考勤机设计.docx

考勤机设计.docx

《考勤机设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《考勤机设计.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

考勤机设计

考勤机设计

前言

近年来随着计算机在社会范围的浸透,单片机的运用正在不时地走向深化，同时带动传统控制检测日新月益的更新。

在实时检测和自动控制的单片机运用系统中，单片机往往是作为一个中心部件来运用，仅单片机方面知识是不够的，还应依据详细硬件结构，以及针对详细运用对象特点的软件结合，以作完善。

智能IC卡考勤机是在实践任务消费中提出的研讨课题，在实践任务中对每个员工的出勤状况的统计是企业事业单位人力资源管理的一项重要内容。

智能IC卡考勤机可以智能的记载员工的出勤、列席、迟到、迟到次数，以此来更好的约束员工养成良好的出勤习气。

每个员工在一定时间内的出勤状况了如指掌，方便了指导对员工出勤状况的统计。

本设计主要采用高功用、低功耗的AT89C52单片机为控制中心,键盘输入、显示和存储采用串口衔接的方式，键盘输入为4×4键盘，键盘除了0~9十个数字键外还设有方便查询任务的功用键，显示为静态显示，6个数码管在往常可显示年、月、日或时间，每个员工在下班和下班的时分打卡，系统自动记载打卡时间，然后和系统设定好的时间停止对比，从而判定员工的出勤，列席，迟到，迟到状况，智能IC卡考勤时机将员工每天的出勤状况停止累加，方便查询者更快的了解员工一个阶段的出勤状况。

本设计力争做到准确、适用、节省时间、操作方便。

1单片机的概述

单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。

单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制范围，故又称为微控制器。

通常，单片机由单块集成电路芯片构成，外部包括有计算机的基本功用部件：

中央处置器、存储器和I/O接口电路等。

因此，单片机只需求和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。

单片机经过1、2、3、3代的开展，目前单片机正朝着高功用和多种类方向开展，它们的CPU功用在增强，外部资源在增多，引角的多功用化，以及低电压底功耗。

1.1单片机基础知识

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功用的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。

MVS-51系列或其兼容的单片机仍是美国INTEL公司于1980年推出的产品，于MVS-48单片机相比，它的结构更先进，功用更强，在原来的基础上添加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MVS-51系列或其兼容的单片机仍是运用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MVS-51单片机作为代表停止实际基础学习。

MVS-51系列单片机主要包括8031、8051、和8751等通用产品。

DP-51S单片机仿真实验仪是由广州致远电子设计的DP系列单片机仿真实验仪之一，是一种功用弱小的单片机运用技术学习、调试。

1.2单片机的运用范围

单片机普遍运用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、公用设备的智能化管理及进程控制等范围，大致可分为如下几个范围：

◆在智能仪器表的运用

单片机具有体积小功耗低、控制功用强、扩展灵敏、微型化和运用方便等优点，普遍运用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可完成诸如电压、功用、频率、湿度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功用比起采用电子或数字电路愈加弱小。

例如精细的测量设备〔功率计，示波器，各种剖析仪〕。

◆在家用电器中的运用

可以这样说，如今的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子称量设备，五花八门，无所不在。

◆在工业控制中的运用

用单片机可以构成方式多样的控制系统、数据采集系统，例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。

◆在计算机网络和通讯范围中的运用

现代单片机普遍具有通讯接口，可以很方便地与计算机停止数据通讯，为计算机网络和通讯设备间的运用提供了很好的物质条件，如今的通讯设备基本上都完成了单片机智能控制，从手机、机、小型程控交流机、楼宇自动通讯呼叫系统、列车无线通讯、再到日常任务中随处可见的移动，集群移动通讯，无线电对讲机等。

◆单片机在医用设备范围中的运用

单片机在医用设备中的用途亦相当普遍，例如医用呼吸机，各种剖析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。

此外，单片机在工商、金融、科研、教育、国防航空等范围都有着十分普遍的用途。

1.3单片机的开展趋向

单片机如今可以说百花齐放，百花怒放的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但他们各具特征，护城互补，为单片机的运用提供了宽广的天地。

纵观单片机的开展进程，可以预示单片机的开展趋向，大致有：

◆微型单片机

如今惯例的单片机普遍都是将中央处置器〔CPU〕、随机存取数据存储〔RAM〕、只读顺序存储器〔ROM〕、并行和串行通讯接口，中缀系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW〔脉宽调制电路〕、WDT〔看门狗〕、有些单片机将LED〔液晶〕驱动电路都集成在单一芯片上，这样单片机包括的单元电路就更多，功用就越弱小，甚至单片机厂商还可以依据用户的要求量身定做，制造出具有自己特征的单片机芯片。

此外，如今的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功用强和功耗低外，好要求体积小。

如今的许多单片机都具有多种封装方式，其中SMD〔外表封装〕越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向开展。

◆低功耗CMOS化

MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而如今的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，如今的各个单片机制造商基本都采用了CMOS〔互补金属氧化物半导体工艺〕。

和CHMOS〔互补高密度金属氧化物半导体工艺〕。

CMOS虽然功耗低，单由于其物理特征决议其任务速度不够高，而CHMOS那么具有了高速和低功耗的特点，这些特征，更适宜于要求低功耗像电池供电的运用场所。

所以这种工艺将是今后一段时期单片机开展的主要途径。

◆主流与多种类共存

如今虽然单片机的种类单一，各具特征，但仍以80C51为中心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。

所以80C51占据了半壁江山。

而Microchip公司的PIC精简指令集合〔RISC〕也有着微弱的开展势头，中国台湾的HOLTEX公司往年的单片机产量日积月累，与其低价质优的优势，占据一定的市场份额。

此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的公用单片机。

在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是一寸互补、相反相成、共同开展的路途。

2方案设计及论证

2.1系统总体设计概述

智能IC卡考勤机的主要功用是反省和记载员工的出勤的状况。

本设计采用单片机AT89C52及其接口电路来完成考勤机功用。

为了使设计运用方便，操作方便，复杂明了的输入输入设备是必不可少的，本设计采用4×4键盘作为输入设备。

每个员工拥有一张带有自己身份号码的IC卡，操作者如要查询一个员工一段时间内的出勤状况便可以输入要查询员工的号码。

对应输入，显示输入系统采用了串口衔接的方式，6个LED数码管在往常可以显示年、月、日，在操作者查询出勤状况时可以显示员工号码和对应的出勤状况。

24C256芯片作为智能IC卡考勤机的存储器，这样可以记载每个员工一段时间的出勤状况的，方便统计。

为了防止智能IC卡在任务时出现缺点，运用了MAX813L芯片来完成〝看门狗〞功用，对系统停止时时反省，发现缺点可以及时复位。

DS1302芯片为时钟芯片，芯片除了正常电源外还外接了一个备用电池，可以防止掉电丧失数据。

IC卡采用可重复运用十万次的SLE4442型号的IC卡。

系统总体框图如下：

图2.1-1硬件总体框图

2.2方案论证

智能IC卡考勤机的显示可以采用并行衔接和串口衔接，并行口占用少量引脚，串口衔接的益处为节省引脚。

智能IC卡考勤机的时间理想运用了DS1302时钟芯片，用此芯片的益处为89C52单片机SLE4442IC卡插座存储系统DS1302时钟芯片看门狗电路显示系统4*4键盘掉电数据不丧失，牢靠，平安。

单片机系统经常用于各种各样任务现场，在任务现场中存在着各种各样的搅扰源，给系统的运转带来很多效果，使系统无法正常运转，甚至发生误操作，形成严重的事故．为了使智能IC卡考勤机能正常无误的任务，本设计采用MAX813L芯片作为了〝看门狗〞系统。

3硬件设计

3.1AT89C52的简介

AT89C52是美国ATMEL公司消费的低电压，高功用CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可重复擦写的只读顺序存储器〔PEROM〕和256bytes的随机存取数据存储器〔RAM〕，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术消费，与规范的MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内臵通用8位中央处置器〔CPU〕和Flash存储单元，功用弱小AT89C52单片机适宜于许多较为复杂控制运用场所。

先进CMOS工艺制造并带有非易失性Flash顺序存储器。

全部支持12时钟和6时钟操作。

P89C51X2和P89C52X2/54X2/58X2区分包括128字节和256字节RAM、32条I/O口线、3个16位定时/计数器、6输入4优先级嵌套中缀结构、1个串行I/O口〔可用于多机通讯、I/O扩展或全双工UART〕以及片内振荡器和时钟电路。

此外，由于器件采用了静态设计，可提供很宽的操作频率范围〔频率可降至0〕。

可完成两个由软件选择的节电形式—闲暇形式和掉电形式。

闲暇形式解冻CPU，但RAM、定时器、串口和中缀系统依然任务。

掉电形式保管RAM的内容，但是解冻振荡器，招致一切其它的片内功用中止任务。

由于设计是静态的，时钟可中止而不会丧失用户数据。

运转可从时钟中止处恢复。

3.1.1主要功用参数

◆与MCS-51产品指令和引脚完全兼容。

◆8K字节可重擦写Flash闪速存储器。

◆1000次擦写周期。

◆全静态操作：

0HZ-24HZ。

◆三级加密顺序存储器。

◆256×8字节外部RAM。

◆32个可编程I/O口线。

◆3个16位定时器。

◆8个中缀源。

◆可编程串行UART通道。

◆低功耗闲暇和掉电形式。

3．1.2功用特性概述

AT89C52提供以下规范功用：

8k字节FLASH闪速存储器，256字节外部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两极中缀结构，一个全双工串行通讯口，片内振荡器及时钟电路。

同时，AT89C52可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电任务形式。

闲暇方式中止CPU任务，但允许RAM，定时/计数器，串行通讯口中缀系统继续任务。

掉电方式保管RAM中的内容，但振荡器中止任务并制止其他一切不见任务直到下一个硬件复位[1]。

3.1.3引脚定义

VSS：

地。

VCC：

电源；提供掉电、闲暇、正常任务电压。

P0.0～0.7：

P0口是开漏双向口，可以写为1使其形状为悬浮用作高阻输入。

P0也可以在访问外部顺序存储器时作地址的低字节，在访问外部数据存储器时作数据总线，此时经过外部强上拉输入1。

P1.0～1.7：

P1口是带外部上拉的双向I/O口，向P1口写入1时，P1口被外部上拉为高电平，可用作输入口。

当作为输入脚时，被外部拉低的P1口会由于外部上拉而输入电流。

P1口第二功用：

T2〔P1.0〕定时/计数器2的外部记数/时钟输入。

T2EX〔P1.1〕：

定时/计数器2重装载/方向控制。

P2.0～2.7：

P2口是带外部上拉的双向I/O口，向P2口写入1时，P2口被外部上拉为高电平，可用作输入口。

当作为输入脚时，被外部拉低的P2口会由于外部上拉而输入电流。

在访问外部顺序存储器和外部数据时区分作为地址高位字节和16为地址〔MOVX@DPTR〕,此时经过外部强上拉传送1。

当运用8位寻址方式〔MOV@Ri〕访问外部数据存储器时，P2口发送P2特殊功用寄存器的内容。

P3.0～3.7：

P3口是带外部上拉的双向I/O口，向P3口写入1时，P3口被外部上拉为高电平，可用作输入口。

当作为输入脚时，被外部拉低的P3口会由于外部上拉而输入电流。

P3口具有以下特殊功用；RXD〔P3.0〕：

串行输入口。

TXD〔P3.1〕：

串行输入口。

/INT0〔P3.2〕：

外部中缀0。

/INT1〔P3.3〕：

外部中缀1。

T0〔P3.4〕：

定时器0外部输入。

T1〔P3.5〕：

定时器1外部输入。

/WR〔P3.6〕：

外部数据存储器写信号。

/RD〔P3.7〕：

外部数据存储器读信号。

RST：

复位，当晶振在运转中，只需复位管脚2个机器周期高电平即可复位，外部有分散电阻衔接到VSS，仅需求外接一个电容到VCC即可完成上电复位。

吉林农业大学学士学位论文9/ALE：

地址锁存器使能，在访问外部存储器时，输入脉冲锁存地址的低字节，在正常状况下，ALE输入信号恒定为1/6振荡频率。

并可用作外部时钟或定时，留意每次访问外部数据时一个ALE脉冲将被疏忽。

ALE可以经过臵位SFR的auxlilary.0制止，臵位后ALE只能在执行MOVX指令时被激活。

/PSEN：

顺序存储使能：

当执行外部顺序存储器代码时，/PSEN每个机器周期被激活两次，在访问外部数据存储器时，/PSEN有效，访问外部顺序存储器时/PESEN有效。

/EA/VPP：

外部寻址使能/编程电压；在访问整个外部顺序存储器时，/EA必需外部臵低。

假设/EA为高时，将执行外部顺序，除非顺序计数器包括大雨片内FLASH的地址。

该引脚在对FLASH变成时接5V/12V编程电压〔VPP〕。

假设保密位1已编程，/EA在复位时有外部锁存。

XTAL1：

晶体1，反相振荡缩小器和外部时钟发作电路输入。

XTAL2：

晶体2，反相振荡缩小器输入。

注：

为了防止上电时的〝latch-up〞效应，恣意管脚〔Vpp除外〕上的电压任何时分都不能高于Vcc+0.5V，低于Vss-0.5V[6]。

3.24×4键盘简介

3.2.14×4键盘原理图

原理图如2-2所示：

图3.2.1-1键盘原理图

3.2.24×4键盘任务原理

列线经过电阻接正电源，并将行线所接的单片机I/O口作为输入端，而列线吉林农业大学学士学位论文10所接的I/O口那么作为输入。

当按键没有按下时，一切列的输入端都是高电平，代表没有键按下。

行线输入时低电平，一旦有键按下时，那么输入线就会被拉低，这样经过读入输入线的形状就可以得知能否有键按下了。

常用的键识别方法：

行扫描法、线翻转法。

行扫描法：

◆将全部行线Y0-Y3〔行〕臵低电平，然后检测列的形状。

只需有一列的电平为低，那么表示按键中有键被按下，而且闭合的键位于低电平与4根行线相交叉的4个按键之中。

假定一切列线均为高电平，那么键盘中没有键按下。

◆判别闭合键所在的位臵在确定有按键按下以后，就可以进入确定详细闭合键的进程。

其方法是：

依次将行线臵低电平，即在臵某根行线为低电往常，其线为高电平。

在确定某根行线位臵为低电平后，再将行检测各列的电平形状。

假定为低，那么该列线与臵为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。

线反转法：

键盘接的前4个I/O口为行接线，后4个为列接线。

这样的接法就构成了一个坐标，每一个键都对应这一个行的位臵和一个列的位臵。

例如我们说左上角的那个所对应第1行和第4列，即单片机P10和P17两个I/O口。

键盘的组成是用的微动开关，微动开关的特性是当有键按下时开关的两个引脚闭合导通。

无按键时两个引脚是断开的形状。

这样当我们按以下图1中左上角的键时P10和P17在物理上是导通了，而其它的I/O口〔P11~P16〕都处于独立的形状。

我们只需让单片机发现哪两个I/O口是导通的我们就可以知道是哪一个键被按下了。

这里我们用的一种方法是先将4个行线的I/O口臵为〝0〞〔低电平〕，将列线的I/O口臵为〝1〞〔高电平〕。

这样当有键按下时某一行的I/O口就和某一列中的I/O口导通了，由于行线的口都是〝0〞〔低电平〕所以和行线导通的列线也将会变成〝0〞，而其他的列线由于末尾时是〝1〞又没和其它的行线导通，所以依然是〝1〞。

这样我们就可以找出了我们的按键所在的列了〔由于列线中只要导通的列线变为了〝0〞，任何电平与低电平相导通都属于短路，短路的线将会是低电平〕。

其实，所谓的〝行〞、〝列〞是我们人为规则的，假设试着把列看成行，将行看成列是一样的。

这里我们规则P10-P13为行，P14-P17为列。

如今我们知道了我们按下的键所在的列了，只需再知道它所在的行的话，我们就可以确定它的位臵了。

这时我们将4个行线的I/O口臵为〝1〞〔高电平〕，将列线的I/O口臵为〝0〞〔低电平〕，这是和最后的臵式相反。

被按着的那个按键还是导通的，还是属于短路，所以在被臵〝1〞的行线中将会有一个变成了〝0〞，这样我们就确定了按键内行中的位臵。

本设计采用了行扫描法[5]。

3.2.3键值及功用

表3.2.3-1键值及功用

3.3SLE4442功用引见

3.3.1概述

SLE4442是德国西门子〔SIMENS〕公司设计的逻辑加密存储卡，它具有2K位的存储容量和完全独立的可编程代码存储器〔PSC〕。

外部电压提升电路保证了芯片可以以单+5V电压供电，较大的存储容量可以满足通常运用范围的各种需求。

因此是目前国际运用较多的一种IC卡芯片。

芯片采用多存储器结构，2线衔接协议〔串行接口满足ISO7816同步传送协议〕，NMOS工艺技术，每字节的擦除/写入编程时间为2.5ms。

存储用具有至少10000次的擦写周期，数据坚持时间至少10年.

3.3.2芯片引脚

图3.3.2-1芯片引脚

3.3.3引脚的定义和功用

表3.3.3-1引脚的定义和功用

3.3.4芯片功用

SLE4442IC卡主要包括三个存储器：

◆256x8位EEPROM型主存储器。

地址0～31为维护数据区，该区数据读出不受限制，写入受维护存储外部数据形状的限制。

当维护存储器中第N位〔N=0～31〕为1时，对应主存储器中第N个字节允许停止擦除和写入操作。

地址32～255后244字节为运用数据区，数据读出不受限制，擦除和写入受加密存储器数据校验结果的影响。

这种加密校验的控制是对整个主存储器实施的〔即包括维护数据区和运用数据区〕

◆32x1位PROM型维护存储器。

一次性编程以维护主存储器维护数据区，防止一些固定的标识参数被改动。

维护存储器异样受加密存储器数据校验结果的影响。

◆4x8位EEPROM型加密存储器。

第0字节为密码输入错误计数器〔EC〕。

EC的有效位是低三位，芯片初始化时设臵成〝111〞。

这一字节是可读的。

EC的1，2，3字节为参照字存储区，这3个字节的内容作为一个全体被称为可编程加密代码〔PSC〕。

其读出，写入和擦除均受自身〝比拟〞操作结果的控制。

芯片外部的逻辑结构

图3.3.4-1芯片外部的逻辑结构

3.3.5传送协议

◆复位和复位照应

图3.3.5-1复位和复位照应

复位和复位照应是依据ISO7816-3规范来停止的，在操作时期的恣意时分都可以复位。

末尾，地址计数器随一个时钟脉冲而被设臵为零，当RST线从高形状〔H〕臵到低形状〔L〕时,第一个数据位（LSB）的内容被送到I/O上，假定连吉林农业大学学士学位论文14续输入32个时钟脉冲，主存储器中的前四个字节地址单元中的内容被读出。

在第33个一直脉冲的下降沿，I/O线被臵成高形状而封锁。

◆命令形式

复位照应以后，芯片等候着命令每条命令都以一个〝启动形状〞末尾。

整个命令包括3个字节。

随后经更着一个附加脉冲并用一个〝中止形状〞来完毕操作。

启动形状：

在CLK为高形状〔H形状〕时期，I/O显得下降沿为启动形状。

中止形状：

在CLK为高形状〔H形状〕时期，I/O显得上升沿为中止形状。

在接受一个命令后，有两种能够的形式：

输入数据形式和处置数据形式。

图3.3.5-2命令形式的时序关系

◆输入数据形式

这种形式是将IC卡芯片中的数据传送个外部设备接口（IFD）的一种操作。

在第一个CLK脉冲的下降沿之后，I/O线上的第一位数据变为有效。

随后每添加一个时钟脉冲，芯片外部的一位数据被送到I/O线上。

当说需求的最后一个数据送出以后，需求在附加一个时钟脉冲来把I/O臵成高形状，以便接受新的命令。

在输入数据时期，任何〝启动形状〝和〞中止形状〝均被屏蔽掉。

图3.3.5-3输入数据形式的时序关系

3.3.6芯片的复位方式

◆外部复位：

SLE4442时基于同步复位照应的传输协议，芯片的复位如前述。

◆外电复位：

在把造作电压接到VCC段之后，芯片外部停止复位操作。

I/O线被臵为高形状，必需在对恣意地址停止读操作或做个复位照应造作之后才可以停止数据交流。

◆终止：

在CLK为低形状时期，假设RST臵为高形状，那么任何操作均有效。

I/O线被锁定到高形状。

需求一个最小维持时间tres=5Us之后，芯片才干接受新的复位，终止形状的时序关系如以下图2-9所示。

终止形状之后，新片有预备下一个操作。

图3.3.6-1终止形状的时序关系

3.424C256简介

3.4.1概述

CAT24WC02是一个32K串行的CMOSE²PROM,CATALYST公司的先进的CMOS技术实质是增加了器件的功耗，CAT24WC256有一个16字节页写缓冲器，该器件经过I²C总线接口停止操作，有一个专门的写维护功用。

3.4.2管脚配置

图3.4.2-1管脚配置

3.4.3管脚描画

◆SCL：

串行时钟

CAT24WC256串行时钟输入管脚用于发生器件一切数据发送或接纳的时钟，这是一个输入管脚。

◆SDA：

串行数据/地址

CAT24WC256双向串行数据/地址管脚用于器件一切数据的发送和接纳。

SDA是一个开漏输入管脚，可与其它开漏输入或集电极开路输入停止线或〔wire-OR〕.

◆AO、A1、A2：

器件地址输入端

这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址，当这些脚悬空时默许值为0.当运用24WC256时最大可级联8个器件，假设只要一个24WC256被总线寻址，这三个地址输入脚〔A0A1A2〕可悬空或衔接到Vss。

◆WP：

写维护

假设WP管脚衔接到Vcc，一切的内容都被写维护〔只能读〕,当WP管脚衔接到Vss或悬空，允许器件停止正常的读/写操作。

3.4.4功用描画

CAT24WC256支持I²C中心数据传送协议，I²C总线协议规则，任何将数据传送到总线的器件作为发送器，任何从总线接纳数据的器件为接纳器，数据传送时由发生串行时钟和一切起始中止信号的主器件控制的，主器件和从器件都可以作为发送器或接纳器，但由主器件控制传送数据〔发送或接纳〕的形式，经过器件地址输入端AO、A1和A2可以完成做多衔接8个24WC256器件。

4MAX813L功用引见

4.1MAX813L引脚引见

MAX813