STM32的便攜式手機(jī)藍(lán)牙考勤機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)-技術(shù)方案

精品文檔-下載后可編輯STM32的便攜式手機(jī)藍(lán)牙考勤機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)-技術(shù)方案引言

目前，大部分考勤系統(tǒng)還是磁卡考勤系統(tǒng)，這類系統(tǒng)不僅簽到速度慢，而且終端設(shè)備和磁卡也造成一定成本和浪費(fèi)；指紋考勤、人臉識(shí)別考勤、視網(wǎng)膜考勤等新一代考勤技術(shù)雖然大大地提高了考勤效率和準(zhǔn)確率，但是這類考勤機(jī)的費(fèi)用較高、操作比較麻煩。以上幾種都是采用被動(dòng)式的考勤機(jī)制，科技的發(fā)展和生活節(jié)奏的加快為被動(dòng)式考勤方式帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，手機(jī)藍(lán)牙考勤機(jī)就是針對(duì)以上考勤機(jī)的缺點(diǎn)而設(shè)計(jì)的，使用手機(jī)藍(lán)牙考勤機(jī)可以實(shí)現(xiàn)人員經(jīng)過(guò)即可輕松簽到。

1考勤機(jī)硬件設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)整體硬件設(shè)計(jì)

如圖1所示，考勤機(jī)系統(tǒng)主要由以下5個(gè)部分組成：基于Cortex-M3核的STM32F103RBT6微處理器作為控制器件，主要負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)各部分的工作和交換數(shù)據(jù)；藍(lán)牙模塊用于搜索手機(jī)藍(lán)牙設(shè)備，并將查找到的手機(jī)藍(lán)牙設(shè)備地址通過(guò)異步串行通信發(fā)送給微處理器STM32F103RBT6;SYN6288語(yǔ)音芯片通過(guò)UART接口來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)“應(yīng)到”與“實(shí)到”的人數(shù)語(yǔ)音播報(bào)；NOKIA5110液晶顯示屏顯示考勤結(jié)果，微處理器通過(guò)SPI1接口將考勤結(jié)果發(fā)送給顯示屏進(jìn)行顯示；SD卡/U盤保存用戶信息，微處理器通過(guò)SPI2接口將數(shù)據(jù)發(fā)送到SD卡/U盤，然后通過(guò)讀取SD卡/U盤來(lái)獲得簽到者的信息。本系統(tǒng)出于便攜的目的，采用了低功耗設(shè)計(jì)，系統(tǒng)只需外接兩節(jié)普通1.5V干電池即可連續(xù)工作數(shù)月以上。各部分均采用獨(dú)立的硬件接口，互不干擾。

1.2藍(lán)牙模塊及外圍電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)所使用的藍(lán)牙模塊采用廣州匯承信息科技有限公司生產(chǎn)的HC-05芯片。HC-05是民用級(jí)，支持當(dāng)前絕大多數(shù)手機(jī)藍(lán)牙設(shè)備，并可向上兼容其他更高協(xié)議。該模塊具有集成度高、穩(wěn)定性好、功耗低、外圍電路少等優(yōu)點(diǎn)，完全滿足本系統(tǒng)的需求，圖2是藍(lán)牙模塊的外圍電路。其中STATUS_OUT是輸出狀態(tài)指示燈引腳，考勤時(shí)D1會(huì)閃爍，說(shuō)明藍(lán)牙模塊正常工作；MOD引腳是藍(lán)牙AT模式選擇引腳；RXD和TXD是串口通信接口，實(shí)現(xiàn)串口通信功能。

1.3STM32微處理器

STM32系列微處理器基于ARMCortex-M3內(nèi)核，是專為要求性能高、成本低、功耗低的嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。本設(shè)計(jì)采用的是STM32F103RBT6芯片，屬于“增強(qiáng)型”系列，時(shí)鐘頻率可達(dá)72MHz,內(nèi)置32KBRAM和128KB高速Flash存儲(chǔ)器。128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使得32位代碼能夠在時(shí)鐘速率下運(yùn)行。在本系統(tǒng)中，使用了STM32F103RBRT6的UART0、UART1、SPI1、SPI2、RTC等功能，充分發(fā)揮了STM32F103RBT6的性能優(yōu)勢(shì)。

1.4NOKIA5110液晶屏

NOKIA5110液晶屏具有以下特點(diǎn)：

①84×48的點(diǎn)陣LCD,可以顯示4行漢字；

②采用SPI接口與主處理器進(jìn)行通信，減少了接口信號(hào)線數(shù)量（包括電源和地在內(nèi)的信號(hào)線僅有9條），支持多種串行通信協(xié)議（如AVR單片機(jī)的SPI、MCS-51的串口調(diào)試模式等），傳輸速率高達(dá)4Mbps,可全速寫入顯示數(shù)據(jù)，無(wú)等待時(shí)間；

③可通過(guò)導(dǎo)電膠連接模塊與印制版，不用連接電纜，用模塊上的金屬鉤可將模塊固定到印制板上，因而非常便于安裝和更新；

④LCD控制器/驅(qū)動(dòng)器芯片已綁定到LCD晶片上，模塊的體積很??；

⑤采用低電壓供電，正常顯示時(shí)的工作電流在200μA以下，且具有掉電模式。

圖3是考勤結(jié)果在NOKIA5110液晶上的顯示效果圖。該液晶模塊操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。

1.5語(yǔ)音模塊

本系統(tǒng)采用北京宇音天下公司出品的中高端TTS（文本到語(yǔ)音）芯片SYN6288.該芯片支持GB2312、GBK、BIG5及UNICODE內(nèi)碼格式的文本。語(yǔ)音合成效果清晰、自然、準(zhǔn)確。芯片較強(qiáng)的中文姓氏處理能力使得因簽到人員姓名的不確定性所導(dǎo)致誤報(bào)的可能性大大降低。利用其內(nèi)置的聲音提示音，使得語(yǔ)音播報(bào)效果更加自然。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)軟件總體流程

圖4是系統(tǒng)總體流程圖，從圖中可以看出系統(tǒng)執(zhí)行的一個(gè)總體過(guò)程。系統(tǒng)上電復(fù)位后，讀取藍(lán)牙模塊的配置文件，通過(guò)菜單選擇相應(yīng)的考勤模式，搜索周邊手機(jī)藍(lán)牙設(shè)備地址，并與本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)藍(lán)牙地址進(jìn)行匹配。該考勤機(jī)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)考勤和定時(shí)考勤兩種考勤模式；信息采集可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)采集和批量采集兩種方式；同時(shí)可以通過(guò)SD卡/U盤來(lái)保存數(shù)據(jù)。

下面是系統(tǒng)主程序，主要是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)菜單的選擇，然后進(jìn)入每個(gè)菜單模塊進(jìn)行操作，從而完成不同的考勤模式選擇、系統(tǒng)配置、時(shí)鐘設(shè)置和移動(dòng)設(shè)備的選擇等操作。

2.2獲取SD卡/U盤中的考勤數(shù)據(jù)庫(kù)

首先，在SD卡/U盤建立一個(gè)考勤群體的Excel數(shù)據(jù)庫(kù)文檔，如圖5所示；然后，通過(guò)實(shí)地信息采集，獲得考勤人員的藍(lán)牙地址，保存起來(lái)，如圖6所示；考勤時(shí)搜尋手機(jī)藍(lán)牙地址，并與數(shù)據(jù)庫(kù)中的藍(lán)牙地址進(jìn)行比對(duì)，就可以實(shí)現(xiàn)考勤功能，如圖7所示?？记谌藛T的數(shù)據(jù)庫(kù)大小可以根據(jù)需要來(lái)定義，按照上面的步驟實(shí)現(xiàn)考勤的功能。

2.3微處理器與藍(lán)牙模塊通信和數(shù)據(jù)處理

STM32F103RBT6的UART接口提供了一個(gè)分?jǐn)?shù)波特率發(fā)生器，保證了數(shù)據(jù)通信的低誤碼率。同時(shí)，它支持同步單向通信和單線半雙工通信，使用多緩沖器配置的DMA方式，可以縮短考勤數(shù)據(jù)交互與處理時(shí)間。因考慮到考勤過(guò)程中微控制器與藍(lán)牙通信模塊問(wèn)涉及大量的數(shù)據(jù)信息的交互，為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，配置藍(lán)牙模塊工作在AT模式2下（通信波特率38400）。微控制器通過(guò)發(fā)送不同的AT命令，即可控制藍(lán)牙模塊獲取有關(guān)藍(lán)牙設(shè)備的相關(guān)信息。藍(lán)牙模塊在收集到藍(lán)牙設(shè)備的相關(guān)信息后，通過(guò)UART通信將數(shù)據(jù)信息反饋給微處理器，微處理器在接收到藍(lán)牙模塊收集到的信息后，對(duì)報(bào)文進(jìn)行分析整合，完成數(shù)據(jù)的處理。

結(jié)語(yǔ)

藍(lán)牙技術(shù)與考勤設(shè)備相結(jié)合，以手機(jī)替代傳統(tǒng)磁卡等作為簽到標(biāo)識(shí)