基于Cortex-M3的指纹考勤系统上位机管理软件的设计开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告 毕业设计（论文）开题报告题目名称：基于cortex-m3的指纹考勤系统上位机管理软件的设计院系名称： 班 级：学 号：学生姓名： 指导教师： 2013年 2月目录第一章、课题研究的目的和意义- 1 -第二章、国内外研究状况- 1 -2.1 国外发展状况- 1 -第三章、研究内容及要求- 3 -3.1指纹识别技术- 3 -3.2上位机管理软件- 4 -3.2 课题要求- 5 -第四章、系统总体方案的设计- 6 -4.1 指纹考勤系统模块结构图- 6 -4.2 rs485协议- 7 -4.3 开发工具的使用- 7 -第五章、研究计划- 8 -第六章、参考文献- 9 - 8 -第一章、 课题研究的目的和意义目前使用的考勤方式有人工考勤和系统考勤,人工考勤显然已无法满足大型单位的要求。而现有考勤系统主要为刷卡的方式,而磁卡需要员工携带, 易于遗失,而且,此方式难以杜绝代人考勤等舞弊现象。因此,传统的考勤方式已逐渐不再满足现代化管理的要求。指纹作为人的一种生物特征,具有惟一性和不变性, 可以用于人的身份认证。将指纹识别技术用于单位考勤,可以有效地解决上述考勤问题。现在越来越多的科学研究者和技术开发人员致力于这个领域,取得了较为显著的成绩,但仍然存在着不足,系统通用性不好,造价昂贵。现在企、事业管理的一项重要组成部分就是其人事考勤制度，它的好坏直接影响到单位的经济、社会效益以及员工的薪资等诸多方面。因此，对单位员工的出勤情况进行有效、科学地管理已经成为每个单位面临的重要课题。 传统的考勤方式如手工签到、打卡钟、ic卡或磁卡考勤方式，经常出现代打卡现象。即便采用人工干预方式，但由于受到技术手段本身的限制，这就决定了传统考勤方式是一种低效率、难管理、易假冒、高人情的不科学管理手段，因此考勤管理起不到较好的效果。随着生物技术的发展，尤其是随着指纹识别技术发展的相对成熟，该项技术也被逐步应用到身份识别其中就包括指纹考勤等领域。指纹的最大优势就在于其不可替代性，并且相对固定、不易发生改变，通过分析指纹特征点，获得的信息就足以可靠地确认一个人的身份。 指纹考勤系统利用指纹识别技术，并集成先进计算机考勤管理软件。单位员工不必保管和携带各种证件(如纸卡或ic卡等)，只要轻轻一按手指就可自动记录员工的考勤情况。管理人员可随时通过管理系统轻松打印人事考勤报表，财务部门根据考勤数据进行处理，轻松输出薪资报表，从考勤到工资管理全部电脑化，保证了企业考勤管理的公证性、严肃性、纪律性。实现人、地、时三者合一，从而去除了虚假考勤，提高了考勤效率。第二章、 国内外研究状况2.1 国外发展状况 指纹识别系统主要涉及四个功能：指纹图像采集，指纹预处理，特征提取和匹配。随着科学技术的发展，图像输入设备日益向高速度、高分辨率、多功能、智能化方向发展! 目前，采集设备大致分为光学设备、硅晶体传感器和超声波扫描。预处理就是减弱噪声，增强脊和谷的对比度，去除噪声并不破坏图像的重要信息，处理后的图像不变形，而且应有较好的对比度和清晰度，这一过程包括图像滤波、二值化等过程，其中图像的二值化最为重要。特征提取的结果一般保存为特征模板，它包括端点和分叉点的类型、位置坐标以及该特征的方向，一般的指纹图像提取的特征在10-100之间，大多数文献均认为至少应该有12个特征点才能进行匹配。目前，指纹匹配分两步进行，首先是利用指纹的类别信息进行粗匹配，然后利用指纹的细节点信息进行精确的匹配，即通常所说的细节点匹配，细节点匹配是将待识指纹所提取的特征信息与指纹库中模板指纹的特征点信息进行比较，计算其特征点的相似度，从而得到两枚指纹匹配的相似度值，选取一适当的阀值与该相似度值进行比较，从而判断两枚指纹是否来自同一手指。目前，利用计算机进行指纹识别的技术在国外已很成熟，并且已经开始大规模推广。许多大公司有专门的机构从事该项技术的研究、开发、应用，包括ibm、intel、microsoft、digitalpersona、identix、motorola、韩国现代、朝鲜培富士、法国thomsoncsf、台湾aetex公司、veridicom、bac等，其中identix公司在生物识别技术领域独树一帜，韩国现代、朝鲜培富士在识别算法上都达到世界先进水平。2.2 国内发展状况 近年来，特别是从1998年来，我国在指纹识别技术方面得到较大发展，可以说是日新月异，除有引进技术外，还有国内公司独立研究开发出的自主知识产权的多项指纹识别类产品。从事该项目开发的公司1998年不到10家，2000年已经发展到近30家，其中有几家拥有自主知识产权的产品、技术，其余的基本是国外公司的代理或系统集成商。这些公司看到指纹识别技术在中国具有很好的市场前景，所以都在加大技术和产品开发的投入，以期尽快实现产品地产化，努力适应中国市场的发展。 国内有西安青松等公司开发出了有自主知识产权的指纹识别模块，其算法有的达到国际先进水平。西安青松是国内活体指纹产品规模最大的研制与生产企业，市场占有率居全国第一。有不少公司通过做国外公司的代理，引进了国外比较先进的技术和产品，这些公司有北京中控、厦门宝利铬、北京培富士、同飞资讯、深圳数码、深圳乾诚科技等，他们主要引进美国digitalpersona、identix、韩国现代、朝鲜培富士、法国tlomsomcsf、bac、veridicom、台湾aeter等公司的技术。从研究开发实力看，目前国内公司都拥有一批有实力的技术人员，许多公司里还拥有不少博士，并与大学合资合作开发该项技术，这也是该项技术在国内能快速发展的因素之一。 目前国内公司多以指纹门禁作为主导产品，并开发出适合考勤、证券、银行内部授权、保管箱、计算机开启等应用产品。有的产品还不太成熟，特别是应用到网络上的产品。不管是引进技术还是自己开发的，由于其成本太高，市场接受能力有限，市场推广难度大，所以需要开发出适合我国国情、又与国际标准接轨的指纹识别技术及其应用产品。目前，应用到卡、证系统的产品市场启动较快，特别是将指纹与ic卡、条形码结合的产品市场前景非常广阔。 虽然目前的产品性能还满足不了市场需要，但国内市场已启动，发展也是非常快的。据有关资料介绍，我国对该项技术的需求正逐步增大，比如公安部金盾工程中，有相当大的一部分要用此项技术来支持，有约10多亿人民币的市场容量。国家从市场培育、技术成熟度、研究开发实力上，已为市场推广创造了条件，为其产业化做好了市场准备。因此，开发出具有完全知识产权的指纹识别算法，满足一般小型的嵌入式及大容量比对的需要，在此基础上研制基于dsp及大规模可编程器件的独立识别模块，利用此核心模块开发出系列指纹门禁，卡证应用系统和条形码防伪系统，这些都具有很好的市场前景。 第三章、 研究内容及要求3.1指纹识别技术指纹识别属于生物特征识别的一种，是通过采集指纹图像进行匹配识别，确定或确认指纹所有人身份的生物特征识别技术 其基本原理是通过取像设备读取指纹图像，然后用计算机识别软件提取指纹的特征数据，最后通过匹配算法获得识别结果相对于其他的生理特征，指纹的唯一性不易丢失和终身不变等特点使指纹识别在国家安全门禁系统考勤制度身份管理等领域起着鉴定和记录身份的作用因此，采用指纹识别技术进行身份验证的系统安全可靠，它可以取代传统的基于密码钥匙和证件的安全系统近年来，指纹识别技术的应用以爆炸性速度增长，如上海的社会保险指纹身份验证系统和香港推行的具有指纹特征的电子身份证等指纹识别技术主要涉及指纹图像采集指纹图像处理特征提取保存数据，以及特征值的比对与匹配等过程人们对自动指纹识别技术进行了大量研究，等人提出了一种基于图像对两幅指纹进行匹配的方法等人运用结构匹配进行指纹识别目前最常用的方法是运用 细节点坐标模型进行细节匹配 它利用脊线末梢与脊线分叉点这两个关键点作为特征来进行指纹识别通过将特征点表示为点模式，自动指纹识别问题就转化为点模式匹配( 细节点匹配)问题指纹识别技术，主要用于个人身份鉴定，可广泛用于考勤门禁控制 登录认证私人数据安全电子商务安全网络数据安全身份证件信用卡机场安全检查，以及刑事侦破与罪犯缉捕等目前，我国已推出新一代指纹考勤系统滚动指纹采集系统等，并已得到一定程度的应用特别是指纹考勤系统，充分体现了现代先进的管理思想，不仅解决了出勤问题，也规范了上下班制度考勤系统推向市场以来，在广大用户中产生了良好反响，认为指纹考勤制度的推行，不仅建立了良好的上下班秩序，而且树立了先进的管理理念，解决了多年来采用其他考勤方式难以解决的问题，大大显示了指纹考勤系统的威力及其优越性。3.2上位机管理软件上位机管理系统主要包括计算机及应用软件、通讯模块和数据库系统组成。下位机控制终端包括单片机控制系统和通讯模块。上位机管理系统运行在windows操作系统的pc机上，采用microsoft公司完全面向对象的开发工具visual basic6.0进行开发，与sql server数据库技术相结合，通过rs485或以太网通讯协议来完成对终端的控制。系统示意图如图1所示。图1 指纹考勤系统结构图学生或者员工的个人信息、考勤记录等数据存储在数据库服务器中。系统分为学生或员工管理、考勤管理和系统管理等功能。3.2 课题要求采用cortex-m3内核的单片机为控制核心，设计指纹考勤系统。该系统的基本功能如下：1、指纹记录容量65535，考勤机记录的数据包括管理记录数据和考勤记录数据；2、具有管理员功能，可添加删除用户；3、采用液晶显示或触摸屏作为人机对话；4、具备联网功能，可采用rs485或以太网形式；5、上位机管理及统计功能，记录数据通过通讯口被传送到考勤pc管理软件，并保存于数据库中，用于查看及统计。第四章、 系统总体方案的设计4.1 指纹考勤系统模块结构图 图2 指纹考勤管理系统模块示意图（1）数据信息管理模块该模块完成系统基础信息的设置。包括员工信息维护、部门信息维护、节假日设置等功能。其中员工信息和部门信息来源于公司管理系统的数据，对其进行更新维护。（2）考勤登记查询模块该模块用于员工异常考勤登记及考勤数据的人工处理，提供浏览查询和汇 总统计等功能。异常考勤主要是指员工在病假、请假等期间没有考勤记录， 为完善考勤记录，需在系统中进行统计并详细登记。人工考勤登记用于考勤机故 障时直接登记员工考勤记录。员工考勤查询功能对员工的请假情况、上下班情况等进行查询汇总查询。汇总查询分为个人汇总和部门汇总，根据需要可以对不同的时间段进行年统计、月统计和日统计。查询统计结果通过自定义样式生成报表。（3）系统管理模块该模块完成系统环境设置、用户权限设置及数据、系统维护、管理员权限、用户密码和功能权限的设置和修改、数据备份与恢复等。其中系统维护指系统管理员的设置和权限分配、数据的导入和导出、过期数据的清除、系统初始化等。数据的导入和导出功能为考勤管理系统和考勤比对系统的相对独立提供了基础。使管理更加人性化、简洁化。4.2 rs485协议rs-485采用半双工工作方式，485总线由于其布线简单，稳定可靠从而广泛的应用于视频监控，门禁对讲，楼宇报警等各个领域中。在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用rs-485串行总线标准。rs485串行接口和rs232串行接口相比具有以下特点：（1） 接口信号电平比rs232低，不易损坏接口电路的芯片，且该电平与ttl电平兼容，可方便与ttl电路连接。（2） rs485的数据最高传输速率为10 mbps。（3） rs485借口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力强。（4） rs485接口的最大传输距离为1219.5m（标准值），实际上可达3000m。rs485在总线上允许连接多达128个发收器，可以很方便的建立起设备网络。4.3 开发工具的使用 由于vb在windows平台下有极高的运行效率，简单易学，功能强大，尤其在进行硬件控制（如串行通讯）时可以访问系统的最底层，对数据库的访问也比较方便，使编写过程大大简化。所以本系统采用visual basic6.0与microsoft sql server 2005方式实现本系通的开发。（1）数据库软件数据库是开发管理系统的基石，一个设计良好的数据库可以让程序员在写程序时得心应手，灵活运用各种编程技术对数据进行操作；反之一个设计不良的数据库让程序员无从下手，浪费大量时间在弥补数据库设计的过失上，最后极有可能导致项目的开发失败！根据本系统的特点，采用中小型单机数据库系统即可满足需求，故选择应用较为广泛的microsoft sql server数据库。该数据库软件具有较好的internet集成性，良好的可伸缩性和可用性，以及企业级的数据库功能，易于安装、部署和使用，且面向个人用户，应用广泛，操作简单极为适合本系统的数据管理。（2）开发环境visual basic 6.0本系统上位机的软件部分是用visual basic为工具开发的,visual basic（vb）是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言。它源自于basic编程语言。它简单易学、效率高、功能强大，而且程序开发人员不必具有复杂的编程基础。vb拥有图形用户界面和快速应用程序开发（rad）