3G指纹考勤系统（STM32芯片）

 本设计为3G移动网络指纹考勤系统，通过3G网络与上位机的实时连接实现实时考勤。

该系统主要有六个模块，分为主控制芯片，屏幕模块，矩阵键盘模块，3G通信模块，指纹模块和LED灯

该系统分为3个模式A.读取模式 B.录入模式 C.删除指纹库模式

2.1 屏幕显示部分设计

开机后，屏幕显示开机欢迎的画面，然后过2s左右，进入显示的主界面，主界面显示各种功能键对应的模式选择，当前系统所在的模式（读取模式或者录入模式）。

当前时间的显示，实时显示当前时间，上面为当前日期，下面为时间。

指纹录入与读取状态的显示：

在读取模式下，显示指纹正确与否，指纹正确时提示指纹所对应的工号，错误则提示请重新录入指纹。

在录入指纹模式下提示请输入工号，每输入一个工号屏幕便会显示输入的数字，输入3位工号后会提示请录入指纹，录入指纹成功后会显示保存成功，失败显示保存失败，然后自动回到输入工号的界面。

在删除指纹库模式下，若删除指纹库成功，屏幕显示删除指纹库成功，过1s左右的延时后退回到读取模式。

在屏幕的最下面是用来提示网络的连接状态与3G模块与单片机连接的情况，在网络初始化的一开始显示AT init，如果单片机与3G模块是正常连接的，显示AT OK，当开发板上的NET灯快闪时，表示已成功打开3G网络，可以往上位机发送数据了。

2.2 相关提示灯设计

本系统主要的提示灯有三个

DS3 当开机时，DS3灯常亮

NET灯：网络状态指示灯，当此灯快闪是，代表网络已打开

DS4 指示指纹模块与单片是否握手成功，如果握手成功，DS4灯常亮，如果握手失败，DS4亮2s后灭，此时需要检查指纹模块是否与单片机连接成功，指纹模块电源有无接对，RX TX端是否正确连接到单片机串口的TX RX端

2.3通信格式与上位机的设计

在系统获取到打卡信息后，需要把打卡信息发送给上位机从而实现实时考勤的功能，而在发送的信息上，考勤系统发送的格式要与上位机接收的格式一致，才能正常实现考勤的功能

根据上位机数据接收的设置，设定了如下的发送格式

sn;msgType;devID;staffID;time;status

sn代表打卡条目序列号，每次从考勤系统发送给上位机的sn号应该不同，从而区分不同的打卡条目。

msgType 代表消息的种类，在开机时，发送1，代表设备登录，在打卡时发送2，代表有人打卡

devID 代表设备的序列号，设置为1，对应上位机的设备ID

staffID 代表职员的工号，由四位数组成，范围是0000-0999，对应上位机的员工ID

time 代表打卡信息发送的时间

status 代表设备的运行状态，在线为1，离线为0，因为本系统是用直接用按钮开关控制设备的开关机，所以status默认为1

上位机主要实现对连接设备的管理，公司人员的管理，考勤记录的显示与导出的功能。一个上位机可以对应多个考勤机，在系统使用前，先通过主界面员工管理的功能去添加与删除员工信息，员工的信息有工号，姓名，性别，部门，当设备上线后，考勤机向上位机发送设备登录命令，软件的考勤日志中显示设备上线时间和设备ID XXX已上线，提示有设备已上线，同时在设备列表中显示该设备，我们可以通过点击设备管理中的删除设备来管理连接的考勤机，当设备上线后，我们就可以接收由考勤系统发送的打卡信息，当有人打卡时，显示打卡时间与员工IDXXXX 已签到。这时，可以通过设备管理中的显示记录功能来查看考勤记录，考勤记录有序号，工号，姓名，时间四项内容。可以通过设备管理中的导出记录导出考勤记录，导出格式为TXT格式。

开机后，单片机向3G模块发送AT指令，判断单片机是否与模块正常连接，接收到ok后单片机再向3G模块发送开启网络请求，本系统与上位机传输用的协议是UDP，开启UDP连接，然后再根据发送的字节发送数据给上位机。

2.4键盘控制的设计

本设计用到的是矩阵键盘，我们主要用到的键是数字键和ABC功能键，其他键暂时没有用到，A键代表读取模式 ，B键代表录入模式， C键代表删除指纹库模式，数字键主要用于录入模式时工号的输入

2.5 时钟的设计

本设计通过STM32自带的RTC实时时钟单元提供时钟功能， 显示方式为：年-月-日

时：分：秒

2.6指纹模块的功能设计

在读取模式中，指纹模块不断进行指纹的扫描，判断是否有人按压指纹，如果有人按压指纹，与flash中指纹库中的指纹特征进行比较，读取相对应的指纹号，显示在屏幕上，并实时通过3G模块上传至上位机。

在录入模式中，先输入工号，输入三位数工号后，指纹模块进行指纹的扫描，这里做了超时的设置，如果在一定的时间内没有指纹录入，将会自动跳回到输入工号的模式，指纹录入成功后，指纹特征文件会储存在指纹模块相对应指纹号的flash空间内。

在删除模式中，单片机通过发送删除指纹库指令给指纹模块，指纹识别模块中的flash保存的指纹模板清空。

Main函数：

#include "stm32f10x.h"

#include "delay.h"

#include "usart.h"

#include "GPRS.h"

#include "GUI.h"

#include "Lcd_Driver.h"

#include "key.h"

#include "timer.h"

#include "led.h"

#include "Lcd_Display.h"

#include "fingerprint.h"

#include "keyboard.h"

#include "rtc.h"

#include "numchange.h"

#include "stdlib.h"

/********************************主函数**********************************************/

int main(void)

{

unsigned int sn,msgTypeStart=1,msgTypeDoing=2,devID=1;

int status=1;

u8 InputNum[20]={'\0'};

u8 Inputcout;

    SystemInit(); //System init.

    delay_init(72);//Delay init.

NVIC_Configuration();  

USART1_Config();

    uart2_init(9600);

uart3_init(9600);             

LED_Init();                                                       //DS4LED灯初始化

Keyboard_RCCInit();                                               //矩阵键盘时钟使能

Rtc_Init();       //时钟初始化，PWR,BKP时钟使能,NVIC设置，RCC设置，秒中断中断服务函数

Lcd_Display_Init();                                          //屏幕显示初始化与开机画面

GPRS_INT();                                                     //3G模块初始化

GPRS_TEST();

TIM3_Int_Init(200,7199);                       //10Khz的计数频率，计数到200为20ms

/*******初始化发送数据给上位机******/

Time_Show();                                                     //读出时间

ChangeDateformat();                                 //改变时间格式int->char，便于数据传输

srand(time_now.tm_sec+time_now.tm_min);                     //使用时间的秒+分钟做时间种子

    sn=rand()%900000+100000;                                     //随机生成6位数的序列号

delay_ms(1000);

delay_ms(1000);

delay_ms(1000);

delay_ms(1000);

delay_ms(1000);

printf("AT+UDPSEND=37,\"61.174.40.245\",28176\r\n");                //发送37字节请求，

delay_ms(200);

printf("%d;%d;%d;%s;%s-%s-%s %s:%s:%s;%d\x1a",             //发送数据 x1a发送符号ctrl+Z 

sn,msgTypeStart,devID,SearNumb,YearNumb,MonthNumb, DayNumb,HourNumb,MinNumb,SecNumb,

    status);

delay_ms(100);

/**************************************************************************************/

if( 1==VefPSW() )                 //如果传感器握手成功，DS4长亮，握手失败，DS4亮2s后灭

{

  GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2);}

else

{

GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2);

  delay_ms(2000);

  GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2);

}

  while(1)

  {

  Time_Show();                                                 //时间显示

/*****************录入指纹模式modeflag == 1*******************************************/

    if( modeflag == 1 )                                  //modeflag == 1为录入指纹模式

{

for(Inputcout=0;Inputcout<3;Inputcout++)               //循环,清零，当按了功能键后InputNum[]会有记录，此时需要清零

InputNum[Inputcout]=0;

Gui_DrawFont_GBK16(16,180,RED,GRAY0,"录入模式   请输入工号:");

for(Inputcout=0;Inputcout<3;)                         //循环，每次输入1个数字就在屏幕显示，并储存在InputNum[Inputcout]中，每当按了非数字键，跳出循环

{

    if(KEY_Inputflag==1)                          //使用if...while...语句，防止重复扫描

  {

         while(KEY_Inputflag==1);        if(KEY_Input=='#'||KEY_Input=='*'||KEY_Input=='A'||KEY_Input=='B'||KEY_Input=='C'||KEY_Input=='D') //如果按了功能键，清零

{

for(Inputcout=0;Inputcout<3;Inputcout++)

InputNum[Inputcout]=0;

break;

}

InputNum[Inputcout]=KEY_Input;                     //输入键值保存在InputNum[Inputcout]中

if(Inputcout==0)

Gui_DrawFont_GBK16(190,180,RED,GRAY0,&InputNum[Inputcout]);//屏幕显示输入值

if(Inputcout==1)

Gui_DrawFont_GBK16(200,180,RED,GRAY0,&InputNum[Inputcout]);

if(Inputcout==2)

Gui_DrawFont_GBK16(210,180,RED,GRAY0,&InputNum[Inputcout]);

Inputcout++;

}

}

SaveNumber=((InputNum[0]-48)*100)+((InputNum[1]-48)*10)+(InputNum[2]-48);  //保存，ASCII码-48为数字，转换成SaveNumber

Gui_DrawFont_GBK16(16,180,RED,GRAY0,"                              ");  //清屏

  Gui_DrawFont_GBK16(16,180,RED,GRAY0,"录入模式   请录入指纹");

  if( SaveNumber<1000 )                   //如果SaveNumber小于1000

  {

     if(enroll()==1)                     //采集两次，生成1个指纹模板成功  

  {

   if(savefingure(SaveNumber)==1)            //保存也成功

    {

delay_ms(100);

Gui_DrawFont_GBK16(16,200,RED,GRAY0,"                         ");

Gui_DrawFont_GBK16(16,200,RED,GRAY0,"保存成功");               //显示保存成功

delay_ms(800);

 Gui_DrawFont_GBK16(16,200,RED,GRAY0,"                   “ );//清屏

}

  }

  else

  {

delay_ms(100);

Gui_DrawFont_GBK16(16,180,RED,GRAY0,"                             ");  //清屏

Gui_DrawFont_GBK16(16,200,RED,GRAY0,"                             ");

Gui_DrawFont_GBK16(16,200,RED,GRAY0,"保存失败");

delay_ms(800);

Gui_DrawFont_GBK16(16,200,RED,GRAY0,"                             ");

  }

  }

}

/***************************************END***************************************/

/*****************************识别模式modeflag==0*********************************/

if( modeflag==0 )                                                                 //modeflag为识别模式

{

Gui_DrawFont_GBK16(16,200,RED,GRAY0,"                          ");

Gui_DrawFont_GBK16(80,180,RED,GRAY0,"                          ");

        Gui_DrawFont_GBK16(16,180,RED,GRAY0,"读取模式");    //显示读取模式

    searchnum = search();                                  //搜索指纹号

  if(searchnum>=1 && searchnum<= 1000 )                   //指纹号有效

  {

    numshow(searchnum);              //显示搜索到的指纹 显示工号 800ms

    ChangeDateformat();        //把int格式转成字符串格式，便于网络传输

        srand(time_now.tm_sec+time_now.tm_min);           //设置随机种子

sn=rand()%900000+100000;        //生成6为的随机数

delay_ms(1000);

printf("AT+UDPSEND=37,\"61.174.40.245\",28176\r\n");                                      

        delay_ms(200);

printf("%d;%d;%d;%s;%s-%s-%s %s:%s:%s;%d\x1a",                   //发送数据

      sn, msgTypeDoing,devID,SearNumb,YearNumb,MonthNumb, DayNumb,HourNumb,MinNumb,

      SecNumb,status);

   delay_ms(100);

  }

  if(searchnum == 65535)                             //识别指纹失败

  {

Gui_DrawFont_GBK16(16,220,RED,GRAY0,"                      ");

Gui_DrawFont_GBK16(16,200,RED,GRAY0,"请重新识别");

delay_ms(800);

  }

}

/*****************************************END****************************************/

/**********************************删除指纹库*****************************************/    if(clearallflag==1)

{

clearallflag=0;

Clear_All();                         //清除所有指纹

SaveNumber=0;                                                        

Gui_DrawFont_GBK16(16,180,RED,GRAY0,"                         ");

Gui_DrawFont_GBK16(16,200,RED,GRAY0,"                         ");

Gui_DrawFont_GBK16(16,220,RED,GRAY0,"                         ");

Gui_DrawFont_GBK16(16,180,RED,GRAY0,"删除指纹库成功");

delay_ms(800);

Gui_DrawFont_GBK16(16,180,RED,GRAY0,"                         ");

modeflag=0;                              //进入录入指纹模式

}

/********************END*************************************************************/

   }

 }

/************************END OF MAIN************************************************/

/***************3G模块初始化程序*****************************************************/

void GPRS_INT(void)//GPRS初始化

 {

     Send_AT();//AT联机测试，发送AT

}

void Send_AT(void)

{

u8 *p,i=10; //

while(i--) //测试10次，在某一次成功就退出

 {  Gui_DrawFont_GBK16(16,280,BLUE,GRAY0,"AT init");

     CLR_RBUF1();

     SendToGsm(AT,2);  //发送"AT"

     Send_DA();//回车符0x0d 0x0a

     delay_ms(100);delay_ms(100);  delay_ms(100);delay_ms(100);

     p=mystrstr(sci1_rbuf,"OK");   //接收到的数据存在RsBuf,确认是否收到OK

     if(p!=NULL) //接收到"OK"  

 {

 printf("AT OK");

Gui_DrawFont_GBK16(16,300,BLUE,GRAY0,"AT OK");

break;

 }

 }

void GPRS_TEST(void)                           //开启网络

{

  delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);

delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);//等待开机初始化

  OPEN_NET();

  delay_ms(200);

}

void OPEN_NET(void)

{

u8 *p,a=5; //

while(a--) //测试5次，在某一次成功就退出

 {

     CLR_RBUF1();

   Gui_DrawFont_GBK16(16,280,BLUE,GRAY0,"                   ");

   Gui_DrawFont_GBK16(16,300,BLUE,GRAY0,"                   ");

 SendToGsm(AT,3);    //"AT+"

printf("NETOPEN=\"%s\",%s",modetbl[1],PROT1);  

Send_DA();//回车符//设置短消息模式 1 TEXT

  delay_ms(1500);

    p=mystrstr(sci1_rbuf,"OK");   //接收到的数据存在sci1_rbuf

    if(p!=NULL)

{

Gui_DrawFont_GBK16(16,300,BLUE,GRAY0,"OPEN_NET ok");

break;//接收到"OK"

}

 }

}

/**********************************************************************************/

/**************通用定时器3中断服务函数********************************************/

void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断

{

if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET)  //检查TIM3更新中断发生与否

{

TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);  //清除TIMx更新中断标志

// KEY_Scan();

Keyboard_Timerscan();     //每次TIM3中断扫描一次键盘，得到键值，读出KEY_Input

Mode_scan();             //每次TIM3中断扫描一次模式，读出响应的modeflag,clearallflag

clk0++;                  //clk0++，防止指纹模块超时

}

}

/*************************************************************************************/

/**************************时间相关函数***********************************************/

void Time_Show(void)                         //时间显示函数

{

u32 CurrenTime = 0;

if(TimeDisplay)

{   

/* 读出当前RTC计数值（UNIX时间格式） */

CurrenTime = Time_GetUnixTime();         

/* 将UNIX时间格式转换为标准系统时间格式 */

time_now = Time_ConvUnixToCalendar(CurrenTime);     

Yearshow(time_now.tm_year);

    Monthshow(time_now.tm_mon);

Dayshow(time_now.tm_mday);

Hourshow(time_now.tm_hour);

Minshow(time_now.tm_min);

Secshow(time_now.tm_sec);

TimeDisplay = 0;

}

}

void RTC_IRQHandler(void)                   //RTC秒中断服务函数

{

if(RTC_GetITStatus(RTC_IT_SEC) != RESET)

   {

     /* 清除 RTC 秒中断 */

     RTC_ClearITPendingBit(RTC_IT_SEC);

     /* 更新时间显示标志位 */

     TimeDisplay = 1;

}

}

void Yearshow(int num)    //把int数字成数组以便显示,+0x30代表是+48，ASCII码

  {

unsigned char str[5] = {0};

str[0] = num/1000 + 0x30;

str[1] = num%1000/100 + 0x30;

str[2] = num%100/10 + 0x30;

str[3] = num%10 + 0x30;

str[4] = '\0';

Gui_DrawFont_GBK16(106,240,RED,GRAY0,str);

   }

void ChangeDateformat(void)                          //使年月日时分秒从int>char,便于数据传输

{

YearNumbf(time_now.tm_year);

MonthNumbf(time_now.tm_mon);

    DayNumbf(time_now.tm_mday);

    HourNumbf(time_now.tm_hour);

MinNumbf(time_now.tm_min);

SecNumbf(time_now.tm_sec);

SearNumbf(SearchNumber);

}

struct tm {                                           //时间戳中时间变量（年月日时分秒）的定义

    int tm_sec;   /* seconds after the minute, 0 to 60

                     (0 - 60 allows for the occasional leap second) */

    int tm_min;   /* minutes after the hour, 0 to 59 */

    int tm_hour;  /* hours since midnight, 0 to 23 */

    int tm_mday;  /* day of the month, 1 to 31 */

    int tm_mon;   /* months since January, 0 to 11 */

    int tm_year;  /* years since 1900 */

    int tm_wday;  /* days since Sunday, 0 to 6 */

    int tm_yday;  /* days since January 1, 0 to 365 */

    int tm_isdst; /* Daylight Savings Time flag */

    union {       /* ABI-required extra fields, in a variety of types */

        struct {

            int __extra_1, __extra_2;

        };

        struct {

            long __extra_1_long, __extra_2_long;

        };

        struct {

            char *__extra_1_cptr, *__extra_2_cptr;

        };

        struct {

            void *__extra_1_vptr, *__extra_2_vptr;

        };

    };

};

/**************************************************************************************/

/***************************指纹模块相关程序*******************************************/

unsigned char VefPSW(void)//验证设备握手口令,成功返回1     

{

  unsigned char count=0;

while (1)

    {

      if(Command(VPWD,20) && (FifoNumber==11) && (FIFO[9]==0x00))  //Command函数的含义为向指纹模块发送VPWD对应的AT指令，并设置超时时间为20

{

  return(1);

}

      count++;

       if (count>=3)//如果不成功，再验证一次，如果3次不成功，返回失败

        {  

            return(0);   

      }

}

}

void Clear_All(void) //清空指纹库   

{    

      delay_ms(200);

  Command(DELE_all,50); //清空指纹库    

}

unsigned char ImgProcess(unsigned char BUFID)  //发获取图像并生成特征文件，存入BUFID中//输入参数为缓冲区号  

{

    if(Command(GIMG,89) && (FifoNumber==11) && (FIFO[9]==0x00))  

    {

if(BUFID==1)      

{      

        if(Command(GENT1,60) && (FifoNumber==11) && (FIFO[9]==0x00))  

         {      

return 1;

}  

         else

         {

      return 0;

          }

 }

else if(BUFID==2)

{

   if(Command(GENT2,60) && (FifoNumber==11) && (FIFO[9]==0x00))  

         {    

return 1;

}  

         else

         {

      return 0;

          }  

}

    }

    else

    {

      return 0;       

    }

return 0;            

}

unsigned int Searchfinger(void)//搜索指纹(发送搜索命令、以及根据返回值确定是否存在)        

{  

    if(Command(SEAT,60) && (FifoNumber==15) && (FIFO[9]==0x00) )  

    {

SearchNumber = FIFO[10]*256 + FIFO[11];//搜索到的页码,从而判断是几号指纹

    return 1;

}     

    else             

    {

        return 0;

    }  

}

unsigned int search(void)//搜索指纹

{

  unsigned char SearchBuf=0,i=0;

   while (i<4)

    {

      if (ImgProcess(1)==1)//首先读入一次指纹  

        {

         SearchBuf = Searchfinger();//进行指纹比对，如果搜索到，返回搜索到的指纹序号

         if(SearchBuf==1)

         {

          return SearchNumber;

         }

         else

{

   return 65535;//表示搜索到的指纹不正确

}     

        }

  i++;

    }

   return 0;

}

unsigned char savefingure(unsigned int ID)//保存指纹

{

 unsigned char i=0;

 unsigned int sum = 0;

     for (i=0;i<16;i++) //保存指纹信息 16代表16个十六进制指令

 {

FIFO[i]=STOR[i];

 }

 FIFO[12]=ID/256;

     FIFO[13]=ID%256; //把指纹模板存放的PAGE_ID也就是FLASH的位置

 //现在开始计算校验和 由于第一个字节（数组地址0）存放的是这个命令长度，所以要注意位置

     for (i=7;i<14;i++)

 {

   sum= sum + FIFO[i];

 }

 FIFO[14]=sum/256; //校验和

     FIFO[15]=sum%256; //校验和

     if (Command(FIFO,70)==1)//此处进行存放指纹模板的命令

 {

   return(1);

 }

     else

 {

   return(0);//不成功返回0

 }

}

unsigned char enroll(void) //采集两次指纹，生成1个 指纹模板

{

  unsigned char temp=0,count=0;

   while(1)

   {

     temp=ImgProcess(1); //生成特征1    

     if (temp==1)//生成特征文件成功             

       {          

         //采集第一个特征成功

    count=0;  

delay_ms(100);

    break;

        }

      else                   

        {

         if (temp==0)//采集指纹没有成功

           {

count++;

             if (count>=40)//如果采集了40次，还不成功，直接采集失败，直接退出enroll函数－－－－返回0  

return(0);

            }

        }

    }

delay_ms(2000);//延时2S开始采集下一个特征

//开始采集第二个特征

  while(1)

   {

     temp=ImgProcess(2); //生成特征2    

     if (temp==1)//生成特征文件2成功

       {

        if( (Command(MERG,40)==1) && (FifoNumber==11) && (FIFO[9]==0x00)  ) //合并成功返回1

{

 return(1);

}

else

{

   return(0);

}  

        }

       else      

        {

         if (temp==1)//采集指纹没有成功

         {

count++;

if (count>=25)

return(0);

         }

      }

    }

}

/**************************************************************************************/

/**********************按键相关函数****************************************************/

void Keyboard_Timerscan(void) //定时器扫描

{

u8 KEY=0;        //当前键盘代码

KEY = Keyboard_Scan( );  //得到键值字符

if(KEY ==0 && KEY_record==0)   //F=0.无按下

{

KEY_Inputflag=0;

KEY_Input = 0;

}

if(KEY != KEY_record)       //有按键变化

{

if(KEY_record ==0&&KEY!=0) //F=1.从松开>按下的变化

{

KEY_Inputflag=1 ;  //调用函数是等待变化

KEY_Input = KEY;/* */  //这里可以设置0（通常松开再读取）

}

if(KEY_record !=0&&KEY==0) //F=2.从按下>松开的变化

{

KEY_Inputflag=2 ;   //按下后松开

KEY_Input = KEY_record;    //需要读取按键，不能KEY_Input = KEY，因为KEY已经=0

}

KEY_record = KEY;     //记录下键值，防止长按导致连续输入

}

}

void Mode_scan(void)  //定时器中断键盘扫描，记录到标志位

{

if(KEY_Inputflag==2)

{

/*识别模式*/

if(KEY_Input=='A')  //当按下A

{

modeflag=0;

 KEY_Inputflag=0;

}

/*录入模式*/

if(KEY_Input=='B')  //当按下B

{  

modeflag=1;

KEY_Inputflag=0;

}

//清除所有指纹模式

if(KEY_Input=='C')  //当按下C

{

  clearallflag=1;

  KEY_Inputflag=0;

}

/***************************************************************************************/