摘? 要: 介紹一種基于新型自動(dòng)識(shí)別芯片iButtonTM的單位考勤系統(tǒng)——識(shí)讀器的硬件結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原理,，并給出了系統(tǒng)的工作過(guò)程,。
關(guān)鍵詞: 識(shí)讀器 自動(dòng)識(shí)別芯片iButtonTM? 考勤
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隨著郵政事業(yè)的飛速發(fā)展,，郵政網(wǎng)絡(luò)遍布鄉(xiāng)村,。因而,，對(duì)郵政職工工作情況的考勤,，則是一件很困難的事情,。近年來(lái),，世界發(fā)達(dá)國(guó)家相繼推出對(duì)于這種區(qū)域分散廣,、地域偏僻、操作和監(jiān)督管理困難的領(lǐng)域?qū)嵤┍O(jiān)督的考勤系統(tǒng),。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上,，單位考勤系統(tǒng)多采用IC卡識(shí)別技術(shù)，系統(tǒng)通過(guò)IC卡記錄被考勤人員的工作情況,，用單片機(jī)進(jìn)行管理,。考慮到郵政管理系統(tǒng)的特殊性，用傳統(tǒng)思想研制的考勤系統(tǒng)難以滿足需要,。一種基于新型自動(dòng)識(shí)別芯片iButtonTM的考勤系統(tǒng)就是因此而設(shè)計(jì)的,。
1 iButtonTM簡(jiǎn)介
iButtonTM是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的自動(dòng)識(shí)別芯片。它采用不銹鋼殼封裝,，與IC卡,、磁卡相比，iButtonTM更適宜于在惡劣環(huán)境下工作,，而且接口簡(jiǎn)單,，可靠性更高。iButtonTM內(nèi)部數(shù)據(jù)接口如圖1所示,。
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iButtonTM具有以下主要特征:
(1)接口簡(jiǎn)單,。只有一根地線和一根數(shù)據(jù)線，操作時(shí),，從數(shù)據(jù)線上竊取能量,，或從嵌入的鋰電池里獲取能量。
(2)每個(gè)iButtonTM都有一個(gè)唯一的識(shí)別碼,。該識(shí)別碼在產(chǎn)品出廠時(shí),，由廠家寫入。其內(nèi)部識(shí)別碼具有8個(gè)字節(jié),，第一個(gè)字節(jié)是家族碼,，后面跟著6個(gè)字節(jié)的唯一串行碼，用以區(qū)分同一家族中不同的iButtonTM,，最后一個(gè)字節(jié)是CRC校驗(yàn)碼,。
(3)通過(guò)一線協(xié)議，采用內(nèi)部自定時(shí)邏輯,，在離散的時(shí)間片上完成命令和數(shù)據(jù)的傳送,。
2 識(shí)讀器的工作原理
基于IC卡的一般考勤系統(tǒng)，在考勤機(jī)上留有IC卡槽,，工作人員使用IC卡接受考勤時(shí),，必須將IC卡插入考勤機(jī)的卡槽中，考勤機(jī)為其提供+5V工作電壓,。CPU通過(guò)控制IC卡上的CLK時(shí)鐘輸入端和I/O引腳,，按照IC卡的讀寫時(shí)序，完成對(duì)IC卡的讀寫操作,。這種考勤系統(tǒng)適宜于考勤機(jī)固定,、IC卡流動(dòng)的場(chǎng)合。而對(duì)于郵政系統(tǒng)中郵政職工的考勤,，基于IC卡的考勤系統(tǒng)顯得力不從心,。因?yàn)橐粋€(gè)郵政職工要管理多個(gè)郵箱,，這些郵箱分布區(qū)域廣。要求考勤機(jī)能夠記錄每個(gè)職工每天開取郵箱的時(shí)間,，沿用老式IC卡考勤系統(tǒng),，顯然是不切實(shí)際的。
美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)一種新型自動(dòng)識(shí)別芯片iButtonTM,，它的封裝形式非常適宜于惡劣環(huán)境下的操作,，接口又簡(jiǎn)單，所以我們?cè)陂_發(fā)郵政系統(tǒng)單位考勤系統(tǒng)時(shí),，選用了DS1990A為自動(dòng)識(shí)別芯片,。
在新型考勤系統(tǒng)中，將iButtonTM固定在郵箱中,。職工開取郵箱時(shí),，手持識(shí)讀器，用識(shí)讀器主動(dòng)碰觸iButtonTM,。當(dāng)識(shí)讀器確定已經(jīng)和iButtonTM接觸上時(shí),，便在一線總線上完成命令和數(shù)據(jù)的傳送，識(shí)讀器將該職工開取該郵箱的時(shí)間記入識(shí)讀器,。一定時(shí)間以后,，再將識(shí)讀器中記錄的考勤結(jié)果通過(guò)傳送接口送往微機(jī)，供考核人員考查,。
3 硬件結(jié)構(gòu)與原理
識(shí)讀器原理如圖2所示,。因?yàn)樽R(shí)讀器采用電池供電，而且要求識(shí)讀器的體積小,，便于攜帶,，所以在設(shè)計(jì)識(shí)讀器時(shí)，要盡可能選取功耗低,、體積小,、集成度高的器件。
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基于上述考慮,，在該電路中,，CPU采用DALLAS公司生產(chǎn)的DS5002。該單片機(jī)指令集與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8051兼容;在字節(jié)寬總線上可獲得64K程序區(qū)和64K數(shù)據(jù)區(qū);它具有鋰電池后備功能,，在無(wú)電源的情況下，依靠鋰后備電池提供+3V電壓來(lái)維持SRAM中的數(shù)據(jù),，保持時(shí)間可達(dá)十年之久,。另外，該單片機(jī)還有較強(qiáng)的電源管理功能,，能提供掉電復(fù)位,、電源不足報(bào)警中斷,，可自動(dòng)完成電源和后備電池的切換工作。同時(shí),，還能夠在系統(tǒng)編程,，使用起來(lái)非常方便。
存儲(chǔ)器芯片選用東芝的M5M51008CVP,。該存儲(chǔ)器芯片容量為128K,，采用CMOS工藝，具有高可靠性,、高密度,、低功耗等特性。數(shù)據(jù)保持電壓2V,，保持電流0.1μA(VCC=3.0V),，非常適宜于電池后備的應(yīng)用場(chǎng)合。
采用DS1302時(shí)鐘芯片作為系統(tǒng)時(shí)鐘,。該芯片可提供系統(tǒng)的年,、月、日,、時(shí),、分、秒等時(shí)間參數(shù),，電壓工作范圍在+2.5V～+5.5V之間,，且具有簡(jiǎn)單的3線串行接口。電壓在2.5V時(shí)耗電小于300nA,。
采用9V電池為系統(tǒng)提供電源,，它通過(guò)DC-DC模塊為單片機(jī)提供+5V工作電壓。我們選用的DC-DC芯片在100μA負(fù)載時(shí)僅需15μA的靜電流,，非常適合于電池供電系統(tǒng),。
系統(tǒng)平時(shí)處于斷電狀態(tài)，功耗接近于0,，當(dāng)識(shí)讀器與iButtonTM接觸時(shí),，iButtonTM將識(shí)讀器數(shù)據(jù)線上的高電平拉為低電平，使系統(tǒng)上電復(fù)位,，開始工作,。當(dāng)識(shí)讀器已經(jīng)確定和iButtonTM接觸上時(shí)，便按照一線協(xié)議開始對(duì)iButtonTM操作,，讀取iButtonTM的識(shí)別碼,，并從DS1302中讀取當(dāng)前的時(shí)間，將識(shí)別碼和時(shí)間存儲(chǔ)于SRAM中,，之后系統(tǒng)自動(dòng)斷電,。在系統(tǒng)工作過(guò)程中,，若VCC≤VPFW(VPFW的典型值為4.31V)，即當(dāng)電源電壓不夠時(shí),，DS5002會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警中斷,，以提醒用戶及時(shí)更換電池。在系統(tǒng)斷電時(shí),，由備用電池保護(hù)存放在SRAM中的程序和數(shù)據(jù),，并為系統(tǒng)時(shí)鐘芯片DS1302提供+3V工作電壓。
4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程如圖3所示,。
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本設(shè)備是使用新型自動(dòng)識(shí)別芯片的考勤系統(tǒng),，因?yàn)樽詣?dòng)識(shí)別芯片iButtonTM具有IC卡所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，所以其市場(chǎng)發(fā)展前景十分廣闊,，本例只是它眾多實(shí)例中的一個(gè),。
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參考文獻(xiàn)
1 DALLAS SEMICONDUCTOR.Application Note Book，1997-1998
2 DALL SEMICONDUTOR.Secure Microcontroller Data Book,，1997-1998
3 關(guān)德新,，馮文全.單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè)(電源器件分冊(cè)).北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1998.6