基于MSP430的移动智能考勤系统设计与实现

何成飞，刘娟 （长江大学电子信息学院，湖北 荆州434023）

易国华 （长江大学期刊社，湖北 荆州434023）

在实际生活中，某些工作人员地理位置不固定，如业务员、铁路养护人员等，对他们的勤务管理便是一个难题。传统的勤务系统将考勤设备安装在固定的位置，勤务人员需要到指定位置进行考勤登记，即地理位置固定的考勤设备；某些情况下，勤务人员因公外出而无法按时登记考勤信息，则当次的考勤记录空缺，只能以后人工补上，这在很大程度上影响了工作效率。经过对勤务系统的仔细研究发现，满足时间、地点、人物3大要素则可生成一条有效的考勤记录。随着移动通信和计算机互联网技术的发展，获取地理信息并通过无线传输，再到计算机终端解析的新型移动式考勤系统成为可能。下面，笔者介绍一种基于超低功耗MSP430单片机的移动考勤系统方案。

1 硬件设计

硬件设计总体分为主控选型、地理位置获取、人物身份确认、时间确定、记录保存等5大模块，具体的框图如图1所示。

1.1 主控选型

在移动式考勤系统中，功耗的考虑至关重要。系统以超低功耗的MSP430单片机为核心设计，其芯片内部具有多种低功耗模式，在休眠模式下，最低待机电流仅有几十个微安，非常适合便携式应用场合。

图1 系统硬件总体框图

1.2 地理位置获取

目前，远程定位有GPS（全球卫星定位）和LBS（基站定位）2种方式，其各自都有优缺点：GPS仅限在室外使用，而且耗电较大，但其定位精准，解析简单；LBS定位精度取决于周围的基站密度，而且其解析也比较复杂，通常依赖第三方地图软件，但其功耗相对较小，仅限于设备的接收信号强度，且室内外均可使用［1］。结合GPS和LBS各自优缺点，系统采用GPS与LBS相结合的方式实现地理位置的获取：优先使用GPS，在GPS信号不良好的情况下系统自动切换使用LBS实现地理位置获取；GPS型号为UM220－Ⅲ－N模块，它支持目前最新的北斗定位，LBS采用的是SIM900A模块，除了能自动寻获最近基站，还能通过无线方式访问互联网，实现数据交换；GPS和LBS均是用串口与MSP430通信。

1.3 人物身份确认

随着科技的发展，确认人物身份的方法有很多种，如生物DNA、生物指纹、生物视网膜、人脸识别等。相对其他的身份识别方法，生物指纹提取的方法具有操作方便，成本较低、判真率高、技术较为成熟的优点［2］。在该系统中，使用成都方程式公司研发的FSC1001B刮擦式生物指纹传感器指纹模块，具有体积小、耗电低、使用方便的特点，通过串口可直接与MSP430进行数据交换。

1.4 时间确定

在系统设计中，加入了实时时钟RTC模块，它可以精准地记录考勤时间，在掉电情况下仍可以精准计时，系统使用的是DS1302模块，使用1－wire总线与MSP430进行通信。

1.5 外置FLASH

用于存储考勤记录且掉电不丢失信息。系统使用的是华邦公司的16M单片闪存芯片W25Q16FVSIG，它通过SPI总线方式与MSP430进行通信。

2 软件设计

2.1 下位机软件设计

在下位机软件的设计中，主要有考勤录入、增删人员信息、时间校准、记录信息提取与删除4大类操作，下位机的软件流程图如图2所示。每种操作都会有相应的语音操作成功与否提示，便于人机交互。

图2 下位机软件流程图

在下位机信息提取与删除设计中，有一键提取所有记录和一键删除所有记录的功能，提取设备的信息可以是通过有线 （USB接口）方式或者是通过无线 （网络TCP／IP）方式传至服务器端。

2.2 上位机软件设计

上位机软件设计主要是由考勤软件的服务器终端、数据库和第三方地图解析插件3大部分组成，其结构图如图3所示。其中，考勤软件服务器终端可完成历史考勤记录查询、自动排班、记录分析等常用实用功能，是一套完整的考勤软件。

在该系统中，可以实现一机打卡、多机共享数据的功能，其实现方法是将各机考勤记录传至服务器终端后，服务器将考勤记录分发至各台设备刷新当前本地存储信息［3～5］。此外，该系统为固定式考勤系统提供了兼容接口，固定式考勤机的考勤记录也可以通过系统进行解析和处理，扩大了本系统的应用范围。

图3 上位机软件结构图

3 系统测试与验证

3.1 记录测试

通过对该设备在室内和室外分别进行测试，记录了多种不同的数据，表1为部分样本结果。由表1可以看出，获取地理位置信息可以自动切换并由系统正确识别，通过刷入指纹后可生成完整的、正确的记录信息，满足设计要求。

表1 设备室内外使用测试记录

3.2 功耗测试

用满电1900mAh锂电池给该设备供电，连续待机时间测试结果部分样本如表2所示。由表2可以看出，该系统耗电较低，在使用一般容量锂电池的情况下，待机可达半个月，满足便携式需求。

表2 满电锂电池功耗测试

4 结语

设计的基于MSP430超低功耗单片机的移动式智能考勤系统具有远程考勤、使用方便、功耗低等特点，系统在功能上通过LBS和GPS这2种无线方式获取地理位置信息，实现了设备在室内和室外混合使用，通过便捷的刷指纹操作，可以将考勤记录信息以GPRS无线方式发送至服务器处理，配合上位机软件，构成了一套完整的考勤系统。实际应用表明，该系统运行稳定，使用待机时间较长，符合移动式设备应用需求。

［1］ 李建波，朱绪宁，唐宁 .基于DSP的无线指纹考勤系统自动化仪表 ［J］.自动化仪表，2012，33（9）：28～31.

［2］ 刘慧英，李飞，宁飞，等 .基于TMS320VC5501和DSP／BIOS的指纹识别系统设计 ［J］.测控技术，2010，29（7）：28～32.

［3］ 陈燕俐，蔡捷 .网络指纹考勤管理系统的设计与实现 ［J］.工业控制计算机，2005，18（12）：52～55.

［4］ 任哲，潘树林，房红征 .嵌入式操作系统基础UC／OS－Ⅱ和Linux［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2006.

［5］ 高婕 .指纹考勤系统的设计与实现 ［D］.大连：大连理工大学，2009.