 你不知道的事-考勤机的保姆 |
2014-3-20 |
谈到单片机可能许多人会感到陌生，但是一提到考勤机就会恍然大悟，因为我们每天都在接触它，上班，下班，请假等等，我们都离不开它，提到这里就不能不说单片机了，因为这些强大的功能都离不开单片机的帮助。
它每时每刻又都在与人打交道。它的踪迹在每一个生活和生产的角落里都可以找到，比如我们的手机，红路灯，遥控器，电梯等。 近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入。本文着重介绍单片机在考勤机中的运用,简要介绍单片机的工作原理,并与PID,CPLD做简要比较,分析单片机在某些领域的不可替代性. 关键词:单片机,考勤机,应用 引言:随着电子信息技术的发展，特别是非接触IC卡技术的广泛应用，人们的日常生活变得方便快捷。目前，“一卡通”正在许多领域得到应用，如公共交通，医疗保险，教育行业。现大学校园“一卡通”已经得到了长足的发展。在图书馆，学校机房，校内食堂等场所，都可以用校园IC卡进行管理。本文讨论的智能 IC 卡考勤机是用于实际工作中对每个员工的出勤情况的统计，是企业事业单位人力资源管理的一项重要内容。智能 IC 卡考勤机能够智能的记录员工的出勤、缺席、迟到、早退次数，以此来更好的约束员工养成良好的出勤习惯。每个员工在一定时间内的出勤情况一目了然，方便了领导对员工出勤情况的统计。 单片机简介: 单片微机是单片微型计算机SCMC（single chip micro computer）的译名简称。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，特别适用于控制领域，故又称为微型控制器（MCU）。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口 （I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。单片机在全国的年产量已有100多亿片。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。单片机涉及范围广，几乎每一领域都能看到单片微机的应用。单片微机的应用带来了“智能化“，“傻瓜化”，使控制更灵活，设备更精确，并符合“绿色”电子的要求。 单片机在各个领域的应用 可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代.单片机技术使用范围广，目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。单片机广泛应用于导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 1. 在工业控制中的应用 2. 工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一，在测控系统、过程控制、机电一体化设备中主要利用单片机实现逻辑控制、数据采集、运算处理、数据通信等用途。单独使用单片机可以实现一些小规模的控制功能，作为底层检测、控制单元与上位计算机结合可以组成大规模工业自动化控制系统。特别在机电一体化技术中，单排年级的结构特点使其更容易发挥其集机械、微电子和计算机技术于一体的优势。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。 2.在智能仪器中的应用 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、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，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。 3.在家用电器中的应用 单片机功能完善、体积小、价格廉、易于嵌入，非常适合于对家用电器的控制。嵌入单片机的家用电器实现了智能化，是传统型家用电器的更新换代，现已广泛应用于洗衣机、空调、电视机、视盘机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种试听设备等。 4.在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等 5.在办公自动化设备中的应用 现在办公自动化设备中大多数嵌入了单片机控制核心。如打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机及电话等。通过单片机控制不但可以完成设备的基本功能，还可以实现与计算机之间的数据通信。 6.在商业营销设备中的应用 在商业营销系统中单片机已广泛应用于电子秤、收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等。 7.在医用设备领域中的应用 单片机在医疗设施及医用设备中的用途亦相当广泛，例如在医用呼吸机、各种分析仪、医疗监护仪、超声诊断设备及病床呼叫系统中都得到了实际应用。 8.在汽车电子产品中的应用 现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视器等装置中都离不开单片机。特别是采用现场总线的汽车控制系统中，以单片机担当核心的节点通过协调、高效的数据传送不仅完成了复杂的控制功能，而且简化了系统结构。 考勤机的发展历史
IC卡，又称“集成电路卡”、智能卡。英文名称“Integrated Circuit Card”或“Smart Card”,是法国人Roiand morono 于1974年发明的，将具有存储，加密及数据处理能力的集成电路芯片模块封装于和信用卡尺寸一样大小的塑料片基中，便构成了IC卡。 智能 IC 卡考勤机是用于实际工作中对每个员工的出勤情况的统计，是企业事业单位人力资源管理的一项重要内容。智能 IC 卡考勤机能够智能的记录员工的出勤、缺席、迟到、早退次数，以此来更好的约束员工养成良好的出勤习惯。每个员工在一定时间内的出勤情况一目了然，方便了领导对员工出勤情况的统计。 第一代是插卡式考勤机，70年代,逐渐代替了手工记录考勤,他是在一个金属制成的卡片上有规律的打上孔，然后用感光元件和光投影区别人的编号,8086处理器或者80286处理器。但金属片容易变形,造成了识别的误差.再加上分辨率的限制，这种考勤机在动辄几千人的煤矿中没有普遍推广。 第二代是条形码考勤机，在矿灯的光柱中利用光学原理投影出一个条形码的像,工人下井前用矿灯照射一下专门的考勤探头就可以考勤。这种方式方便快捷，我国最早下井用的就是这样的考勤机。但是矿灯毕竟是一种经常工作在恶劣环境中的器械，所以维修频繁，投影的走样是捆扰大家的一个难题.。 第三代是磁卡型考勤机，现在最为普遍的考勤机,像煤矿工人下井刷卡上井刷卡已经成了大家的习惯 第四代是生物身份识考勤机，是利用人的生物特征来识别的，这种考勤机只要人的一个手指、手撑、人脸放在放在或面向读头就可以识别了非常方便而且可以防止代打卡现象，提高管理制度 第五代是摄像考勤机、拍照考勤机，有效解决了生物识别对环境和使用人群的限制，智能卡管理和人工管理相结合，可有效适应于工厂、工矿企业等环境。 IC卡分两类：接触式IC卡和非接触式IC卡。进入市场近10年，未见主导品牌，零售价位从普通接触IC卡类型的1-2千元到高频非接触IC卡类型的 2000-10000元。主要优点是IC卡内可反复存储信息，适合考勤打卡、电子钥匙、扣款消费等一卡多用。尤其是非接触IC卡考勤机，同类型卡片在公共交通、大学校园等公众场合迅速推广一卡通应用后，其价位已从70-80元大幅度下降到可接收的20元之内，加之非接触、全密封、不易磨损、响应快、打卡头可在户外安装和使用，已成为深受市场欢迎的主流系列考勤机。接触卡考勤机缺点是卡和卡头触点易磨损，插卡头不适合户外安装和使用。非接触卡考勤机缺点是若遇到金属物安装环境，需安装配套的电磁屏蔽垫，会增加额外的安装成本。 考勤机的工作原理:现大多公司用的都是第三代磁卡型考勤机。每个员工拥有一张带有自己员工工号的IC 卡，上司如要查询一个员工一段时间内的出勤情况便可以输入要查询员工的号码。感应式IC、ID卡（员工卡）内部封装有特定频率感应线圈和芯片，且唯一对应一个数（卡号），感应IC、ID卡终端机是用来感应接收来自感应IC、ID卡上的数字信号并存贮的设备，也是外部动作设备（如电锁、电铃）的控制器，IC、ID卡终端机可以通过电脑进行设置，实现不同的功能。当员工持感应IC、ID卡在感应IC、ID卡终端机感应区晃动后，感应IC、ID卡的卡号和刷卡时间就被立即记录并存贮在终端机里，需要时可通过适当的通讯方式与电脑连接，将数据传送至电脑，然后通过各种不同的应用软件处理和统计，实现所需的考勤、门禁等应用管理报表和结果。智能IC 卡考勤机的显示可以采用并行连接和串口连接，并行口占用大量引脚，串口连接的好处为节省引脚。对应输入，显示输出系统采用了串口连接的方式， LED 数码管在平时可以显示年、月、日，在操作者查询出勤情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，这样可以记录每个员工一段时间的出勤状况的，方便统计。 单片机与其它器件的比较 PLC:PLC = Programmable logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分 PLC = Programmable Logic Controller，可编程控制器 另外PLC还有以下几个名称： PLC = Power Line Communication，电力线通信，即我们俗称的“电力线上网”。 PLC = Public Limited Company，公共有限公司，股票上市公司。 PLC = Power-line Carrier，输电线载波，电力线载波，电源线车。 PLC = Power Loading Control，动力负载控制。 PLC = Preparative Layer Chromatography，制备层色谱法。 PLC = Programming Language Committee，程序设计语言委员会[美]。 单片机：单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。PLC是一种产品，但这种产品有点特别，在没有下载控制程序之前，它不具备任何控制功能，也就是说，没有应用程序的PLC是毫无用处的。PLC实际上是专为工业环境使用的通用控制平台，它必须进行二次开发才能完成最终控制目的，因此，它还需程序编辑/调试软件的配合。 PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性。 2， 单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片机应用系统的一个特例。 3， 不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。而单片机应用系统则是八仙过海，各显神通，功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难。 最后，从工程的角度，谈谈PLC与单片机系统的选用； 1， 对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，可靠性好，手尾少，但成本较高。 2，对于量大的配套项目，采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行。最好的方法是单片机系统嵌入PLC的功能，这样可大大简化单片机系统的研制时间，性能得到保障，效益也就有保证。 对比单片机的系统，它有构造简单（因为系统结构已经确定），抗干扰能力强（都是厂家经过严格电气检验的），扩展容易（模块化），编写程序简单（梯形图程序非常直观）等等优势。对于大型设备来说，非常易于维护，结构的模块化使其扩展和更换都变得非常容易。
但是对比单片机它的价格算昂贵，而且它的执行速度差强人意，如果涉及到MS量级的数据输入和输出就非常勉强了。 CPLD: CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。 CPLD与单片机功能各不相同，CPLD一般用于组合逻辑单片机一般用于操作控制，你非要用CPLD来代单片机的话，只要功能做得下来也未尝不可，比如简单的交通灯控制啊什么的，所以能不能代替全看你应用。反过来也一样。 但大多情况下他们是不能互代的，而是一种互补关系。\ CPLD一般代替的是：74系列等等芯片的。单片机则用于操作这些个芯片或CPLD。价格嘛有贵有便宜，看你需求，EPM240就30多一片吧，单买反正不会超过40.当然也有更贵的CPLD，甚至几百的都有。单片机就从10多到100多都有，甚至几百的都有。 编程方式也各不相同，单片机早期要编程器，后来只要串口的ISP，到再后来可在线调试的JTAG等等接口。CPLD大多是JTAG接口 CPLD都是用在辅助方面，比如开发一个视频监控产品，单用一个DSP也行，但做产品的工程师一般都会增加一个CPLD，做编码器，编好码后才传给DSP处理，就是利用了CPLD处理速度快的特点，减轻DSP负担。 总结:通过对单片机在某些领域的应用做了简要了解,认识到单片机以体积小,功能齐全,价格低廉,可靠性高等有点在家电,机电一
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