生物识别考勤系统电路
生物识别技术是一种新兴的身份识别技术。生物识别是指基于生物特征（如指纹、虹膜、面部识别等）对个人进行自动识别。在本文中，提出了一种基于指纹的考勤系统。教育机构和工业中的考勤通常需要大量的纸质工作和时间。为了减少这些工作量，开发了一种使用指纹的自动考勤系统，我们也称其为生物识别考勤系统。我们已经学习过如何使用基于AVR微控制器的RFID考勤系统。在这里，我们将解释如何设计基于AVR微控制器的生物识别考勤系统电路。
1. 生物识别考勤系统电路原理
该电路的主要目的是记录考勤，并在需要时显示。
指纹识别的原理是基于“世界上没有两个人拥有完全相同的指纹”这一事实。这是因为每个人的DNA遗传编码不同。指纹模块通过指纹上的脊线和谷线来区分两根不同的手指。当输入指纹时，模块会通过某些算法记录脊线和谷线方向变化的特定点。在指纹模块内部，存在一个DSP处理器，用于实现和分析这些算法。
2. 电路的核心元件
电路的核心是指纹模块。当指纹匹配成功时，它会向控制器发送命令。微控制器从指纹模块接收这些命令，并使用内部的EEPROM存储考勤信息。键盘用于向控制器发送请求，例如注册新用户、保存考勤或退出操作。LCD显示屏用于显示与接收到的命令相关的信息。
3. 生物识别考勤系统电路图
4. 电路元件
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AVR微控制器开发板
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指纹模块R305
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键盘（4×3）
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ATmega8微控制器
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RS232串行电缆
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直流电池或适配器（12V，1A）
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16×2字母数字液晶显示屏
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单芯连接线
5. 生物识别考勤系统电路设计
在这里，我们使用了ATmega8微控制器，它属于AVR系列微控制器。它是一款8位微控制器，具有23个可编程输入输出引脚，8KB闪存，512字节EEPROM，1KB SRAM。
本项目中使用的生物识别模块是R305系列指纹模块，它支持USART通信协议。在本设计中，USART协议用于与微控制器通信。USART是通用同步和异步收发器（Universal Synchronous and Asynchronous Receiver and Transmitter）。该模块有四个引脚：
- Transmit（发送）
- Receive（接收）
- Vin（电源输入）
- GND（接地）
发送引脚连接到微控制器的接收引脚，接收引脚连接到微控制器的发送引脚。Vin接5V电压，GND接地。数据通过串行通信方式进行收发。
指纹处理包括两个步骤：
- 指纹注册（enrollment）
- 指纹匹配（matching）
在注册阶段，用户需要向模块提供两次相同的指纹图像，模块会检查两幅图像并生成模板图像（template），然后存储该模板。 在匹配阶段，1:1匹配时，输入指纹会与生成的模板图像进行比较，并返回确认信息；1:N匹配时，输入指纹会与库中所有图像进行比较，并返回匹配图像，同时生成匹配图像的页 面ID。
本项目中使用的键盘为4×3矩阵键盘，即四行三列。键盘的列连接到微控制器的PORT D引脚（PD5到PD7），行连接到微控制器的PORT C引脚（PC0到PC3）。
- 按键 1：用于考勤
- 按键 2：用于注册
- 按键 3：用于清除所有数据
液晶显示屏用于显示消息，接口连接到微控制器的PORT B。LCD以4位模式与微控制器连接：
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D4-D7 → PB0-PB3
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RS → PB4
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RW → PB5
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E（Enable）→ PB6
6. 基于指纹的考勤系统电路工作原理
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给AVR开发板上电。
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使用串行电缆将代码烧录到微控制器中。
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烧录过程中，确保滑动开关处于编程模式。
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烧录完成后，关闭电源并断开串行电缆。
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按照电路图连接所有元件。
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LCD会显示“Biometric Attendance System”。
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随后会显示“1.Attendance, 2.Save, 3.Clear”消息。
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按下键盘上的 1，将手指放在指纹模块上即可考勤。如果指纹未匹配，LCD会提示未匹配。
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如果要保存学号，按下 2，系统会提示输入学号并录入指纹。保存成功后，会显示“Saved”信息。
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如果需要再次注册，按下 1键，然后按 2键退出。
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如果需要清除数据，按下 3并输入密码。
7. 生物识别考勤系统电路的应用
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可用于教育机构
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可用于工业中的员工考勤
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可用于ATM的身份认证
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可用于门禁控制的指纹验证
8. 电路的局限性
- 存在被假指纹欺骗的风险
- 模块比较敏感，需小心操作