ＩＢＵＴＴＯＮ为核心的低功耗考勤系统

郭志强

摘要 阐述以美国德州电子公司的ibutton器件DS1990A为核心,以MSP430为单片机,通过低功耗LCD,实现数字显示,并通过计算机串口实现数据上传,配合计算机软件,完成一个完整的考勤系统。

关键词 iButton;MSP430单片机;串行通讯;计算机软件;考勤系统

中图分类号 TP274文献标识码 B文章编号 1674-6708(2009)05-0059-02

0引言

在现代企业中,考勤系统成为其必不可缺的一个组成部分,许多企业以其作为对员工考核,评比的依据。因此,如何正确合理的选择一套合理稳定的考勤系统成为许多企业管理者重要的工作。作者通过多年工作经验,对当前比较流行的几种考勤工作方式进行了筛选,通过对他们从准确度、保密性、使用寿命等多方面因素进行比较,选出了较为合适的工作方式,配合MSP430单片机系统的低功耗特性实现了准确且保密的考勤系统,并由计算机实现数据整理、查询、修改等功能。

1 iButton简介

iButton是一种坚固的数据载体,可作为自动识别系统的电子注册号。数据通过1-Wire(R) 协议传输,只需要一条信号引线和一个地回路。每个iButton内包含工厂刻入的唯一 64 位注册号,可绝对跟踪。坚固耐用的不锈钢iButton封装具有极强的环工厂刻入的 64位注册号确保正确无误的器件选择环境适应能力,可防尘、防潮、防震。这种紧凑的纽扣外形使其自动对准相应的探测头,易于人工操作。

2 器件介绍

2.1 MSP430单片机简介

在当今世界,能源问题已经是摆在世界各国面前的头等大事,因此,如何节约能源、如何充分利用能源,成为每个科学技术人员都必须面对的重要问题。针对过去的51系列单片机速度慢,能耗高等问题,美国德州电子公司(TI)研制出了MSP430系列单片机,其主要优点为低功耗(最低休眠工作电流0.1uA),速度快(单指令周期运行,最高速度达8m,内部资源丰富(内建USART/SPI WATCHDOG TIME等内部模块)等优势,成为节能型电子工业产品设计的首选。

2.2 iBUTTON器件选择

选择Maxim的DS1991,这是一种进行读/写操作的数据载体,它有3个独立的电子密钥,提供1 152位安全、非易失存储器。每个密钥分区包括384位,具有独立的64位密码和公共识别区,可靠保证了数据的安全性。

2.3电源芯片选择

采用MAXIM8881,此芯片能在低耗电3.5uA情况下实现最大200mA电流输出,是低功耗产品中DC/DC芯片的理想选择

2.4接口芯片

RS-232芯片采用MAXIM3221。

2.5显示方式设定

采用太阳人公司出品sms0814B系列低功耗LCD,工作电流仅为8uA,且显示位数有8位,足够显示各种数据。

2.6编程语言选择

在本系统的设计中,针对所选单片机芯片,笔者选择了IAR公司的C语言编译系统:IAR 系统嵌入式Workbench,是一种用于开发应用各种不同的目标处理器的灵活的集成环境,它提供一个方便的窗口界面用于迅速的开发和调试。嵌入式Workbench 支持多种不同的目标处理器,用户用不同的目标处理器开发的工程Projects,可以在工程的基础上逐个规定目标工程。它的主要特点是:通用性强,可在Windows95 Windows NT 或Windows3.11 下运行;分层的项目Project 表示,直观的用户界面利用了Windows 的优点,使程序设计者方便的进行调试;只在必须时使用Make,不会带来多余的操作,以占用更多的计算机时;实用重新编译程序重新汇编程序和连接文件,方便用户使用;嵌入式Workbench 工具和编辑器的全集成;支持阻滞和跌荡;全面的超文本帮助,界面友好。

2.7程序设计

在通讯程序设计之前,首先应制定所需的通讯协议。针对本系统设计,设定iButton设备通讯为下行通讯,与计算机通讯为上行通讯。通讯协议如下:

上行:

计算机发送命令:

0x7A 0x0A 0xFF

下行:

单片机系统响应:

0x6B0x0B dd dd dd dd dd dd dd dd dd dd 0x0EE

其中dd为单片机上串数据,均为十进制ASCII码

(-12.5=0x30 0x30 0x30 0x30 0x30 0x2D 0x31 0x32 0x35 0x30 既所有数据均转化为10位数据,整数位不足8位的前面补0,小数位不足2位的,后面补0,遇负号补0x2D)

下行:为iButton接触时,产生中断并使单片机开始工作,按iButton的工作时序开始发送有效数据呼叫iButton器件,如果在规定的时间内ibutton器件可靠接触触点,单片机将能够可靠读取所需数据。

单片机发送命令:

xxxxxx

iButton响应:

yyyyyy

用户界面方面,由于MSP430单片机的中断源有限,只是P1,P2口可以作为中断源的输入,选用P1口作为按键的输入口,当有按键按下时,产生中断事件,单片机按中断号选择在lcd上显示的内容,用以提示客户是否通讯成功。

3结论

综上所述,在本设计中采用了MSP430单片机和DS1991构成的考勤系统,由于单片机本身的高速和低功耗特性及DS1991的抗干扰耐磨损特性,本系统相对于比较通用的纸卡是考勤机拥有了更多优点,特别适用于不方便交流供电及各种恶劣场合的考勤系统应用,能够在矿井下,油田附近等特殊工作场所得到广泛的应用。

参考文献

[1]Dallas Semiconductor Corporation. Book of DS19xx iButton Standards[M].

[2]胡大可.MSP430系列FLASH型超低功耗16位单片机[M].北京航空航天大学出版社.

[3]MSP430系列16位超低功耗单片机实践与系统设计[M].