CN104680606B - 基于射频卡的指纹考勤系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于射频卡的指纹考勤系统及其实现方法，包括：微处理器、指纹采集传感器电路、射频卡读写电路、人机交互电路、电源电路、液晶显示电路、键盘输入电路，指纹采集传感器电路、射频卡读写电路、人机交互电路、电源电路都与微处理器连接，液晶显示电路、键盘输入电路都与人机交互电路连接。通过上述方式，本发明基于射频卡的指纹考勤系统及其实现方法，采用触摸按键替代了传统了机械按键有效的延长了键盘的使用寿命。本发明使用BR8220型微控制器，使用硬件接口采集CMOS图像，使指纹的识别速度大大提升。

Description

基于射频卡的指纹考勤系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及身份认证、生物认证、生物识别领域，特别是涉及一种基于射频卡的指纹考勤系统及其实现方法。

背景技术

目前考勤领域正在由射频卡识别转向指纹识别，射频卡识别技术相比指纹识别技术的缺点是，容易伪造身份和代替打卡等缺点，指纹识别很好的解决了上述射频卡识别存在的问题。但是目前指纹识别系统也存在一定的缺陷，比较突出的问题是当一个考勤机的用户数过多的时候就会出现识别速度慢，反应迟钝等现象。因为在做指纹识别的时候，设备需要把存储在闪存中的所有指纹都与当前的指纹进行比对，最终确定用户的身份，而每一次指纹比对需要处理的数据量远远超过射频卡需要处理的数据量。

综合独立使用射频卡识别和指纹识别系统的缺陷，本发明即要解决射频卡的身份伪造和代替打卡问题，也要解决多用户情况下指纹识别速度慢的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于射频卡的指纹考勤系统及其实现方法，具有可靠性能高、定位精确、效率高等优点，同时在考勤系统的应用及普及上有着广泛的市场前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：

提供一种基于射频卡的指纹考勤系统，其包括：微处理器电路、电源电路、指纹采集传感器电路、射频卡读写电路和人机交互电路，所述微处理器电路包括一个微控制器芯片、一个外部复位电路和一个无源晶振，所述微控制器芯片分别与所述外部复位电路和所述无源晶振相连接，所述射频卡读写电路包括一个RC522射频卡读写芯片和一个天线匹配电路，所述RC522射频卡读写芯片与所述天线匹配电路相连接，所述人机交互电路包括一个触摸按键电路和液晶显示电路，所述微处理器电路分别与所述电源电路、所述指纹采集传感器电路、所述射频卡读写电路和所述人机交互电路相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述微控制器芯片采用了BR8220微控制器芯片。

在本发明一个较佳实施例中，所述电源电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一CMOS器件、第二CMOS器件、第三CMOS器件和第一三极管，第一电阻、第二电容、第三电阻都与第一二极管连接，第四电阻与第三二极管并联，第三电阻、第四电阻、第二电容都与第三电容连接，第二电阻、第五电阻、第二二极管三者之间相互并联，第一电容位于第二电阻与第二二极管之间，第一CMOS器件、第二CMOS器件、第六电阻都与第三CMOS器件连接，第六电阻、第七电阻都与第一三极管连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述指纹采集传感器电路包括第四芯片和电压转化电路。

在本发明一个较佳实施例中，所述电压转化电路包括第八电阻、第九电阻、第四电容、第五电容、第六电容和第七电容，第八电阻、第九电阻、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容都与第四芯片连接，第八电阻与第九电阻并联，第四电容、第五电容、第六电容、第七电容四者之间并联。

在本发明一个较佳实施例中，所述天线匹配电路包括第一电感、第二电感、第二十四电容、第二十六电容、第二十七电容、第二十八电容、第二十九电容、第三十电容、第三十一电容和第三十二电容，第二十四电容、第二十六电容、第二十七电容、第二十八电容、第二十九电容、第三十电容、第三十二电容和第三十一电容之间并联，第一电感分别与第二十四电容和第二十六电容相连接，第二电感分别与第三十二电容和第二十九电容相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述天线匹配电路还包括第五芯片，所述第一电感和所述第二电感与所述第五芯片相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述液晶显示电路包括第六芯片、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容，第八电容与第九电容并联，第十电容与第十一电容并联，第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻四者之间并联，第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容都与第六芯片连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述触摸按键电路包括第七芯片、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第十二电容、第十三电容、第十四电容和多个键盘，第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第十二电容、第十三电容、第十四电容、键盘都与第七芯片连接，第十五电阻与第十六电阻串联，第十三电容与第十四电容并联。

一种基于射频卡的指纹考勤系统的实现方法，其步骤包括：

首先用户在考勤机上刷存本人指纹信息的射频卡；

微处理器读取到射频卡中的预存指纹模板后将该预存指纹模板保存在RAM中；

通过指纹传感器探测手指，一旦探测到有手指放在传感器上就采集指纹；

通过计算生成当前指纹模板，然后将之前从射频卡中读取的预存指纹模板与当前指纹模板进行比对；

如果比对成功说明身份识别成功，实现了一次考勤；

如果比对失败则继续探测手指进行比对，直到超时返回或者比对成功。

本发明的有益效果是：用BR8220型微控制器，使用硬件接口采集CMOS图像，使指纹的识别速度大大提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图 1 为本发明实施例的系统框图；

图 2 为本发明实施例中微处理器电路原理图；

图 3 为本发明实施例中电源电路原意图；

图 4 为本发明实施例中指纹采集传感器电路原理图；

图 5 为本发明实施例中射频卡读写电路原理图；

图 6 为本发明实施例中液晶显示电路原理图；

图 7 为本发明实施例中触摸按键电路原理图；

图 8为本发明实施例中射频卡指纹识别流程图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例包括：

一种基于射频卡的指纹考勤系统，其包括：微处理器电路、电源电路、指纹采集传感器电路、射频卡读写电路和人机交互电路。

所述微处理器电路包括一个BR8220微控制器芯片、一个外部复位电路和一个无源晶振，所述BR8220微控制器芯片分别与所述外部复位电路和所述无源晶振相连接。

所述微处理器电路和所述液晶显示电路中还可以连接一个附加电源电路。

所述射频卡读写电路包括一个RC522射频卡读写芯片（第四芯片U4）和一个天线匹配电路，所述RC522射频卡读写芯片与所述天线匹配电路相连接。

所述人机交互电路包括一个触摸按键电路和液晶显示电路。

所述微处理器电路分别与所述电源电路、所述指纹采集传感器电路、所述射频卡读写电路和所述人机交互电路相连接。

所述电源电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一CMOS器件U1、第二CMOS器件U2、第三CMOS器件U3和第一三极管Q1，第一电阻、第二电容、第三电阻都与第一二极管连接，第四电阻与第三二极管并联，第三电阻、第四电阻、第二电容都与第三电容连接，第二电阻、第五电阻、第二二极管三者之间相互并联，第一电容位于第二电阻与第二二极管之间，第一CMOS器件、第二CMOS器件、第六电阻都与第三CMOS器件连接，第六电阻、第七电阻都与第一三极管连接。

电源电路主要包括逻辑与非门芯片74HC00、MOSE管FDN240和电压转化芯片SPX1117-3.3组成。使用硬件逻辑锁定方式进行开机，当用户按下POWER按钮时给一个低电平脉冲输入到由74HC00的两个与非门组成的锁存器中，最终该锁存器输出一个低电平控制MOSE管FDN240导通实现开机，该电路采用程序可控方式进行关机，当程序运行过程中用户按下POWER按键时微处理器的E02管脚检测到低电平，然后控制PD17管脚控制74HC00的与非门关闭MOSE管的导通状态实现关机。

指纹采集传感器电路主要包括CMOS传感器芯片和电压转化芯片LY2560C33组成。该电路使用GC0307作为指纹采集传感器，与微控制器之间采用标准的CMOS图像采集接口相连接，加速了指纹图像的采集，降低了微处理器CPU资源的消耗显著提高了系统的综合性能。

13.56M Hz所述射频卡读写电路，主要包括射频读写芯片RC522、无源晶体XT3以及其他电阻电容和电感组成的天线匹配网络组成。该电路使用RC522作为射频卡读写芯片，与微处理之间通过SPI接口连接，读卡天线通过天线匹配网络与RC522连接。微处理器主要通过收发指令就能对射频卡进行操作。

人机交互电路主要包括电压转化芯片AMS1117-2.85、TFT彩屏液晶FRD280A02、按键触摸芯片ADPT016、逻辑译码器芯片74LS138和电压转化芯片XC6204A332MR。使用分辨率为240×320的TFT屏，该屏与微控制器之间采用标准的8080总线方式连接实现高速显示，使人眼睛感觉不到闪屏的现象。键盘输入采用ADPT016触摸芯片,该芯片的输入电压为3.3V所以需要通过XC6204A332MR将5V的电压转化为3.3V，然后输入按键的键值通过一个38译码器与微控制器的IO口相连接读取按键值。

所述指纹采集传感器电路包括第八电阻R8、第九电阻R9、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第四芯片U4，第八电阻、第九电阻、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容都与第四芯片连接，第八电阻与第九电阻并联，第四电容、第五电容、第六电容、第七电容四者之间并联。

所述天线匹配电路包括第一电感L1、第二电感L2、第二十四电容C24、第二十六电容C26、第二十七电容C27、第二十八电容C28、第二十九电容C29、第三十电容C30、第三十一电容C31和第三十二电容C32，第二十四电容、第二十六电容、第二十七电容、第二十八电容、第二十九电容、第三十电容、第三十二电容和第三十一电容之间并联，第一电感分别与第二十四电容和第二十六电容相连接，第二电感分别与第三十二电容和第二十九电容相连接。

所述射频卡读写电路中还连接有一个第二晶振电路和附加电路，所述第二晶振电路包括第二十五电容、第二十二电容和压电晶体，第二十五电容和第二十二电容一端接地，一端接第四芯片，压电晶体与第二十五电容和第二十二电容并联。

所述附加电路一端与所述天线匹配电路相连接，另一端与第四芯片相连接。

所述液晶显示电路包括第六芯片U6、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11，第八电容与第九电容并联，第十电容与第十一电容并联，第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻四者之间并联，第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容都与第六芯片连接。

所述触摸按键电路包括第七芯片U7、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14和多个键盘K，第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第十二电容、第十三电容、第十四电容、键盘都与第七芯片连接，第十五电阻与第十六电阻串联，第十三电容与第十四电容并联。

所述的电源电路包括一个程序可控的开关机电路和5V转3.3V的电压转换电路。

所述的指纹采集传感器电路包括一个GC0307 CMOS芯片和一个5V转3.3V的电压转化电路

一种基于射频卡的指纹考勤系统的实现方法，其步骤包括：

首先用户在考勤机上刷存本人指纹信息的射频卡；

微处理器读取到射频卡中的预存指纹模板后将该预存指纹模板保存在RAM中；

通过指纹传感器探测手指，一旦探测到有手指放在传感器上就采集指纹；

通过计算生成当前指纹模板，然后将之前从射频卡中读取的预存指纹模板与当前指纹模板进行比对；

如果比对成功说明身份识别成功，实现了一次考勤；

如果比对失败则继续探测手指进行比对，直到超时返回或者比对成功。

该系统由5V供电，由于系统内绝大多数的模块是以3.3V工作的，所以需要SPX1117-3.3芯片把输入的5V电源转化为3.3V电压。

电源控制电路如图3他的工作原理是通过按POWER键，给U80B输入端一个低脉冲，然后U80B输出一个高脉冲，这样U80B和U80A组成一个锁存器，最终使U80A输出一个低电平控制FDN240导通，5V电压通过FDN240供给SPX1117-3.3。

系统一旦上电，复位芯片AME8500就开始提供复位信号，使微处理器BR8220复位后正常工作（如图2）。

微处理启动之后，通过8080接口（如图6）控制TFT液晶屏（FRD280A02）输出相应的人机交互界面，然后输入按键的键值通过一个38译码器一边与ADPT016触摸芯片的输出端相连接一边与微控制器的IO口输入端相连接(如图7)，这样微处理器就能通过IO口读取到触摸按键的键值。

指纹传感器由GC0307 CMOS芯片来实现(如图4)，微处理器与GC0307之间使用专用的硬件采集接口，采用8位数据线的并行模式采集指纹图像，LY2506C33把输入的5V电压转化为3.3V 的电压单独供给GC0307工作。

当指纹放在GC0307的镜头上的时候微处理器就拍一张指纹图片，然后将拍摄到的指纹图片进行前期的图像处理，处理完成之后就能使用算法对指纹进行比对和识别了。

射频卡读写芯片RC522与微处理器之间通过SPI接口相连接(如图5)，微处理器通过SPI接口发送和接收射频卡的数据。

至此整个系统能够在微处理器的协调下完成指纹的和射频卡的识别，并且提供一个完善的人机交互界面，实现对设备参数的各种设置和调节。

本发明基于射频卡的指纹考勤系统及其实现方法的有益效果是：

(1)本发明采用触摸按键替代了传统了机械按键有效的延长了键盘的使用寿命；

(2)本发明使用BR8220微控制器芯片，使用硬件接口采集CMOS图像，采用特殊的图像加速指令使指纹的识别速度大大提升；

(3)本发明对射频段的读写电路和天线的合理排布，有效控制读写的灵敏度和信号干扰程度。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于射频卡的指纹考勤系统，其特征在于，包括：微处理器电路、电源电路、指纹采集传感器电路、射频卡读写电路和人机交互电路，

所述微处理器电路包括一个微控制器芯片、一个外部复位电路和一个无源晶振，所述微控制器芯片分别与所述外部复位电路和所述无源晶振相连接，

所述射频卡读写电路包括一个RC522射频卡读写芯片和一个天线匹配电路，所述RC522射频卡读写芯片与所述天线匹配电路相连接，

所述人机交互电路包括一个触摸按键电路和液晶显示电路，

所述微处理器电路分别与所述电源电路、所述指纹采集传感器电路、所述射频卡读写电路和所述人机交互电路相连接，所述指纹采集传感器电路包括第四芯片和电压转化电路，所述电压转化电路包括第八电阻、第九电阻、第四电容、第五电容、第六电容和第七电容，第八电阻的一端与第四芯片的SBDA脚相连接，第八电阻的另一端分别与所述第四芯片的数字电路电源引脚、第四芯片的GND脚、第四电容、第五电容、第六电容和第七电容相连接，第九电阻的一端与第四芯片的SBCL引脚相连接，第九电阻的另一端分别与第八电阻、所述第四芯片的DVDD引脚、第四芯片的GND脚、第四电容、第五电容、第六电容和第七电容相连接，第四电容的正极与第四芯片的DVDD引脚相连接，第四电容的负极与GND脚相连接，第五电容的正极与第四芯片的AVDD引脚相连接，第五电容的负极与GND脚相连接，第六电容的正极与第四芯片的DVDD引脚相连接，第六电容的负极与GND脚相连接，第七电容的正极与第四芯片的VREF引脚相连接，第七电容的负极与GND脚相连接。

2.根据权利要求1所述的基于射频卡的指纹考勤系统，其特征在于，所述微控制器芯片采用了BR8220微控制器芯片。

3.根据权利要求1所述的基于射频卡的指纹考勤系统，其特征在于，所述电源电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一CMOS器件、第二CMOS器件、第三CMOS器件和第一三极管，第一电阻、第二电容、第三电阻都与第一二极管连接，第四电阻与第三二极管并联，第三电阻、第四电阻、第二电容都与第三电容连接，第二电阻、第五电阻、第二二极管三者之间相互并联，第一电容位于第二电阻与第二二极管之间，第一CMOS器件、第二CMOS器件、第六电阻都与第三CMOS器件连接，第六电阻、第七电阻都与第一三极管连接。

4.根据权利要求1所述的基于射频卡的指纹考勤系统，其特征在于，所述天线匹配电路包括第一电感、第二电感、第二十四电容、第二十六电容、第二十七电容、第二十八电容、第二十九电容、第三十电容、第三十一电容和第三十二电容，第二十四电容、第二十六电容、第二十七电容、第二十八电容、第二十九电容、第三十电容、第三十二电容和第三十一电容之间并联，第一电感分别与第二十四电容和第二十六电容相连接，第二电感分别与第三十二电容和第二十九电容相连接。

5.根据权利要求4所述的基于射频卡的指纹考勤系统，其特征在于，所述天线匹配电路还包括第五芯片，所述第一电感和所述第二电感与所述第五芯片相连接。

6.根据权利要求1所述的基于射频卡的指纹考勤系统，其特征在于，所述液晶显示电路包括第六芯片、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容，第八电容与第九电容并联，第十电容与第十一电容并联，第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻四者之间并联，第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容都与第六芯片连接。

7.根据权利要求1所述的基于射频卡的指纹考勤系统，其特征在于，所述触摸按键电路包括第七芯片、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第十二电容、第十三电容、第十四电容和多个键盘，第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第十二电容、第十三电容、第十四电容、键盘都与第七芯片连接，第十五电阻与第十六电阻串联，第十三电容与第十四电容并联。

8.根据权利要求1所述的基于射频卡的指纹考勤系统，其特征在于，所述基于射频卡的指纹考勤系统的实现步骤包括：

首先用户在考勤机上刷存本人指纹信息的射频卡；

微处理器读取到射频卡中的预存指纹模板后将该预存指纹模板保存在RAM中；

通过指纹传感器探测手指，一旦探测到有手指放在传感器上就采集指纹；

通过计算生成当前指纹模板，然后将之前从射频卡中读取的预存指纹模板与当前指纹模板进行比对；

如果比对成功说明身份识别成功，实现了一次考勤；

如果比对失败则继续探测手指进行比对，直到超时返回或者比对成功。