一种便携式指纹考勤信息管理系统

技术领域

本发明涉及考勤技术领域，尤其涉及一种便携式指纹考勤信息管理系统。

背景技术

考勤，顾名思义，就是考察出勤，也是就通过某种方式来获得学生、员工或者某些团体、个人在某个特定的场所及特定的时间段内的出勤情况，包括上下班、迟到、早退、病假、婚假、丧假、公休、工作时间、加班情况等。通过对以前阶段，本阶段内出勤情况的研究，进行以后阶段的统筹、安排等。

针对当前大学生时常迟到逃课，不认真对待自己的学业，老师的课堂点名考勤耗费教学课时，大大降低了教学效率和质量；另外老师除了课堂教学工作，还要承担学生作业及课后辅导、对学生进行评价评优、就业辅导等大量课外工作，真正用于教学科研等时间相对骤降。为了将教师从繁琐的签到考勤、课外各种辅导等工作中解放出来，现有的签到管理系统，通常采用人工点名的形式，效率较低。

为此，我们提出一种便携式指纹考勤信息管理系统。

发明内容

本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种便携式指纹考勤信息管理系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种便携式指纹考勤信息管理系统，包括硬件模块与软件模块，软件模块采用UCOSII系统。

作为优选，所述硬件模块包括STM32F103ZET6、电源管理、GPRS/GSM、触摸屏、串口USB Disk、16M FLASH、SD Card、指纹采集系统、外接模块组成。

作为优选，所述STM32F103ZET6由一片144管脚的STM32F103ZET6主控芯片加上外部基本的CPU时钟与RTC时钟和一个纽扣电池和一个JLINK DEBUG下载接口和系统复位电路组成。

作为优选，所述电源管理采用了3.7V可充电锂电池作为系统的供电电源，经过两片低压差电压稳压器ME6206A33M稳压到3.3V滤波后分别为CPU主控芯片和其他外设供电，3.7V直接为SIM900A模块供电。

作为优选，所述GPRS/GSM中GSM模块为SIM900A模块，SIM900A采用工业标准接口，工作频率为/900Mhz/1800MHz，内嵌TCP/IP协议，在VBAT引脚并接大电容，电源输入端加一些共模电感、TVS管等器件，在VBAT供电芯片输出端加一些nf、pf级电容，单片机IO经过三极管隔离控制模块的开关机，通过串口2和它进行通讯。

作为优选，所述触摸屏的系统设计的2.8寸TFTLCD模块采用TFTLCD面板，可以显示16位色的真彩图片，模块支持65K色显示，显示分辨率为320×240，接口为16位的80并口，自带触摸屏，系统用FSMC来驱动它，模块的驱动芯片使用ILI9320液晶控制器，它自带显存，其显存总大小为172820(240*320*18/8)，即18位模式(26万色)下的显存量，触摸屏还连接有一个AD转换器，ILI9320是四线电阻式触摸屏，选用的控制芯片为XPT2046。

作为优选，所述16M FLASH中系统使用的16M FLASH为W25Q128串行Flash存储器，有16M字、128Mbit。

作为优选，所述指纹采集系统的系统的指纹识别传感器采用UART FingerprintReader模块。

作为优选，所述外接模块包括DHT11温湿度传感器、按键输入电路、蜂鸣器与LED指示电路、ADC电池电量检测电路。

作为优选，所述软件模块包括GPRS/SMS信息管理任务，指纹考勤管理任务，触摸屏显示任务，按键扫描任务，蜂鸣器LED指示任务，日期时间计算显示任务，温度采集任务，电量检测任务和软件定时组成。

有益效果

本发明提供了一种便携式指纹考勤信息管理系统。具备以下有益效果：

(1)、该一种便携式指纹考勤信息管理系统，本技术方案中对基于指纹考勤的信息管理系统的软硬件设计与实现中，系统采用ARM M3微处理器，指纹识别与GPRS技术相结合成了系统的创新点，通过触摸屏LCD进行人机交互，同时增加了温湿度的实时监控，让系统满足基本的考情功能的同时也进行信息统计管理与综合评价，充分发挥了系统的性能，使得本设计相比其他考勤系统功能更加强大，更加人性化；未来工作将在综合信息的评价决策上做更深入、细致、准确的研究，比如通过收集的综合信息如何作出对该课程较准确的评价及对教师、学生、家长提出更积极合理、有针对性的意见和建议等方面。总体来说，本设计特别适合应用在教学机构的考勤和信息管理上，这对教学质量的提升有着积极的、实际性的意义。

(2)、该一种便携式指纹考勤信息管理系统，本技术方案中采用的电源管理采用3.7V可充电锂电池，接上USB即可对电池充电，充电电流可通过公式

(3)、该一种便携式指纹考勤信息管理系统，本技术方案中采用的所述GPRS/GSM的该模块为完全采用SMT封装形式，其性能稳定，外观精巧，性价比高，SIM900A采用工业标准接口，内嵌TCP/IP协议，可以低功耗实现语音、短信(SMS)、数据和传真信息的传输，增强模块电源抗干扰能力，主要抗浪涌，脉冲群，静电。

(4)、该一种便携式指纹考勤信息管理系统，本技术方案中采用的所述GPRS/GSM的软件模块中，不仅可完成指纹添加与指纹考勤，还能对录入的信息进行统计与管理，还能对学生的信息进行分析，从而做出综合评价，并针对学生的情况提出针对性的建议，使学生更有目的性的学习，并大大减轻老师的工作量。

(5)、该一种便携式指纹考勤信息管理系统，本方案中的触摸屏的XPT2046是一款4导线制触摸屏控制器，内含12位分辨率125KHz转换速率逐步逼近型A/D转换器。XPT2046支持从1.5V到5.25V的低电压I/O接口。XPT2046能通过执行两次A/D转换可查出被按的屏幕位置。

(6)、该一种便携式指纹考勤信息管理系统，本技术方案中采用该Flash储存器提供了有限的系统存储空间解决方案，它通过spi与MCU进行通讯。它在系统的主要作用为储存LCD显示所用到的字库与触摸屏校正后的重要参数的储存，字库等信息储存在Flash中处理器能更快进行读取操作，提高了系统效率。

(7)、该一种便携式指纹考勤信息管理系统，通过设置有串口USB Disk，随着技术的发展，工业上还有大量RS232串口通信使用，但是商业技术的应用上，已经慢慢的使用USB转UART技术取代了RS232串口，绝大多数笔记本电脑已经没有串口这个东西了，串口作为MCU的重要外部接口，同时也是软件开发重要的调试手段，现在基本上所有的MCU都会带有串口，有了这个USB转串口电路，就可以成功实现USB通信协议和标准UART串行通信协议的转换。MiniUSB头用于USB连接CH340G芯片，从而实现USB转串口，同时，此MiniUSB接头也是3.7V锂电池的充电电源，同时也可作为系统的供电电源。

(8)、该一种便携式指纹考勤信息管理系统，通过采用SD卡，它不仅容量可以做到很大(32Gb以上)，而且支持SPI和SDIO接口驱动，方便移动，能满足不同应用的要求，系统的SD卡使用STM32自带的SDIO接口来驱动，它相比SPI通讯更高速，SD主要用于系统使用到的图片素材、系统统计好的信息和一些指纹特征值的储存，还有备份字库，外部Flash中没字库时即可从SD卡读取加载到外部Flash里。

(9)、该一种便携式指纹考勤信息管理系统，本方案汇总的指纹擦剂系统的UARTFingerprint Reader模块具有“高速度、快识别、高稳定性”用于二次开发集成应用的新型指纹开发模块，它具有指纹录入、图像处理、特征值提取、模板生成、模板储存、指纹比对和搜索等功能的智能型模块；提供UART接口和通讯协议，专业为科研单位、应用集成厂商提供标准二次开发指纹套件，快速、方便集成应用。

(10)、该一种便携式指纹考勤信息管理系统，通过外接的外接DHT11温湿度传感器、按键输入电路、蜂鸣器与LED指示电路、ADC电池电量检测电路，为了使系统更加人性化和增加实用性，同时为系统增加了DHT11温湿度传感器：通过微处理器简单的电路连接就能够实时的采集本地湿度和温度，它与处理器之间采用简单的1-Wire总线进行通信；按键输入电路：用于人机交互，对系统菜单的切换；蜂鸣器与LED指示电路：它们可对系统的运行状态和重要信息的提醒；ADC电池电量检测电路：通过微处理器的ADC转换计算出电池的电压，电量低时即可提示充电，以保证系统的稳定运行；为保证电路稳定与安全，在电源输入处加上防电源反接肖特基二极管SS34，并加入可自恢复保险丝以防止电路意外短路和电路过大，在SIM卡旁加入了静电和闭锁保护TVS管SMF05C，保护SIM卡免受静电放电或闭锁等其他电压引起的瞬态事件造成损害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其他的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明指纹考勤信息管理系统硬件框架；

图2为本发明主程序流程图；

图3为本发明3.7V锂电池充电电路；

图4为本发明GPRS/GSM模块电路；

图5为本发明XPT2046控制电路；

图6为本发明USB转串口电路；

图7为本发明16M FLASH电路；

图8为本发明SD卡电路；

图9为本发明指纹识别模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：一种便携式指纹考勤信息管理系统，参阅图1-图9，包括硬件模块与软件模块，软件模块采用UCOSII系统。

所述硬件模块包括STM32F103ZET6、电源管理、GPRS/GSM、触摸屏、串口USB Disk、16M FLASH、SD Card、指纹采集系统、外接模块组成。

所述STM32F103ZET6由一片144管脚的STM32F103ZET6主控芯片加上外部基本的CPU时钟与RTC时钟和一个纽扣电池和一个JLINK DEBUG下载接口和系统复位电路组成，主控芯片基于ARM M3内核的STM32F103ZET6单片机，ARM M3处理器通过串口1对指纹图像的采集、处理、识别，通过串口2对GPRS模块的控制。

所述电源管理系统的GPRS/GSM模块用到的是SIM900A芯片，考虑到SIM900A采用单电源供电，VBAT的电压输入范围为3.2V～4.8V，并且模块在开机发射的突发会导致电压跌落，这时电流瞬态的峰值可能会达到2A，因此，电源的供流能力不能少于2A。最初的方案选用最高输入28V、可3A输出电流、输出可调范围为0.8V至25V、高达95％效率的MP2303开关电源转换芯片。但采用12V电池时需要拆卸才可以充电，不方便，为了提高系统的方便性与便携性，最终选用了3.7V可充电锂电池作为系统的供电电源，采用了3.7V可充电锂电池作为系统的供电电源，经过两片低压差电压稳压器ME6206A33M稳压到3.3V滤波后分别为CPU主控芯片和其他外设供电，3.7V直接为SIM900A模块供电，接上USB即可对电池充电，充电电流可通过公式

所述GPRS/GSM中GSM模块为SIM900A模块，SIM900A采用工业标准接口，工作频率为/900Mhz/1800MHz，内嵌TCP/IP协议，在VBAT引脚并接大电容，电源输入端加一些共模电感、TVS管等器件，在VBAT供电芯片输出端加一些nf、pf级电容，单片机IO经过三极管隔离控制模块的开关机，通过串口2和它进行通讯，该模块为完全采用SMT封装形式，其性能稳定，外观精巧，性价比高，SIM900A采用工业标准接口，工作频率为/900Mhz/1800MHz，内嵌TCP/IP协议，可以低功耗实现语音、短信(SMS)、数据和传真信息的传输，增强模块电源抗干扰能力，主要抗浪涌，脉冲群，静电；

同时GPRS/SMS系统不仅可完成指纹添加与指纹考勤，还能对录入的信息进行统计与管理，还能对学生的信息进行分析，从而做出综合评价，并针对学生的情况提出针对性的建议，使学生更有目的性的学习，并大大减轻老师的工作量。

所述触摸屏的系统设计的2.8寸TFTLCD模块采用TFTLCD面板，可以显示16位色的真彩图片，模块支持65K色显示，显示分辨率为320×240，接口为16位的80并口，自带触摸屏，系统用FSMC来驱动它，模块的驱动芯片使用ILI9320液晶控制器，它自带显存，其显存总大小为172820(240*320*18/8)，即18位模式(26万色)下的显存量，触摸屏还连接有一个AD转换器，ILI9320是四线电阻式触摸屏，选用的控制芯片为XPT2046，通过采用，XPT2046是一款4导线制触摸屏控制器，内含12位分辨率125KHz转换速率逐步逼近型A/D转换器。XPT2046支持从1.5V到5.25V的低电压I/O接口。XPT2046能通过执行两次A/D转换可查出被按的屏幕位置。

所述16M FLASH中系统使用的16M FLASH为W25Q128串行Flash存储器，有16M字、128Mbit，通过采用该Flash储存器提供了有限的系统存储空间解决方案，它通过spi与MCU进行通讯。它在系统的主要作用为储存LCD显示所用到的字库与触摸屏校正后的重要参数的储存。字库等信息储存在Flash中处理器能更快进行读取操作，提高了系统效率。

通过设置有串口USB Disk，随着技术的发展，工业上还有大量RS232串口通信使用，但是商业技术的应用上，已经慢慢的使用USB转UART技术取代了RS232串口，绝大多数笔记本电脑已经没有串口这个东西了，串口作为MCU的重要外部接口，同时也是软件开发重要的调试手段，现在基本上所有的MCU都会带有串口，有了这个USB转串口电路，就可以成功实现USB通信协议和标准UART串行通信协议的转换。MiniUSB头用于USB连接CH340G芯片，从而实现USB转串口，同时，此MiniUSB接头也是3.7V锂电池的充电电源，同时也可作为系统的供电电源。

通过采用SD卡，它不仅容量可以做到很大(32Gb以上)，而且支持SPI和SDIO接口驱动，方便移动，能满足不同应用的要求，系统的SD卡使用STM32自带的SDIO接口来驱动，它相比SPI通讯更高速，SD主要用于系统使用到的图片素材、系统统计好的信息和一些指纹特征值的储存，还有备份字库，外部Flash中没字库时即可从SD卡读取加载到外部Flash里。

所述指纹采集系统的系统的指纹识别传感器采用UART Fingerprint Reader模块，“高速度、快识别、高稳定性”用于二次开发集成应用的新型指纹开发模块，它具有指纹录入、图像处理、特征值提取、模板生成、模板储存、指纹比对和搜索等功能的智能型模块；提供UART接口和通讯协议，专业为科研单位、应用集成厂商提供标准二次开发指纹套件，快速、方便集成应用，系统MCU通过串口1对它进行控制。

所述外接模块包括DHT11温湿度传感器、按键输入电路、蜂鸣器与LED指示电路、ADC电池电量检测电路，为了使系统更加人性化和增加实用性，同时为系统增加了DHT11温湿度传感器：通过微处理器简单的电路连接就能够实时的采集本地湿度和温度，它与处理器之间采用简单的1-Wire总线进行通信；按键输入电路：用于人机交互，对系统菜单的切换；蜂鸣器与LED指示电路：它们可对系统的运行状态和重要信息的提醒；ADC电池电量检测电路：通过微处理器的ADC转换计算出电池的电压，电量低时即可提示充电，以保证系统的稳定运行；为保证电路稳定与安全，在电源输入处加上防电源反接肖特基二极管SS34，并加入可自恢复保险丝以防止电路意外短路和电路过大，在SIM卡旁加入了静电和闭锁保护TVS管SMF05C，保护SIM卡免受静电放电或闭锁等其他电压引起的瞬态事件造成损害。

所述软件模块包括GPRS/SMS信息管理任务，指纹考勤管理任务，触摸屏显示任务，按键扫描任务，蜂鸣器LED指示任务，日期时间计算显示任务，温度采集任务，电量检测任务和软件定时组成。

本发明的工作原理：系统在开机后会调用OSInit()来初始化UCOSII的所有变量和数据结构和各个模块的功能，然后通过调用OSTaskCreate函数创建系统所需的任务，接着调用ucos多任务启动函数OSStart()，调用这个函数之后，任务才真正开始运行，系统流程图如图2所示。

本技术方案中对基于指纹考勤的信息管理系统的软硬件设计与实现中，系统采用ARM M3微处理器，指纹识别与GPRS技术相结合成了系统的创新点，通过触摸屏LCD进行人机交互，同时增加了温湿度的实时监控，让系统满足基本的考情功能的同时也进行信息统计管理与综合评价，充分发挥了系统的性能，使得本设计相比其他考勤系统功能更加强大，更加人性化；未来工作将在综合信息的评价决策上做更深入、细致、准确的研究，比如通过收集的综合信息如何作出对该课程较准确的评价及对教师、学生、家长提出更积极合理、有针对性的意见和建议等方面。总体来说，本设计特别适合应用在教学机构的考勤和信息管理上，这对教学质量的提升有着积极的、实际性的意义。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。