像；取而代之的是，這些系統(tǒng)捕捉指紋圖像，然后利用指紋的獨(dú)特特征（稱為生物識別模板）將其數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換為數(shù)字模型。然后，可以在計算機(jī)中使用生物識別模板對個人進(jìn)行身份驗(yàn)證。在這些非AFIS系統(tǒng)中，指紋圖像不會存儲，而是在創(chuàng)建生物特征模板后丟棄。然后，可以將按壓在指紋讀取器上的手指的生物識別模板與先前捕獲的圖像（注冊模板）進(jìn)行比較，以驗(yàn)證候選手指模板與注冊模板匹配。這個簡單的過程稱為驗(yàn)證或認(rèn)證。驗(yàn)證過程是一種統(tǒng)計方法，用于確保候選模板與存儲的注冊模板準(zhǔn)確匹配。指紋識別原理指紋被用作長時間識別個人的意思因?yàn)橹讣y是獨(dú)一無二的在個人一生中不變。兩個人甚至是同卵雙胞胎具有相同指紋的可能性都要小于十億分之一。指紋是由溝壑分明高低起伏的皮脂條紋組合而成。理想的指紋就像一張黑白二值圖像的圖片?？墒窃谌粘Ｉ钪蝎@取指紋時，由于人體汗液的分泌，加上外界環(huán)境的干擾，會對形成的指紋造成一定的影像。使其變得模糊，條紋走向出現(xiàn)斷裂或者細(xì)小的改變。這些小的改變很可能對指紋識別產(chǎn)生很大的誤差。另外，在使用指紋傳感器時，尤其是光學(xué)指紋傳感器，由于光照在手指上會形成漫反射，導(dǎo)致采集的指紋會比真實(shí)的指紋有所改變。且即便是同一個人的指紋，在不同環(huán)境下采集，也會有所不同。這些都是由于機(jī)器誤差或環(huán)境改變導(dǎo)致的誤差。使得生成的指紋數(shù)據(jù)含有或多或少的噪聲。從而使得灰度圖像不能直接用來識別。從而，人們設(shè)定了一套專用的指紋識別特征。經(jīng)常采用的兩種特征如下文所述：1）全局特征。理解起來比較簡單，就是整體紋路的樣式。如圖1.1所示。在我們?nèi)粘Ｉ钪?，我們將其大致分?個形狀：弓型、箕型、螺旋型。這三種形狀是所有紋路的基本形狀，其余形狀也都有這些基礎(chǔ)形狀演變而來。圖1.1指紋基本紋路圖案2）局部特征。最常見的局部特征主要是包括一些不同的點(diǎn)。例如就像是一條曲線的端點(diǎn)，和曲線相交分叉位置的交點(diǎn)。這些特征在我們分析時有著非常重要的作用。也正與由于這一系列的特征，使得沒有兩個紋路是相同的。指紋識別通常使用如圖1.2中的小橋、三角點(diǎn)、分叉點(diǎn)、端點(diǎn)和環(huán)等特征。圖1.2指紋圖像人們根據(jù)大量的數(shù)據(jù)往復(fù)篩選驗(yàn)證，最終確立了大概150種的細(xì)節(jié)特點(diǎn)。但一般來說，我們主要使用分叉點(diǎn)和斷點(diǎn)。我們可以理解為將指紋圖案放置在一個像素點(diǎn)很多的格子紙上。將有紋路的印記部分和沒有紋路的空白部分按照陰陽繪畫的方式，如果該像素點(diǎn)有紋路出現(xiàn)則將該像素點(diǎn)記為1，否則記為0。如此一來，在一定誤差的范圍內(nèi)，將指紋旋轉(zhuǎn)至正放的形態(tài)，只需要與已采集指紋的特征信息進(jìn)行比對即可。匹配過程，無論是手動還是自動，都是基于指紋細(xì)節(jié)點(diǎn)的識別和匹配。這些是不規(guī)則的，例如脊端和接縫，其類型和位置對于每個人都是獨(dú)一無二的。在大多數(shù)現(xiàn)有的指紋匹配系統(tǒng)中，編碼步驟從識別給定指紋中存在的所有細(xì)節(jié)點(diǎn)開始，其方法可能不是完全自動的。而網(wǎng)格上的E-E是一個相對疊加的方向。然后，匹配由一個算法處理，該算法確定兩個指紋中的細(xì)節(jié)位置和方向之間的關(guān)聯(lián)度。系統(tǒng)設(shè)計目的及意義隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，智能二字似乎成為了當(dāng)今時代的標(biāo)配。幾乎在任何領(lǐng)域都有了計算機(jī)的介入而無需很多的人力參與。智能門鎖作為智能監(jiān)控中的一員，避免了傳統(tǒng)門鎖出現(xiàn)的易盜取、易復(fù)制等問題，具有保密性強(qiáng)、應(yīng)用需求度高、成本低廉、使用便捷等特點(diǎn)，給人們的生活帶來了極大的安全保障。由于密碼容易泄漏、門卡容易丟失等缺陷，基于指紋識別的智能門禁考勤系統(tǒng)安全性較高。根據(jù)皮膚印痕對此人進(jìn)行法醫(yī)鑒定是必要的。生物識別是一門通過生理特征（指紋、手部幾何結(jié)構(gòu)和面部）或行為特征（筆跡、語音、簽名、步態(tài)）來驗(yàn)證和確定個人身份的科學(xué)。生物識別技術(shù)是一種快速發(fā)展的技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于刑事識別和監(jiān)獄安全等法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，并有可能被廣泛應(yīng)用于銀行安全、物理訪問控制、信息系統(tǒng)安全、海關(guān)和移民、國家身份證系統(tǒng)、選民和司機(jī)登記等非常廣泛的民用應(yīng)用領(lǐng)域。指紋是最可靠的人體識別指標(biāo)。Ross等人認(rèn)為，僅使用一種表示形式或僅使用一種匹配算法，很難以相關(guān)方式提高系統(tǒng)的精度?；谡嫫ぜy路設(shè)計的科學(xué)特性：獨(dú)特性（個性）、固定性（穩(wěn)定性）和不可更改性。指紋領(lǐng)域的研究人員根據(jù)在這一領(lǐng)域開展的研究和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了皮膚紋路的獨(dú)特性，他們得出了一個無可爭議的結(jié)論，即不可能遇到兩個指紋設(shè)計完全相同的人，每個手指都有獨(dú)特的形態(tài)。通過發(fā)育人體，由于年齡和某些疾病，會發(fā)生一些變化，但真皮嵴模式的形式保持不變，這表明了指紋的紋路不易改變。進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，每隔很長一段時間從一個人身上提取指紋并相互比較，它們的結(jié)構(gòu)似乎保持不變，只是大小不同。有些情況下，燒傷和深切口會影響真皮，因此，愈合后，真皮嵴圖案不再可見，留下疤痕，這是指紋識別中非常重要的特征，考慮到它們的形狀及其在圖案形態(tài)中所占的位置。在羅馬尼亞，驗(yàn)尸官尼古拉·米諾維奇（NicolaeMinovici）在1896年進(jìn)行了第一次手指鏡檢查研究，指紋記錄和分類系統(tǒng)在1914年取代了人體測量。自1923年以來，安德烈·伊奧尼斯庫博士結(jié)合VUCETICH、OLORITZ和DAEE的方法建立了指紋分類系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和提升，鎖的形態(tài)、樣式都已經(jīng)發(fā)生了多樣的變化，結(jié)合嵌入式技術(shù)的電子鎖正逐漸成為主流。目前看來，指紋解鎖取代機(jī)械鎖幾乎是一個必然的發(fā)展趨勢。對于密碼開鎖的方式，密碼遺忘、密碼泄露都是常見的問題，針對于密碼泄露問題，雖然目前市場上的電子鎖普遍可以使用虛位密碼來進(jìn)行開鎖，但是本質(zhì)上只是降低了密碼泄漏的風(fēng)險，只需要記住一組完整的虛位密碼，依舊能夠進(jìn)行開鎖。相較于這種開鎖方式，通過指紋識別技術(shù)進(jìn)行開鎖的方式，具備開鎖人員唯一性的特點(diǎn)，有效解決了鑰匙管理上的問題。雖然在發(fā)展前期，在技術(shù)不成熟的情況下，也出現(xiàn)過可以使用假指模開鎖、照片開鎖等不安全的情況。但是，目前已經(jīng)對該方法進(jìn)行了優(yōu)化，可以將錯誤率降低到0.001%以下。工作流程以STC89C52單片機(jī)作為主控芯片，當(dāng)按下識別鍵后，單片機(jī)發(fā)送開啟識別的指令，指紋模塊開始記錄指紋數(shù)據(jù)。若此時為添加指紋模式，則將改數(shù)據(jù)加入到數(shù)據(jù)庫中，若此時為解鎖模式，則將該指紋數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的指紋信息做比對，查看此數(shù)據(jù)是否有相應(yīng)的權(quán)限。如果通過驗(yàn)證，將傳回真值給單片機(jī)，此時單片機(jī)發(fā)送控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)的指令來模擬門禁的開啟?？紤]到可能是由于外界因素引起的指紋識別失敗。如果識別失敗，將可以繼續(xù)進(jìn)行指紋識別，直到認(rèn)證成功門禁開啟。或者使用者按下退出按鍵，來退出當(dāng)前的模式。系統(tǒng)總體框圖如下圖所示。STC89C52STC89C52單片機(jī)LED提示燈蜂鳴器指紋模塊獨(dú)立按鍵硬件介紹和設(shè)計單片機(jī)及最小系統(tǒng) 主控制器是智能門禁考勤系統(tǒng)的核心。STC89C52是51系列單片機(jī)的一種，采用STC89C52作為主控制器。STC89C52具有8個CPU和8KISPFlash，可以為嵌入式控制系統(tǒng)提供更有效的解決方案。此單片機(jī)的I/O口可以與各模塊相連接，對模塊進(jìn)行指令的傳遞。STC89C52RC引腳如下圖2-1所示。圖2.1STC89C52引腳圖主要接口介紹：EA引腳是一個輸入信號，用戶通過它選擇是否使用內(nèi)部ROM存儲器或整個程序是否存儲在外部。P3端口還用于執(zhí)行某些特殊功能：P3.1-TxD/時鐘-異步串行端口傳輸或時鐘輸出p/同步數(shù)據(jù)；P3.2-INT0-中斷輸入0或控制位o分光器/計數(shù)器0；P3.3-INT1-中斷輸入1或控制位計時器/計數(shù)器；P3.4-T0-定時器/計數(shù)器0的外部時鐘輸入；P3.5-T1-定時器/計數(shù)器1的外部時鐘輸入；P3.6-WR-外部數(shù)據(jù)存儲器中的寫入信號；P3.7-RD-讀取外部數(shù)據(jù)存儲器中的信號。（5V）由引腳40制成，GND為引腳20；內(nèi)部振蕩器的晶體是連接至引腳18和19。最后，引腳9RST/VPD是復(fù)位輸入。P3口的定義如表2-1所示。表2-1STC89C52P3口的第二功能端口功能第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸入口）P3.2INT/0（外中斷0）P3.3INT/1（外中斷1）P3.4T0（定時/計數(shù)器0）P3.5T0（定時/計數(shù)器1）P3.6外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通P3.7外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。門禁模塊本設(shè)計的門禁部分仿真采用通過電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)來模擬門禁的工作。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)代表門禁正常開啟，不運(yùn)轉(zhuǎn)則代表門禁不工作。如圖2.2所示。圖2.2電機(jī)模塊在驗(yàn)證完指紋之后，采集的指紋如果與數(shù)據(jù)庫中的指紋相匹配，則綠色LED等會閃爍，用來表示指紋識別成功，繼而單片機(jī)像電機(jī)模塊發(fā)送運(yùn)轉(zhuǎn)的指令。如果指紋識別不符合，則紅色LED等會閃爍亮起，表示指紋識別失敗。如圖2.3所示。圖2.3LED燈指紋與按鍵控制電路指紋模塊主要是DSP芯片模型AS606，加上外部芯片。芯片主要“照片”指紋生成指紋特征。如下圖所示，這是一個指紋模板，輸入指紋特征和指紋模板生成。如圖2.4所示。具體工作過程是:掃描指紋，生成特性和合成模板。圖2.4指紋模版由于在Proteus軟件中沒有相應(yīng)的指紋識別的仿真模塊，但由于指紋識別模塊的是否成功識別，其基本工作原理可以簡單的理解為，如果識別成功，則向單片機(jī)發(fā)送真值，如果識別不成功，則像單片機(jī)發(fā)送假值。例如1和0。在單片機(jī)接收到這一數(shù)據(jù)之后，根據(jù)是否成功進(jìn)而控制電機(jī)是否工作。因此我采用了按鍵控制來模擬指紋識別是否成功。當(dāng)代表指紋識別成功的按鍵按下并松開時，會向單片機(jī)傳送真的值，反之傳送假的值。此外，為防止由于指紋識別機(jī)器的損壞而導(dǎo)致無法正常識別指紋，特地設(shè)置了一個內(nèi)部解鎖的按鈕，供損壞情況出現(xiàn)時使用。且在成功解鎖后蜂鳴器會發(fā)出滴滴聲。如圖2.5所示。圖2.5按鍵代替指紋識別圖2.6按鍵閉合及斷開前后的電壓獨(dú)立式按鍵各鍵相獨(dú)立，每個按鍵各接入一根輸入線，只要檢測輸入線的電平就可以識別按鍵狀態(tài)。這種方法電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵需占用一根輸入口。由于本設(shè)計中的按鍵較少，故采用獨(dú)立按鍵的方式。系統(tǒng)軟件的設(shè)計系統(tǒng)程序工作分析主要的程序開發(fā)就是使用Keil軟件進(jìn)行C語言程序的編譯。將生成的.hex文件燒錄到單片機(jī)中。在程序的編寫過程中，主要就是對指紋解鎖方面的程序進(jìn)行編寫并反復(fù)的調(diào)試。其次就是對考勤方面的邏輯進(jìn)行構(gòu)思并實(shí)現(xiàn)。例如缺勤時間、打卡時間等關(guān)鍵信息進(jìn)行記錄。中斷是指暫停主程序、將控制權(quán)傳遞給外部源并執(zhí)行其任務(wù)的事件。然后，它將控制傳遞給它停止的主程序。8051有5個中斷信號，即INT0、TFO、INT1、TF1、RI/TI。每個中斷可以通過設(shè)置IE寄存器的位來啟用或禁用，整個中斷系統(tǒng)可以通過清除同一寄存器的EA位來禁用。中斷啟用寄存器負(fù)責(zé)啟用和禁用中斷。EA寄存器設(shè)置為1用于啟用中斷，設(shè)置為0用于禁用中斷。主程序流程圖根據(jù)分析后，制定如下圖的程序流程圖。主程序設(shè)計流程如圖3.1所示。系統(tǒng)上電開啟之后，首先是對各模塊進(jìn)行初始化。然后不斷的掃描是否有按鍵被按下。當(dāng)按鍵被按下時，進(jìn)行對應(yīng)的鍵值確認(rèn)，來確認(rèn)使用者按下的按鍵。當(dāng)按鍵B按下時，系統(tǒng)進(jìn)入指紋對比模塊，此時數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)含有指紋數(shù)據(jù)，可以直接與其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。如果有液晶的輔助，還會再液晶中顯示當(dāng)前的操作提示。在對比完之后按任意鍵即可返回主頁面。當(dāng)按鍵A被按下時，頁面會來到輸入密碼的界面，輸入完密碼后按下#鍵結(jié)束。當(dāng)密碼輸入錯誤是會提示重新輸入，若密碼輸入正確則會進(jìn)入管理員的管理頁面。在此頁面內(nèi)，管理員可以進(jìn)行添加刪除指紋、對密碼進(jìn)行修改等操作。圖3.1主程序流程圖鍵盤管理程序設(shè)計流程鍵盤模塊的工作流程圖如圖3.2所示：在獨(dú)立按鍵的編程過程中，一開始我沒有注意到消抖的操作，而直接進(jìn)行按鍵識別，從而在仿真調(diào)試的過程中引起了導(dǎo)致誤識別的結(jié)果。后來查閱資料才知道，在編寫按鍵程序的過程中有一部消除抖動的操作。過程為檢測是否有按鍵被按下，延遲大概10ms時間，再次檢測是否被按下。如此一來便消除了人體按鍵時帶來的抖動。圖3.2鍵盤程序流程圖部分按鍵程序如下：if(K1_zhiwen==0) { Delay1ms(10); if(K1_zhiwen==0) { led_Green=0; lock_jdq=0; bell=0; Delay1ms(20); led_Green=1; bell=1; Delay1ms(20); led_Green=0; bell=0; lock_jdq=1; Delay1ms(20); led_Green=1; bell=1; Delay1ms(20); lock_jdq=1; while(!K1_zhiwen); } }其中第一句的if(K1_zhiwen==0)就是第一次檢測鍵值，假設(shè)當(dāng)前按下K1，被系統(tǒng)檢測到之后，不會立馬進(jìn)行相應(yīng)按鍵下的操作，而是通過Delay1ms(10);語句，進(jìn)行一個小的延時操作，然后再次進(jìn)行if(K1_zhiwen==0)語句的檢測，如果第二次檢測依然被檢測到，此時才會執(zhí)行下面的程序體。指紋模塊的通信程序設(shè)計流程串口通信數(shù)據(jù)發(fā)送、接收流程圖如圖3.3。圖3.3串口通信數(shù)據(jù)發(fā)送、接收流程圖Keil編程KeiluVision軟件將項(xiàng)目管理、運(yùn)行環(huán)境、構(gòu)建的工具、代碼編輯和程序調(diào)試結(jié)合在一起，使之成為一個系統(tǒng)的整體。因此Keil軟件非常易于使用，可加速嵌入式軟件開發(fā)。除此之外，它支持多個屏幕，并允許在視覺表面的任何位置創(chuàng)建單獨(dú)的窗口布局。uVision調(diào)試器提供了一個單一的環(huán)境，可以在其中測試、驗(yàn)證和優(yōu)化應(yīng)用程序代碼。調(diào)試器包括簡單和復(fù)雜斷點(diǎn)、監(jiān)視窗口和執(zhí)行控制等傳統(tǒng)功能，并提供對設(shè)備外設(shè)的全面可見性。使用Keil軟件的主要工作流程為：1、uVision啟動后，在主菜單欄中選擇Project>>NewuVisionProject。如果項(xiàng)目已經(jīng)存在，首先通過選擇Project>>CloseProject關(guān)閉項(xiàng)目。2、新建文件并將名字命名為titi.c，然后在任務(wù)組中將titi.c文件加入到項(xiàng)目組中。3、點(diǎn)擊下圖中箭頭所指的圖標(biāo)，彈出如下對話框，在Xtal后輸入9600。[12]圖3.4設(shè)置波特率4、點(diǎn)擊Output標(biāo)簽，在CreateHEX前的方框內(nèi)勾選。uVision擁有許多用于評估應(yīng)用軟件狀態(tài)和性能的功能在Cortex中運(yùn)行。以下是可用于查看和控制您的實(shí)用功能的列表應(yīng)用程序。它們只能在調(diào)試模式下訪問?？蓴U(kuò)展性創(chuàng)新當(dāng)前的門禁系統(tǒng)已經(jīng)可以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)上述功能，且錯誤率很低。為了讓本設(shè)計具有可擴(kuò)展性和創(chuàng)新性，可以為設(shè)備增加外部接口，為使用者提供二次開發(fā)的環(huán)境。1、具備網(wǎng)絡(luò)接口，通過TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）協(xié)議與國家安保部門的上位機(jī)進(jìn)行通信。在添加了攝像頭后，可以通過面部識別來監(jiān)測來往的人員。由于國家嫌犯數(shù)據(jù)信息大多數(shù)都已經(jīng)上網(wǎng)公開，在不占用資源的情況下可以實(shí)時將采集到的信息與嫌犯數(shù)據(jù)比對，自動篩選出可疑人員。2、數(shù)據(jù)自動上傳云端，該功能可以保證在斷電情況下，數(shù)據(jù)不會丟失。由于運(yùn)行內(nèi)存的斷電丟失的特性，導(dǎo)致了在斷電的時候數(shù)據(jù)可能會出現(xiàn)丟失。因此當(dāng)設(shè)備內(nèi)部數(shù)據(jù)每次進(jìn)行更新的時候，設(shè)備都會向云端自動添加一份新數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)的完整。仿真測試一般在進(jìn)行制作硬件之前，首先會在計算機(jī)的仿真平臺上搭建硬件電路。查看在計算機(jī)的虛擬硬件環(huán)境下是否可以正常運(yùn)行。這就是仿真。這可以讓我們省去了反復(fù)焊電路板調(diào)試的時間，便于修改。在仿真上成功運(yùn)行之后，再進(jìn)行真實(shí)硬件的焊接調(diào)試，可以事半功倍。Proteus就是我選擇的仿真平臺。Proteus軟件介紹Proteus的功能非常強(qiáng)大，適用于所有單片機(jī)的仿真工作。如同我們在實(shí)際生活中購買焊接電路板一樣。該軟件可以理解為將實(shí)際生活中硬件制作變?yōu)榱嗽谠谲浖奶摂M環(huán)境下進(jìn)行制作。我們直接選擇需要的元器件，然后連接線路，選擇相應(yīng)的程序進(jìn)行燒錄。一個具備完整功能的仿真就構(gòu)建成功了。搭建仿真電路圖4.1選擇并放置元器件打開軟件之后，點(diǎn)擊左上角文件，新建工程，在選擇了工程的位置等一系列參數(shù)之后，便會出現(xiàn)一張空白的電路圖紙。將我們需要的一些電阻、電容、單片機(jī)、LED燈元器件放置在圖紙上。如果沒有找到需要的元器件，可以點(diǎn)擊最下方的FromLibraries。這是所有的元器件庫。如圖4.1所示。在元器件庫界面，可以按照類別進(jìn)行尋找元器件，也可以直接搜索名字。如圖4.2所示，直接搜索at89c52，右側(cè)界面便會出現(xiàn)相應(yīng)的單片機(jī)，點(diǎn)擊確定就可以將其放置在電路圖紙上。圖4.2搜索元器件在放置好需要的元器件后，對其進(jìn)行正確的連線。如圖4.3所示。圖4.3連線在連接好線路之后，雙擊放置的單片機(jī)，在元件編輯頁面選擇ProgramFile，將16進(jìn)制文件也就是生成的hex文件燒錄到單片機(jī)中。這一步如同我們使用燒錄軟件，對上電的單片機(jī)芯片進(jìn)行燒錄的原理一樣。如圖4.4所示。圖4.4添加hex文件在做好以上工作之后，便可運(yùn)行該仿真。運(yùn)行仿真圖4.5菜單欄點(diǎn)擊圖4.5中菜單欄中的調(diào)試，再選擇運(yùn)行仿真。該系統(tǒng)便可正常運(yùn)行。在仿真運(yùn)行過程中，如果指紋正確的按鍵被按下，可以看到LED燈綠燈亮起，電機(jī)接收到開鎖信號后轉(zhuǎn)動開鎖，蜂鳴器發(fā)出響聲提示開鎖成功。如果接收到的指紋信號不正確，可以看到LED燈紅燈閃爍，提示指紋驗(yàn)證不成功，并且電機(jī)不會有任何反應(yīng)。為了防止外部開鎖出現(xiàn)機(jī)器損壞或無法識別等原因，本系統(tǒng)還設(shè)計了一個內(nèi)部開鎖裝置，當(dāng)內(nèi)部開鎖按鍵被按下后，可以清楚看到右側(cè)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，LED燈閃爍綠光進(jìn)行提示，開關(guān)顯現(xiàn)打開狀態(tài)。圖4.7電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和LED燈閃爍除了以上三種不同的情況，在設(shè)計過程中還考慮到如果這個系統(tǒng)出現(xiàn)卡頓或者死機(jī)等不可控的因素，內(nèi)部管理人員可以通過重啟（Reset）本系統(tǒng)來使系統(tǒng)恢復(fù)正常，重新進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。圖4.8重啟（Reset）裝置結(jié)論本文設(shè)計開發(fā)了一款智能門禁考勤系統(tǒng)。通過串口通信控制指紋模塊來讀取指紋圖案，將指紋的特征信息記錄在數(shù)據(jù)庫內(nèi)。解鎖時指紋若匹配成功，便通過電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)來模擬門禁系統(tǒng)的開啟。在程序中編寫的是使用真正的指紋識別模塊，通過該模