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湖南工学院嵌入式系统课程设计课题任务书
学院:
电气与信息工程学院专业:
通信工程
指导教师
张峰
学生姓名
黄鹤
课题名称
指纹考勤系统设计
内容及任务
一、目标
在GEC210开发板上设计一个指纹考勤系统。
二、任务
根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的理论知识,进行指纹考勤系统原理设计、程序框架设计、创新设计,提高理论知识、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
主要内容包括:
1.嵌入式交叉开发环境搭建。
2.Linux操作系统移植。
3.根据需求确定外围模块设计并完成相应驱动的开发。
4.应用程序原理及框架设计。
5.Linux下应用程序编写及移植。
6.系统总体功能调试。
7.编写设计说明书。
三、要求
1.为GEC210开发板接入指纹模块并完成相关驱动移植。
2.完成指纹的录入、比对、显示及删除功能。
主要参考资料
[1]马忠梅,ARM&
Linux嵌入式系统教程(第3版)[M]。
北京:
北京航空航天大学出版社,2014.
[2]曹忠明,程姚根。
从实践中学嵌入式Linux操作系统[M]。
电子工业出版社,2012.
[3]宋宝华,Linux设备驱动开发详解(第二版)[M]。
人民邮电出版社,2010.
[4]韦东山,嵌入式Linux应用开发完全手册[M]。
人民邮电出版社,2008.
[5]陆文周,Qt5开发及实例[M]。
电子工业出版社,2015
[6]StephenPrata,CPrimerPlus[M]。
人民邮电出版社,2005
教研室
意见
教研室主任:
(签字)
年月日
II
摘要
人事考勤制度是管理制度的重要组成部分,是企事业单位正常工作的前提。
员工准时正常出勤和公平合理的考勤制度影响到单位形象、员工士气,进而影响员工的工作效率及企事业单位的经济效益。
以往传统的考勤方式主要有手工签到、打卡钟、IC卡或磁卡考勤方式等,存在工作量大、统计工作复杂以及代签到或代打卡等问题。
随着生物特征识别技术的不断发展和日趋成熟,人们将目光投向了生物特征识别技术,其中指纹识别技术是生物特征识别技术中最成熟的一类。
由于其识别的高度准确性和使用的方便性,指纹识别技术已被应用到人事考勤中,研发的产品有指纹考勤机、指纹考勤系统等。
指纹考勤与传统考勤方式相比,具有“三杜绝”、“三减少”、“三实现”等优势,解决了以往传统考勤方式的弊端,消除了考勤虚假,避免了不合理费用付出,提高了单位考勤效率。
本课题设计了一款基于嵌入式技术的自动指纹识别考勤机,具有指纹采集功能。
本系统全面设计,统筹规划,充分考虑了不同单位的班制制度。
在进行总体设计时,采用先进的模块化结构;
具体实施时,采用当前最流行最先进的开发工具,系统增删修改功能容易,便于扩展,方便维护。
关键字:
指纹,嵌入式技术,指纹识别
目录
1绪论 1
1.1系统开发背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3论文的主要工作 2
2指纹识别技术 3
2.1指纹识别过程原理 3
2.2指纹识别模式 3
3系统的硬件设计 5
3.1硬件电路组成 5
3.2GEC210开发板介绍 5
3.3指纹模块控制结构 5
3.4硬件接口设计 6
4系统的软件设计 9
4.1Linnux操作系统和bootloader的选择 9
4.2指纹识别系统主程序流程 11
4.3图像采集流程 11
5系统详细设计 13
5.1嵌入式开发环境介绍 13
5.2主机开发环境的搭建 13
5.3指纹考勤系统客户端功能 16
5.4软件模块功能 16
结束语 17
参考文献 18
致谢 19
附录 20
附录A 20
IV
1绪论
1.1系统开发背景
指纹考勤与传统考勤的相对优势有:
一是“三杜绝”:
杜绝代打、代拉、代刷卡的现象;
杜绝因卡忘带、丢失、损坏而影响考勤的情况;
杜绝不断的成本投入。
二是“三减少”:
减少争议(卡式考勤由于卡的忘带、丢失、损坏或人情关系代打卡而影响考勤的客观公正和公平性,这样容易导致争议和纠纷的产生);
减少烦琐(对于打卡钟而言,写卡、发卡、卡的保管、卡上考勤记录的统计、大量卡上原始记录的保存都十分烦琐,并浪费人力物力);
减少环境污染,符合环保的时代要求。
三是“三实现”:
科学管理(指纹考勤已经实现考勤管理的完全自动化,点击鼠标就可以得到你所需要的各种出勤报告,为你的考勤管理和人力资源的管理重要参考依据);
提高效益(指纹考勤会让所有的员工养成良好的工作习惯,正常的出勤一定会提高企业的效益);
提高形象和提升企业凝聚力(指纹考勤系统是最新最科学的考勤系统的代表,采用指纹考勤系统可以提升企事业单位的形象)。
现在市场上有两种类型的指纹考勤系统—联机的和脱机的。
联机的是将指纹采集器接到计算机上,指纹考勤系统运行在计算机上;
而脱机的考勤系统则将采集器和指纹考勤系统集成在一起,不需要单独的计算机。
本课题设计与开发的是联机指纹考勤系统,该系统由考勤管理子系统以及日常考勤子系统组成。
利用日常考勤子系统进行考勤,单位员工不必保管和携带各种证件(如纸卡或IC卡等等),只要轻轻一按,就可完成身份识别,并记录考勤记录;
考勤管理人员登录考勤管理子系统,根据员工的排班设置及实际考勤记录,生成员工的出勤情况(出勤、迟到、早退等),同时可进行出勤情况的统计查询以及报表的打印等。
该指纹考勤系统实现了人、地、时三者合一,解决了以往传统考勤方式的弊端,除去考勤虚假,避免了不合理费用付出,提高了单位考勤效率,保证了考勤管理的公证性、严肃性、纪律性。
1.2国内外研究现状
国外针对指纹识别技术的研究较早,目前,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。
国外利用先进指纹识别技术并应用于考勤系统也比较早,目前国外的指纹考勤机已经向更加人性化的方向发展,有些带有语音系统和友好的操作系统,更加提高了身份识别的准确性。
自1998年以来,我国在指纹识别技术方面得到较大发展。
在技术上,不仅引进国外先进指纹识别技术,许多国内公司还培养了一批有实力的技术人员,并与大学合资合作开发指纹识别技术,拥有自主知识产权,如北京中控等;
在应用上,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、保管箱、计算机开启等应用产品;
在指纹产品市场上,大部分现有指纹识别产品成本太高,难以满足市场需求,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考勤系统、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。
1.3论文的主要工作
本文通过对企事业单位考勤业务的调研,对考勤需求进行分析,采用了先进的开发模式和开发平台,从架构设计开始,完成了系统的需求分析和系统设计,为系统的开发工作奠定了坚实的基础。
根据软件工程理论,按照系统分析、系统设计、系统实现等阶段,研究了建设管理信息系统的全过程。
本文对系统进行了详细的分析和设计,并采用.NET技术来实现指纹考勤系统。
2指纹识别技术
2.1指纹识别过程原理
利用指纹采集器采集人体指纹图像,并对原始指纹图像进行预处理,使其更清晰。
由于采集条件、指纹采集器本身等一系列因素的存在,使得采集的原始指纹图像有很多噪声,为此必须进行指纹增强,以减弱噪音、增强脊和谷的对比度。
针对增强之后的指纹图像,进行特征提取,本文使用的指纹识别算法基于细节点匹配算法,因此此处的特征即细节点信息。
指纹注册过程最后将注册手指的特征信息存入指纹模板数据库中,完成指纹信息注册。
指纹识别过程在经过一系列的指纹采集、图像增强、特征提取过程后,会得到即时的特征模版,该特征模版会与数据库中存储的特征模版作比较,根据匹配算法,得到匹配结果。
指纹识别过程的原理如图2-1所示。
图2-1指纹识别过程原理图
2.2指纹识别模式
指纹识别技术在应用系统中的应用模式分为两类:
验证(Verification)模式和辨识(Identification)模式。
验证模式就是通过把一个现场采集到的指纹与一个已经登记带有标识(姓名或是ID)的指纹进行一对一的比对(one-to-onematching),来确认身份的过程,即判定“该指纹用户是不是此人”。
辨识则是把现场采集到的指纹同指纹数据库中的指纹逐一对比,从中找出与现场指纹相匹配的指纹,称为“一对多匹配(one-to-manymatching)”,用来判定“该指纹用户是谁”。
验证模式下,用户需要输入身份标识,并采集指纹,与数据库中该标识对应的指纹进行比对,因此验证系统除需要采集指纹外,还需要人工干预输入用户标识,造成验证系统对比对算法的速度要求不如辨识系统高。
考虑到实际考勤需求以及员工考勤的方便性,本文设计的指纹考勤系统采用辨识模式。
辨识的逻辑关系如图2-2所示。
图2-2辨识模式逻辑关系图
有效的指纹辨识系统不仅仅依赖于辨识算法,还有一些“系统问题”。
包括注册和辨识过程、速度和工作学、用户信息的反馈、排斥欺骗和安全考虑等。
由于注册一般只进行一次,而以后的辨识是经常的,因此为了得到较好的识别率,重要的是在注册时尽量获得较好的指纹图像。
一个较好的指纹识别系统应要求用户的指纹在登记时多次获取指纹,然后,把较好的指纹或每次获得指纹的综合结果作为注册的指纹。
该系统为保证注册指纹的质量,在进行指纹注册时,分别采集三枚指纹,在存入指纹数据库之前,先进行这三枚指纹的两两比对:
当两对以上指纹匹配成功时,再将匹配成功的指纹对中的任一枚指纹特征存入指纹库,指纹注册成功;
否则,重新采集指纹,进行如上操作,以保证存入指纹库的指纹质量。
44
3系统的硬件设计
3.1硬件电路组成
系统硬件电路主要包括粤嵌GEC210开发板、DSP处理器TMS320VC5416、FPS200指纹传感器、显示和键盘电路等,如图3-1所示。
其中,S3C2410作为主控制器,负责任务管理、输入输出接口和控制外部设备;
DSP处理芯片TMS320VC5416作为专门的指纹处理模块,负责快速的图像数据的运算。
图3-1系统硬件图
3.2GEC210开发板介绍
GEC210是一款高性能的CortexA8核心板,它采用三星S5PV210作为主处理器,运行主频可高1GHz。
S5PV210内部集成了PowerVRSGX540高性能图形引擎,支持3D图形流畅运行,并可流畅播放1080P大尺寸视频。
GEC210主要采用了2.0mm间距的双排针,引出CPU大部分常用功能引脚,另外还根据S5PV210芯片的特性,分别引出了标准的miniHDMI接口。
EC210板载512MDDR2内存,可流畅运行Android,Linux和WinCE6等高级操作系
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- 关 键 词:
- 嵌入式 课程设计