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
1
2
3
4
5
6

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：

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

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

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,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

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!\r\n");
    
    //与AS608模块握手
    while(PS_HandShake(&AS608Addr))
    {
      printf("连接指纹模块失败....\r\n");
      delay_ms(1000);	  
    }    
    printf("指纹模块连接成功.....\r\n");
    
    printf("开始读库指纹个数.\r\n");
    ensure=PS_ValidTempleteNum(&ValidN);//读库指纹个数
    if(ensure!=0x00)
    {
        printf("ensure:%s\r\n",ensure);//显示确认码错误信息	
    }

     printf("开始读AS608模块参数 .\r\n");
    ensure=PS_ReadSysPara(&AS608Para);  //读AS608模块参数 
    if(ensure==0x00)
    {
        printf("RemainNum:%d    Level:%d\r\n",AS608Para.PS_max-ValidN,AS608Para.PS_level);//显示剩余指纹数量和安全等级
    }
    else
    {
        printf("ensure:%s\r\n",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 .\r\n");
    //Del_FR();
    
    while(1)
    {
      
      if(USART1_RX_FLAG)
      {
          USART1_RX_BUFFER[USART1_RX_CNT]='\0';
          printf("RX:%s\r\n",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 .\r\n");
                
                 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=%d\r\n",ID);
                      if(ID>=0)
                      {
                          //录指纹
                          Add_FR(ID);  
                      }
                  }
                  else
                  {
                      printf("指纹ID解析失败.\r\n");
                  }   
          }
        
          //如果是删除指纹
          if(strstr((char*)USART1_RX_BUFFER,"$dev_cmd_del_zhi_wen:"))
          {
                printf("开始录指纹 .\r\n");
                
                 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=%d\r\n",ID);
                      if(ID>=0)
                      {
                          //删除指纹
                          Del_FR(ID);  
                      }
                  }
                  else
                  {
                      printf("指纹ID解析失败.\r\n");
                  }   
          }
          
        
          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.\r\n");
				ensure=PS_GetImage();
				if(ensure==0x00) 
				{
					ensure=PS_GenChar(CharBuffer1);//生成特征
					if(ensure==0x00)
					{
            printf("指纹正确.\r\n");
						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.\r\n");
				ensure=PS_GetImage();
				if(ensure==0x00) 
				{
					ensure=PS_GenChar(CharBuffer2);//生成特征			
					if(ensure==0x00)
					{
						printf("指纹正确.\r\n");
						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.\r\n");
				ensure=PS_Match();
				if(ensure==0x00) 
				{
					printf("两次指纹是一样的.\r\n");
					processnum=3;//跳到第四步
				}
				else 
				{
					printf("对比失败，请重新按手指.\r\n");
          ShowErrMessage(ensure);
					i=0;
					processnum=0;//跳回第一步		
				}
				delay_ms(1000);
				break;

			case 3:
				printf("产生一个指纹模板.\r\n");
				ensure=PS_RegModel();
				if(ensure==0x00) 
				{
					printf("生成指纹模板成功.\r\n");//生成指纹模板成功
					processnum=4;//跳到第五步
				}else {processnum=0;ShowErrMessage(ensure);}
				delay_ms(1000);
				break;
				
			case 4:	
				ensure=PS_StoreChar(CharBuffer2,ID);//储存模板
				if(ensure==0x00) 
				{		
          printf("$update_lu_ru_ok,\r\n");
					printf("添加指纹成功.\r\n");
					PS_ValidTempleteNum(&ValidN);//读库指纹个数
					printf("显示剩余指纹个数.\r\n");
					return ;
				}else {processnum=0;ShowErrMessage(ensure);}					
				break;				
		}
		delay_ms(1000);
    LED2=!LED2;
    
		if(i==10)//超过10次没有按手指则退出
		{
      printf("超过10次没有按手指---退出...\r\n");
       printf("$update_lu_ru_error,\r\n");
			break;	
		}				
	}
}


//显示确认码错误信息
void ShowErrMessage(u8 ensure)
{
	printf("%s\r\n",(u8*)EnsureMessage(ensure));
}


//刷指纹
void press_FR(void)
{
	SearchResult seach;
	u8 ensure;
	char *str;
	ensure=PS_GetImage();
	if(ensure==0x00)//获取图像成功 
	{	
		ensure=PS_GenChar(CharBuffer1);
		if(ensure==0x00) //生成特征成功
		{		
			ensure=PS_HighSpeedSearch(CharBuffer1,0,300,&seach);
			if(ensure==0x00)//搜索成功
			{		
        // $find,1,  //告诉主机签到成功.    ID为1的指纹用户   
        printf("$update_find,%d,\r\n",seach.pageID);
        
				printf("搜索指纹成功	.\r\n");
				printf("Match ID:%d  Match score:%d",seach.pageID,seach.mathscore);//显示匹配指纹的ID和分数
			}
			else 
				ShowErrMessage(ensure);					
	  }
		else
			ShowErrMessage(ensure);
	 delay_ms(1000);//延时后清除显示
	}
}


//删除指纹
void Del_FR(int num)
{
	u8  ensure;
	printf("显示删除指纹: %d.\r\n",num);
  
	printf("0=< ID <=299\r\n");
	delay_ms(50);
  
	num=1;//这个1测试。--删除指纹的ID。
   if(num==0xFF00)
		ensure=PS_Empty();//清空指纹库
	else 
		ensure=PS_DeletChar(num,1);//删除单个指纹
	if(ensure==0)
	{
		printf("删除指纹成功.\r\n");
	}
  else
		ShowErrMessage(ensure);	
	delay_ms(1500);//延时后清除显示
	PS_ValidTempleteNum(&ValidN);//读库指纹个数
  
  printf("显示剩余指纹个数:%d\r\n",AS608Para.PS_max-ValidN);
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308