基于STM32单片机设计指纹考勤机+上位机管理

1. 前言

随着信息科学技术的不断进步，信息科学技术已进入到了当今生活的方方面面，尤其是每个行业的经管领域，这类智能化信息技术处理是提高效率、从严管制、公平审查较为有效的方法。考勤登记，作为企业职工的基本管理，是对职工每日出勤管理的根本根据。但是，目前我国绝大多数企业在考勤登记时，依然利用的是古板的考勤方法，比如: 人工注册、打卡、机器打卡等，不光考勤速度较为缓慢，并且在考勤登记时候要专门职员在一边进行记载、统计数据、制成EXCEL表，而报表做完后最终交到主管手里时，有时候时间已过了好几天，根本不行，也不可以施展考勤真实的监视作用。并且还有可能呈现考勤数据不准确，考勤职员纪录犯错，乃至卖弄虚假的这种现象，极度破坏了企业对职工的日常管制。如今使用电脑来管制考勤的事情，很大程度上降低了就业人员的任务量，促使作事效率得以升高，使本来繁杂、索然无味的工作变的简单。提高中小型企业的考勤效率、体现现代化考勤的气氛。

设计总结:

（1）单片机采集指纹数据。将指纹ID传递给上位机进行管理。

（2）考勤记录、打卡全部在上位机完成。 单片机只是完成指纹的采集。

2. 硬件选型

2.1 STM32系统板

主控CPU采用STM32F103RCT6，这颗芯片包括48 KB SRAM、256 KB Flash、2个基本定时器、4个通用定时器、2个高级定时器、51个通用IO口、5个串口、2个DMA控制器、3个SPI、2个I2C、1个USB、1个CAN、3个12位ADC、1个12位DAC、1个SDIO接口，芯片属于大容量类型，配置较高，整体符合硬件选型设计。当前选择的这款开发板自带了一个1.4寸的TFT-LCD彩屏，可以显示当前传感器数据以及一些运行状态信息。

2.2 指纹模块

AS608指纹识别模块是⼀款⾼性能的光学指纹识别模块。AS608模块采⽤了国内著名指纹识别芯⽚公司杭州晟元芯⽚技术有限公司(Synochip)的 AS608指纹识别芯⽚。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。模块配备了串⼝、USB通讯接⼝，⽤户⽆需研究复杂的图像处理及指纹识别算法，只需通过简单的串⼝、USB 按照通讯协议便可控制模块。本模块可应⽤于各种考勤机、保险箱柜、指纹门禁系统、指纹锁等场合。

供电电压：3.3V（切勿接5V,容易烧毁芯片）

供电电流：< 60mA

指纹图像录入时间：< 1s

搜索时间：< 1.0s(1:500时，均值)

可录入指纹数量：300

通讯接口：USB/USART

3. 上位机程序设计

3.1 开发环境

上位机软件采用Qt框架设计，Qt是一个跨平台的C++图形用户界面应用程序框架。Qt是一个1991年由Qt Company开发的跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架。它既可以开发GUI程序，也可用于开发非GUI程序，比如控制台工具和服务器。简单来说，QT可以很轻松的帮你做带界面的软件，甚至不需要你投入很大精力。

QT官网: https://www.qt.io/

QT学习入门实战专栏文章: https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/category_11400392.html

QT5.12.6的下载地址：

https://download.qt.io/archive/qt/5.12/5.12.6/

打开下载链接后选择下面的版本进行下载：

qt-opensource-windows-x86-5.12.6.exe 13-Nov-2019 07:28 3.7G Details

软件安装时断网安装，否则会提示输入账户。

安装的时候，第一个复选框里勾选一个mingw 32编译器即可，其他的不管默认就行，直接点击下一步继续安装。

选择MinGW 32-bit 编译器：

选择MinGW 32-bit 编译器：

3.2 设计效果

4. STM32程序设计

如果需要完整的资料，可以去这里下载：

https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/85896720

这是本项目演示视频：

基于STM32设计指纹考勤机+上位机管理

4.1 程序下载

点击下载编程之后，按下开发板上的复位键，启动下载。

4.2 硬件接线

硬件连接方式:

1. 指纹模块接线

PA2(TX)---指纹模块的RX(白线)

PA3(RX)---指纹模块的TX(黄线)

VCC---3.3v(红线)

GND---GND(黑线)

VCC---3.3V(绿线)--触摸感应电源线

PA6---触摸感应线-高电平有效(蓝线)

2. 板载LED灯接线

LED1---PA8

LED2---PD2

3. 板载按键接线

K0---PA0 

K1---PC5 

K2---PA15

4.3 keil工程

4.4 通信协议约定

上位机下发指令:

//录入指纹 1表示ID

$dev_cmd_lu_ru_zhi_wen:1

//删除指纹

$dev_cmd_del_zhi_wen:1

设备上传指令:

//录入OK

$update_lu_ru_ok,

//录入error

$update_lu_ru_error,

//查找成功ID--指纹查找成功

$update_find,1,

4.5 main.c代码

#include "stm32f10x.h"

#include "led.h"

#include "delay.h"

#include "key.h"

#include "usart.h"

#include

#include "timer.h"

#include

#include

#include "as608.h"

u16 ValidN;//模块内有效模板个数

SysPara AS608Para;//指纹模块AS608参数

void Add_FR(int ID); //录指纹

void Del_FR(int num); //删除指纹

void press_FR(void);//刷指纹

void ShowErrMessage(u8 ensure);

int ID=0;

char *data_p;

int main()

{

    u8 ensure;

    u32 i=0;

    u8 key=0;

    u32 time_cnt=0;

    JTAG_Set(JTAG_SWD_DISABLE); //释放PA15

    LED_Init();  //LED灯初始化

    KEY_Init();  //按键初始化

    delay_init(72);

    USART1_Init(115200);   //串口1初始化-打印调试信息

    TIMER1_Init(72,20000); //定时器2初始化

    USART2_Init(57600);     //串口2初始化-打印调试信息  

    TIMER2_Init(72,20000); //定时器2初始化

    PS_StaGPIO_Init();    //初始化FR读状态引脚

    printf("系统正常运行!rn");

    //与AS608模块握手

    while(PS_HandShake(&AS608Addr))

    {

      printf("连接指纹模块失败....rn");

      delay_ms(1000);   

    }    

    printf("指纹模块连接成功.....rn");

    printf("开始读库指纹个数.rn");

    ensure=PS_ValidTempleteNum(&ValidN);//读库指纹个数

    if(ensure!=0x00)

    {

        printf("ensure:%srn",ensure);//显示确认码错误信息

    }

     printf("开始读AS608模块参数 .rn");

    ensure=PS_ReadSysPara(&AS608Para);  //读AS608模块参数 

    if(ensure==0x00)

    {

        printf("RemainNum:%d    Level:%drn",AS608Para.PS_max-ValidN,AS608Para.PS_level);//显示剩余指纹数量和安全等级

    }

    else

    {

        printf("ensure:%srn",ensure);

    }

    //如果第一次使用，有必要全部清除之后再使用

    //PS_Empty();//清空指纹库

   // printf("开始删除指纹 .rn");

    //Del_FR();

    while(1)

    {

      if(USART1_RX_FLAG)

      {

          USART1_RX_BUFFER[USART1_RX_CNT]='';

          printf("RX:%srn",USART1_RX_BUFFER);

          //如果是录入指纹

          if(strstr((char*)USART1_RX_BUFFER,"$dev_cmd_lu_ru_zhi_wen:"))

          {

                printf("开始录指纹 .rn");

                 data_p=strstr((char*)USART1_RX_BUFFER,"$dev_cmd_lu_ru_zhi_wen:");

                  if(data_p)

                  {

                      data_p+=strlen("$dev_cmd_lu_ru_zhi_wen:");

                      ID=atoi(data_p);

                      printf("ID=%drn",ID);

                      if(ID>=0)

                      {

                          //录指纹

                          Add_FR(ID);  

                      }

                  }

                  else

                  {

                      printf("指纹ID解析失败.rn");

                  }   

          }

          //如果是删除指纹

          if(strstr((char*)USART1_RX_BUFFER,"$dev_cmd_del_zhi_wen:"))

          {

                printf("开始录指纹 .rn");

                 data_p=strstr((char*)USART1_RX_BUFFER,"$dev_cmd_del_zhi_wen:");

                  if(data_p)

                  {

                      data_p+=strlen("$dev_cmd_del_zhi_wen:");

                      ID=atoi(data_p);

                      printf("ID=%drn",ID);

                      if(ID>=0)

                      {

                          //删除指纹

                          Del_FR(ID);  

                      }

                  }

                  else

                  {

                      printf("指纹ID解析失败.rn");

                  }   

          }

          USART1_RX_FLAG=0;

          USART1_RX_CNT=0;

          memset(USART1_RX_BUFFER,0,sizeof(USART1_RX_BUFFER));

      }

         //刷指纹

        press_FR();

        LED1=!LED1;

        delay_ms(100);

    }

}

//录指纹

void Add_FR(int ID)

{

u8 i=0,ensure,processnum=0;

while(1)

{

switch (processnum)

{

case 0:

i++;

        printf("请按下手指.rn");

ensure=PS_GetImage();

if(ensure==0x00) 

{

ensure=PS_GenChar(CharBuffer1);//生成特征

if(ensure==0x00)

{

            printf("指纹正确.rn");

i=0;

processnum=1;//跳到第二步

}else ShowErrMessage(ensure);

}else ShowErrMessage(ensure);

break;

case 1:

i++;

printf("再按一次手指.rn");

ensure=PS_GetImage();

if(ensure==0x00) 

{

ensure=PS_GenChar(CharBuffer2);//生成特征

if(ensure==0x00)

{

printf("指纹正确.rn");

i=0;

processnum=2;//跳到第三步

}else ShowErrMessage(ensure);

}else ShowErrMessage(ensure);

break;

case 2:

printf("对比两次指纹.rn");