第38卷第6期 辽宁工业大学学报(自然科学版) V ol.38, No.6 2018年 12 月 Journal of Liaoning University of Technology(Natural Science Edition) Dec. 2018收稿日期：2018-05-29基金项目：国家级大学生创新创业计划(201710154000102)；辽宁省自然科学基金指导计划项目(201602370) 作者简介：刘炳初(1996-)，男，辽宁沈阳人，本科生。
赵越岭(1972-)，男，辽宁凌海人，副教授，博士。
本刊核心层次论文 DOI:10.15916/j.issn1674-3261.2018.06.004智能考勤系统的设计刘炳初，赵越岭，王 浩，李春波，郭 栋（辽宁工业大学 电气工程学院，辽宁 锦州 121001）摘 要：针对打卡考勤系统浪费人力、物力资源及易出现统计错误问题，设计了基于STM32F103RCT6单片机智能考勤系统。
选用RFID-RC522射频IC 卡和AS608指纹模块实现静态考勤身份识别，利用摄像头对员工进行随机动态考勤，完成考勤机对员工的基本信息采集及管理。
同时通过Labview 完成上位机监控界面设计，实现员工考勤信息的IC 卡及指纹签到功能，系统信息采集的可靠性及灵活性得到了提高。
关键词：智能考勤系统；STM32F103RCT6；指纹识别；RFID 技术中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1674-3261(2018)06-0364-04Design of Intelligent Attendance SystemLIU Bing-chu, ZHAO Y ue-ling, W ANG Hao, Li Chun-bo, GUO Dong（School of Electrical Engineering, Liaoning University of Technology, Jinzhou 121001, China ）Abstract: Due to wasting manpower and material resources and having statistical errors in card attendance system, an intelligent attendance system based on STM32F103RCT6 microcontroller is designed. The RFID-RC522 radio frequency IC card and AS608 fingerprint module are used to realize the static attendance identification, and the random dynamic attendance of the staff is carried out by the camera, and the basic information collection and management of the staff are completed. At the same time, the monitoring interface design of the upper computer is completed by Labview to realize the IC card and fingerprint signature of staff attendance information, and the reliability and flexibility of the system information acquisition are improved.Key words: intelligent attendance system; STM32F103RCT6; fingerprint identification; RFID technology随着市场竞争的不断加剧和信息化技术的迅猛发展，企业需求的不断增长为发展和研制考勤系统提供了巨大的市场。
国外对考勤系统的研究伴随着企业的发展，利用生物识别技术进行考勤也使用了相当长一段时间。
国内有些企业依然采用打卡的形式进行考勤统计，这种方式极大地浪费人力物力资源，容易出现差错[1-2]。
为此设计一个合适、高效的企业考勤管理系统对企业员工的考勤管理及企业的长远发展有重大的意义。
智能考勤系统采用了指纹及图像识别技术[3-4]，同时上位机完成信息统计及显示，使管理人员能够直观地了解员工的工作状况。
1 设计方案考勤系统由考勤机、PC 机和摄像头组成，考勤机可使用刷卡和指纹2种方式进行员工的静态考勤，并通过WIFI 模块接入企业无线局域网后把考勤信息上传到PC 机进行考勤信息管理。
同时，无第6期 刘炳初等：智能考勤系统的设计 365线网络摄像头以同样的方式与PC机进行通信，在PC机可对员工进行实时监控，实现员工在线考勤，记录动态考勤信息，便于公司的管理和考核。
系统结构框图如图1所示。
图1 系统结构框图 2 硬件设计考勤机硬件电路由STM32F103RCT6单片机最小系统、无线通讯接口电路、刷卡检测电路、指纹识别电路、语音合成接口电路、人机接口电路、TF 卡接口电路和电源电路等组成。
为了避免像人的手指受伤、指纹纹理被破坏而无法进行指纹签到类似情况发生，本设计采用2种方式进行考勤，方式一是使用指纹进行考勤，方式二是使用刷卡方式进行考勤。
这2种方式的考勤提高了系统准确性，加快了工作效率，大大降低了系统的错误率和误识别率。
考勤机结构框图如图2所示。
图2 考勤机结构框图2.1 刷卡检测及指纹检测电路设计本系统使用刷卡和指纹2种方式进行签到。
RFID系统中13.56 MHz高频段和低频相比较，传输速度较快，通常在100 kbps以上，系统比较成熟，读写设备的价格较低。
故刷卡检测电路采用13.56 MHz高集成的读写卡芯片MFRC522，其与主机间通信采用SPI模式。
刷卡检测电路，如图3所示。
图3刷卡检测电路指纹识别电路采用ATK-AS608指纹识别模块，ATK-AS608模块内部集成了AS608指纹识别芯片。
AS608芯片内置DSP运算单元，集成了指纹识别算法，能高效快速采集图像并识别指纹特征。
ATK-AS608配备了串口、USB通讯接口，本设计中采用串口通信，串行通讯速率设置为9 600 bps。
2.2 无线通讯接口电路设计无线通讯具有适应性好、扩展性高、设备维护容易的特点，故本设计中选用了USR-C216“有人”WIFI模块来实现考勤机接入Internet网络与PC机进行无线通信。
USR-C216模块透传能力强、功耗低、操作简单，其硬件系统上集成了MAC、基频芯片、射频收发单元，同时还支持多种通信协议。
由于智能考勤系统对于硬件模块的大小尺寸也有着严格的要求，而这款模块极小的尺寸（22.0 mm×13.5 mm×2.7 mm）和易于焊接的优点极佳地满图4USR-C216 WIFI模块电路图366 辽宁工业大学学报(自然科学版) 第38卷足了本系统的要求。
本设计利用串行通信方式实现中央控制单元和WIFI模块之间的数据通讯，USR-C216 WIFI模块电路如图4所示。
2.3 人机接口电路设计为实现本系统的智能化、人性化操作，进行了人机交互器件选型及接口电路的设计。
因USARTHMI智能串口屏集成了字库、图片、上位编辑界面开发简单并且可触控，故选用USART HMI智能串口屏来完成签到状态信息显示和员工信息录入等功能，一方面，显示内容主要包括各员工工号、姓名、部门和签到时间等相关信息；另一方面，还设计了操作界面，可供用户进行考勤人员信息的查询与设置。
设计中串行通信速率采用9 600 bps，人机接口电路如图5所示。
图5人机接口电路3 软件设计3.1 主程序设计整个系统上电以后，首先进行各模块初始化；其次，判断初始化是否成功；然后，检测系统是否有按键按下，系统需要根据按键所设置的模块进行相应管理操作；最后，检测是否有人进行签到。
考勤机管理功能包括用户管理设置来进行添加指纹和删除指纹的操作；班次设置用来设置上下班的时间；指纹对比用来检测输入的工号与所采集的指纹是否一致；存储管理用来查询指纹库容量，有效指纹的个数和剩余存储空间；系统设置可以修改屏幕亮度和设置公司名称；网络设置可以设置WIFI的名称和密码；时间设置可以修改时间，保证时间的精确度。
主程序流程如图6所示。
3.2 图像处理程序设计人脸识别技术具备非近距离接触、非侵犯性、不会让人产生排斥感等优点，是一种非常友好的识别方式。
故本设计引入摄像头，为员工动态考勤提供有效的实现手段。
人脸识别利用OPENCV中的函数进行图像处理，首先读取系统时间，每过 5 s取一次图像，然后将图片进行4×4分割，分成16块，每一块是一个座位，并将每一块的图像保存，之后循环检测每块是否有人脸，有人脸写1，无人脸写0，将数据保存起来供上位机调用。
图像处理程序流程如图7所示。
图6主程序流程图7图像处理程序流程第6期 刘炳初等：智能考勤系统的设计 3674 考勤系统监控界面设计本系统整体实物图如图8所示，采用Labview 进行上位机界面的设计。
上位机界面设计包括用户注册、用户登录、用户管理、班次设置、实时监控、信息查询等界面设计。
用户管理界面用来查看用户信息，如工号、姓名、部门、权限和当天签到时间；班次设置界面用来设置员工的上下班时间；实时监控界面用来实时查看员工是否在岗，如图9所示；信息查询界面用于实时数据和历史数据的查询，公司能够直观地了解员工的工作状况，如图10所示。
图8整体实物图图9实时监控界面图10信息查询界面5 总结考勤系统以STM32微控制器为核心，完成了系统硬件、软件及Labview考勤系统的监控界面设计，使信息采集和管理的智能化得到了提高。
经测试分析，智能考勤系统实现了指纹签到、刷卡签到、及上位机考勤信息管理等功能，满足了企业员工考勤的需求，为推动考勤系统的发展提供了借鉴。
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