语音型指纹考勤机的设计
随着科技水平的不断提高，人们工作环境不断改变，企业对于人事考勤管理的方式也不断地发生变化。对于传统的考勤方式，如签字签到、刷卡签到等都可能具有签到的不真实性和随意性,不能够真正的约束员工。为了更好有效地管理和约束员工准时正常出勤，就需要一种更可靠的考勤方式。本课题研究的是基于51单片机的语音型指纹考勤机设计，以51单片机作为系统的控制核心，通过串口1与指纹模块进行通讯实现指纹的采集与存储，通过串口2连接语音模块实现文本到语音的转换。通过液晶显示模块LCD12864进行操作流程以及考勤记录的显示，辅以蜂鸣器与发光二极管来进行状态的显示。通过对输入指纹与指纹库中的指纹进行比对来进行判断是否签到成功，如果签到成功则记录下签到信息并进行存储。本设计具有系统稳定、性价比高以及体积小等特点，适合各类企业与学校等管理机构使用。尤其对于企业而言能够更有效地管理和约束员工准时正常出勤，大大提高了员工的工作效率，保证了企业和企业投资人的利益。关键词 单片机，指纹，语音合成，液晶屏
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的目的及意义 1
1.2 国内外发展状况 1
1.3 本文主要研究的内容 2
2 总体方案设计 3
2.1 总体设计要求 3
2.2 总体设计方案 4
3 硬件设计 6
3.1 硬件设计环境 6
3.2 总体硬件设计 6
3.3 硬件电路图与实物图 16
4 系统软件设计 18
4.1 软件开发环境 18
4.2 主程序的软件设计 19
4.3 部分子程序的软件设计 20
5 软硬件调试与运行 23
5.1 硬件调试 23
5.2 软件调试 24
5.3 运行结果 25
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录A 语音模块原理图 30
附录B 语音型指纹考勤机设计原理图 31
附录C 程序源码 32
1 绪论
1.1 课题研究的目的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
及意义
本课题研究的是语音型指纹考勤机的设计[1]，考勤是现在企业或者学校等机构必不可少的一部分。现在的考勤方式也不断地发生着变化，对于传统的考勤方式，如签字签到、刷卡签到等都可能具有签到的不真实性和随意性，不能够真正地约束员工。近年来，随着生活水平的不断提高，工作环境的不断变迁，企业对于自身管理的方式也不断地发生着变化。为了能够更科学地管理企业人员的出勤状况，更有效地约束员工们准时出勤来提高员工的工作效率、企业和企业投资者的利润收益，就需要一种更可靠的考勤方式。对于新型考勤方式的需要，指纹考勤机就应运而生。指纹考勤是利用人类指纹这种唯一且不变的特征实现对身份的识别的，相对于传统的考勤方式，指纹考勤能够更加有效地管理企业员工，具有较高的真实性、实用性[2]。
由于指纹考勤方式具有安全可靠，效率高等优点，指纹考勤机已然成为新时期的一种新型考勤方式，对企业的管理方式产生了积极的意义。
1.2 国内外发展状况
随着时代的进步，考勤方式也不断地发生变化，主要经历了以下几个阶段。第一阶段主要是纸质签到考勤方式，虽然成本低、较难代签等优点，但具有效率低、容易混乱等缺点。第二阶段是运用打卡机或者刷卡签到，虽然使用方便但其效率低、考勤漏洞大。第三阶段主要是指纹签到，指纹签到一次性投入成本低，真实性较高，技术比较成熟。第四阶段主要是人脸识别以及未来更智能的考勤系统，但其技术都还未成熟。相比于其他考勤，指纹考勤方式已然成为了现在主流的考勤方式。
指纹识别技术方面，上世纪80年代国内就已经有公司对指纹算法以及指纹识别技术进行相应的研究了。随着对指纹算法和指纹识别技术的不断研究，指纹应用技术逐渐成熟。指纹相关的相关产品也不断地被发明，指纹考勤机就是其中之一。我国的指纹考勤技术的发展相比于国外来说相对较晚，国外的发展状况还是处在一个领先的地位。国内最初研究指纹技术主要运用于政府项目和刑侦上，2000年以后就逐步地走向商业化，指纹考勤机、指纹锁等产品也相继出现，从事指纹相关技术的公司也不断地涌现出来。由于企业对管理考勤制度要求不断提高，追求方便管理、真实可靠、人性化等，指纹考勤机也开始不断地更新换代。但使用不够人性化、考勤记录做不到可溯源，价格偏高和性价比过低，以上这些都是阻碍企业购买指纹考勤机的最大因素。
现如今指纹考勤机品牌越来越多，国外的考勤机行业发展的趋势也比较好，像韩国的一些指纹考勤机品牌如：威尔迪、KEICO等在市场上也比较流行。国内主要的指纹考勤机品牌有中控、科密、得力等。中控于1985年就开始研究指纹算法了，在2008年发布了指纹考勤机。但中控的新旧产品间系列感不强，产品功能变化不大，产品之间关联性不强。科密集团，是专业从指纹考勤机等办公设备的，但其产品价格偏高，使用不便，维修繁琐。得力是一个从事于办公用品和学习用品的公司，现在也开始从事指纹考勤行业。作为行业后进入者，但其品牌有就好的知名度使得产品能够在短时间内取得较好的市场份额。虽然国内有很多家从事指纹相关的企业，但其拥有自己的核心技术不多，多以代理国外产品为主，关键技术还需从国外引进，因此国内考勤机的发展还是有很大的空间。
1.3 本文主要研究的内容
本设计的内容主要是对语音型指纹考勤机的设计，设计研究的对象主要包括控制器、指纹模块、语音模块以及显示液晶屏等。本设计中，主控制器选用的是与MCS51系列兼容的12系列单片机，主要研究如何对12系列单片机的双串口以及定时计数器的使用，并且能够通过编写单片机程序来实现各模块之间的相互配合，最终实现语音型指纹考勤机的设计。
在输入方面主要是对指纹模块和按键模块的设计，对指纹模块设计主要是进行指纹的添加与录入功能。指纹模块将选用一个光学指纹传感器，利用指纹的特殊构造，进行图像的获取，最终实现指纹信息的保存[3]。因为指纹模块已经是一个完善的部分，它具有自己的指令库和存储单元，主要解决的问题就是如何通过单片机的串口向指纹模块发送相应的指令来实现相应的操作。按键模块的设计主要是采用独立按键还是矩阵键盘的形式，考虑到使用按键的数量和节约端口资源，所以选择矩阵键盘的设计方式。在软件设计时需要进行对每个按键进行键值得编码以及解决按键的消抖问题。语音播报是作为设计的输出部分，由语音模块通过单片机的串口通讯实现的。显示电路主要是解决如何对LCD12864液晶屏的使用，通过串行方式还是并行方式实现汉字、字符以及符号的显示。存储模块主要是对其进行读和写的操作，所以实现对它的读写即可。应为存储模块选用的掉电不丢失数据的，所以用来存放密码以及考勤记录等信息。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的目的及意义 1
1.2 国内外发展状况 1
1.3 本文主要研究的内容 2
2 总体方案设计 3
2.1 总体设计要求 3
2.2 总体设计方案 4
3 硬件设计 6
3.1 硬件设计环境 6
3.2 总体硬件设计 6
3.3 硬件电路图与实物图 16
4 系统软件设计 18
4.1 软件开发环境 18
4.2 主程序的软件设计 19
4.3 部分子程序的软件设计 20
5 软硬件调试与运行 23
5.1 硬件调试 23
5.2 软件调试 24
5.3 运行结果 25
结论 27
致谢 28
参考文献 29
附录A 语音模块原理图 30
附录B 语音型指纹考勤机设计原理图 31
附录C 程序源码 32
1 绪论
1.1 课题研究的目的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
及意义
本课题研究的是语音型指纹考勤机的设计[1]，考勤是现在企业或者学校等机构必不可少的一部分。现在的考勤方式也不断地发生着变化，对于传统的考勤方式，如签字签到、刷卡签到等都可能具有签到的不真实性和随意性，不能够真正地约束员工。近年来，随着生活水平的不断提高，工作环境的不断变迁，企业对于自身管理的方式也不断地发生着变化。为了能够更科学地管理企业人员的出勤状况，更有效地约束员工们准时出勤来提高员工的工作效率、企业和企业投资者的利润收益，就需要一种更可靠的考勤方式。对于新型考勤方式的需要，指纹考勤机就应运而生。指纹考勤是利用人类指纹这种唯一且不变的特征实现对身份的识别的，相对于传统的考勤方式，指纹考勤能够更加有效地管理企业员工，具有较高的真实性、实用性[2]。
由于指纹考勤方式具有安全可靠，效率高等优点，指纹考勤机已然成为新时期的一种新型考勤方式，对企业的管理方式产生了积极的意义。
1.2 国内外发展状况
随着时代的进步，考勤方式也不断地发生变化，主要经历了以下几个阶段。第一阶段主要是纸质签到考勤方式，虽然成本低、较难代签等优点，但具有效率低、容易混乱等缺点。第二阶段是运用打卡机或者刷卡签到，虽然使用方便但其效率低、考勤漏洞大。第三阶段主要是指纹签到，指纹签到一次性投入成本低，真实性较高，技术比较成熟。第四阶段主要是人脸识别以及未来更智能的考勤系统，但其技术都还未成熟。相比于其他考勤，指纹考勤方式已然成为了现在主流的考勤方式。
指纹识别技术方面，上世纪80年代国内就已经有公司对指纹算法以及指纹识别技术进行相应的研究了。随着对指纹算法和指纹识别技术的不断研究，指纹应用技术逐渐成熟。指纹相关的相关产品也不断地被发明，指纹考勤机就是其中之一。我国的指纹考勤技术的发展相比于国外来说相对较晚，国外的发展状况还是处在一个领先的地位。国内最初研究指纹技术主要运用于政府项目和刑侦上，2000年以后就逐步地走向商业化，指纹考勤机、指纹锁等产品也相继出现，从事指纹相关技术的公司也不断地涌现出来。由于企业对管理考勤制度要求不断提高，追求方便管理、真实可靠、人性化等，指纹考勤机也开始不断地更新换代。但使用不够人性化、考勤记录做不到可溯源，价格偏高和性价比过低，以上这些都是阻碍企业购买指纹考勤机的最大因素。
现如今指纹考勤机品牌越来越多，国外的考勤机行业发展的趋势也比较好，像韩国的一些指纹考勤机品牌如：威尔迪、KEICO等在市场上也比较流行。国内主要的指纹考勤机品牌有中控、科密、得力等。中控于1985年就开始研究指纹算法了，在2008年发布了指纹考勤机。但中控的新旧产品间系列感不强，产品功能变化不大，产品之间关联性不强。科密集团，是专业从指纹考勤机等办公设备的，但其产品价格偏高，使用不便，维修繁琐。得力是一个从事于办公用品和学习用品的公司，现在也开始从事指纹考勤行业。作为行业后进入者，但其品牌有就好的知名度使得产品能够在短时间内取得较好的市场份额。虽然国内有很多家从事指纹相关的企业，但其拥有自己的核心技术不多，多以代理国外产品为主，关键技术还需从国外引进，因此国内考勤机的发展还是有很大的空间。
1.3 本文主要研究的内容
本设计的内容主要是对语音型指纹考勤机的设计，设计研究的对象主要包括控制器、指纹模块、语音模块以及显示液晶屏等。本设计中，主控制器选用的是与MCS51系列兼容的12系列单片机，主要研究如何对12系列单片机的双串口以及定时计数器的使用，并且能够通过编写单片机程序来实现各模块之间的相互配合，最终实现语音型指纹考勤机的设计。
在输入方面主要是对指纹模块和按键模块的设计，对指纹模块设计主要是进行指纹的添加与录入功能。指纹模块将选用一个光学指纹传感器，利用指纹的特殊构造，进行图像的获取，最终实现指纹信息的保存[3]。因为指纹模块已经是一个完善的部分，它具有自己的指令库和存储单元，主要解决的问题就是如何通过单片机的串口向指纹模块发送相应的指令来实现相应的操作。按键模块的设计主要是采用独立按键还是矩阵键盘的形式，考虑到使用按键的数量和节约端口资源，所以选择矩阵键盘的设计方式。在软件设计时需要进行对每个按键进行键值得编码以及解决按键的消抖问题。语音播报是作为设计的输出部分，由语音模块通过单片机的串口通讯实现的。显示电路主要是解决如何对LCD12864液晶屏的使用，通过串行方式还是并行方式实现汉字、字符以及符号的显示。存储模块主要是对其进行读和写的操作，所以实现对它的读写即可。应为存储模块选用的掉电不丢失数据的，所以用来存放密码以及考勤记录等信息。
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