ตามที่นักวิจัยจาก Pen State University มนุษย์มีแนวโน้มที่จะไว้วางใจเครื่องจักรมากกว่าคนซึ่งเห็นได้ชัดจากการที่เราเปิดเผยรหัส ATM ของเราไปยังเครื่องอย่างง่ายดาย ทุกวันนี้ในโลกที่ AI, การเรียนรู้ของเครื่อง, แชทบอท, ลำโพงอัจฉริยะ, หุ่นยนต์และอื่น ๆ กำลังดำเนินอยู่การทำงานร่วมกันระหว่างมนุษย์และหุ่นยนต์นี้จะเพิ่มขึ้นเท่านั้น ทุกวันนี้ตั้งแต่พนักงานเก็บค่าผ่านทางสะพานไปจนถึงพนักงานเก็บเงินทุกอย่างรอบตัวเราถูกแทนที่ด้วยเครื่องจักรเพื่อให้งานเสร็จง่ายขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น เพื่อให้เป็นไปตามขั้นตอนในโครงการนี้เราจะสร้างระบบBio-metric Attendance โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVRเพื่อแทนที่ขั้นตอนการเข้าร่วมด้วยตนเอง ระบบนี้จะมีความน่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพมากขึ้นเนื่องจากจะช่วยประหยัดเวลาและหลีกเลี่ยงการหลบหลีก
ระบบการเข้าร่วมด้วยลายนิ้วมือนั้นพร้อมใช้งานโดยตรงจากตลาดแล้ว แต่อะไรจะสนุกไปกว่าการสร้างระบบ? นอกจากนี้เรายังได้สร้างระบบการเข้าร่วมที่หลากหลายก่อนหน้านี้ตั้งแต่ระบบการเข้าร่วมแบบ RFID ธรรมดาไปจนถึงระบบการเข้าร่วมไบโอเมตริกซ์ที่ใช้ IoT โดยใช้ Arduino และ Raspberry Pi ในโครงการนี้เราได้ใช้โมดูลลายนิ้วมือและ AVR (atmega32) เพื่อลงทะเบียนการเข้าร่วม ด้วยการใช้เซ็นเซอร์ลายนิ้วมือระบบจะมีความปลอดภัยมากขึ้นสำหรับผู้ใช้ ส่วนต่อไปนี้จะอธิบายรายละเอียดทางเทคนิคในการทำ ลายนิ้วมือตาม Biometric การเข้าร่วมระบบโดยใช้ AVR
ส่วนประกอบที่จำเป็น
- Atmega32 -1
- โมดูลลายนิ้วมือ (r305) -1
- ปุ่มกดหรือปุ่มเมมเบรน - 4
- ไฟ LED -2
- ตัวต้านทาน 1K -2
- 2.2K ตัวต้านทาน -1
- อะแดปเตอร์เพาเวอร์ 12v
- การเชื่อมต่อสายไฟ
- Buzzer -1
- 16x2 LCD -1
- PCB หรือ Bread Board
- โมดูล RTC (ds1307 หรือ ds3231) -1
- LM7805 -1
- 1000uf ตัวเก็บประจุ 10uf -1
- Burgstips ชายหญิง
- DC JACK (อุปกรณ์เสริม)
- BC547 ทรานซิสเตอร์ -1
ในวงจรระบบบันทึกลายนิ้วมือนี้ เราได้ใช้โมดูลเซ็นเซอร์ลายนิ้วมือ เพื่อตรวจสอบตัวตนของบุคคลหรือพนักงานโดยการป้อนข้อมูลการพิมพ์ลายนิ้วมือในระบบ ที่นี่เราจะใช้ 4 ปุ่มกดเพื่อลงทะเบียนลบเพิ่มและลดข้อมูลลายนิ้วมือพิมพ์ คีย์ 1 ใช้สำหรับการลงทะเบียนบุคคลใหม่เข้าสู่ระบบ ดังนั้นเมื่อผู้ใช้ต้องการลงทะเบียนนิ้วใหม่เขา / เธอจะต้องกดปุ่ม 1 จากนั้น LCD จะขอให้เขา / เธอวางนิ้วบนเซ็นเซอร์ลายนิ้วมือสองครั้งจากนั้นจะขอรหัสพนักงาน ในทำนองเดียวกันคีย์ 2 มีฟังก์ชันสองครั้งเช่นเมื่อผู้ใช้ลงทะเบียนนิ้วใหม่จากนั้นเขา / เธอต้องเลือกรหัสลายนิ้วมือโดยใช้อีกสองปุ่มคือ 3 และ 4 ตอนนี้ผู้ใช้ต้องกดปุ่ม 1 (เวลานี้ปุ่มนี้ทำงานเหมือนตกลง) เพื่อดำเนินการกับ ID ที่เลือก และคีย์ 2 ยังใช้สำหรับรีเซ็ตหรือลบข้อมูลจาก EEPROMของไมโครคอนโทรลเลอร์
โมดูลเซ็นเซอร์ลายนิ้วมือจะจับภาพพิมพ์ของนิ้วจากนั้นแปลงเป็นเทมเพลตที่เทียบเท่าและบันทึกลงในหน่วยความจำตาม ID ที่เลือกโดยไมโครคอนโทรลเลอร์ กระบวนการทั้งหมดได้รับคำสั่งจากไมโครคอนโทรลเลอร์เช่นการพิมพ์ภาพลายนิ้วมือ แปลงเป็นเทมเพลตและจัดเก็บเป็น ID เป็นต้นนอกจากนี้คุณยังสามารถตรวจสอบโครงการเซ็นเซอร์การพิมพ์ลายนิ้วมืออื่น ๆ เหล่านี้ซึ่งเราได้สร้างระบบรักษาความปลอดภัยเซ็นเซอร์การพิมพ์ลายนิ้วมือและเครื่องลงคะแนนเซ็นเซอร์ลายนิ้วมือ
แผนภูมิวงจรรวม
แผนภาพวงจรที่สมบูรณ์สำหรับโครงการระบบการเข้าร่วมตามลายนิ้วมือแสดงไว้ด้านล่าง มีไมโครคอนโทรลเลอร์ Atmega32 สำหรับควบคุมกระบวนการทั้งหมดของโครงการ ปุ่มกดหรือปุ่มเมมเบรนใช้สำหรับการลงทะเบียนการลบการเลือก IDสำหรับการเข้างานใช้เสียงสัญญาณเตือนและ LCD 16x2 เพื่อแนะนำผู้ใช้เกี่ยวกับวิธีการใช้เครื่อง
As shown in the circuit diagram, push or membrane buttons are directly connected to pin PA2 (ENROL key 1), PA3(DEL key 2), PA0(UP key 3), PA1(DOWN key 4) of microcontroller with respect to the ground or PA4. And a LED is connected at pin PC2 of microcontroller with respect to ground through a 1k resistor. Fingerprint module’s Rx and Tx directly connected at Serial pin PD1 and PD3 of microcontroller. 5v supply is used for powering the whole circuit by using LM7805 voltage regulator which is powered by 12v dc adaptor. A buzzer is also connected at pin PC3. A 16x2 LCD is configured in 4-bit mode and its RS, RW, EN, D4, D5, D6, and D7 are directly connected at pin PB0, PB1, PB2, PB4, PB5, PB6, PB7 of microcontroller. RTC module is connected at I2Cpin PC0 SCL and PC1 SDA. And PD7 is used as soft UART Tx pin for getting the current time.
How Fingerprint Attendance System works
Whenever user place his finger over fingerprint module then fingerprint module captures finger image, and search if any ID is associated with this fingerprint in the system. If fingerprint ID is detected then LCD will show Attendance registered and in the same time buzzer will beep once.
Along with the fingerprint module, we have also used an RTC module for Time and date data. Time and date are running continuously in the system, so Microcontroller can take time and date whenever a true user places his finger over fingerprint sensor and then save them in the EEPROM at the allotted slot of memory.
User may download the attendance data by pressing and holding key 4. Connect supply to circuit and wait and after some time, LCD will show ‘Downloading….’. And user can see the attendance data over serial monitor, here in this code software UART is programmed at pin PD7-pin20 as Tx to send data to terminal. User also needs a TTL to USB converter to see the attendance data over serial terminal.
And if the user wants to delete all the data then he/she has to press and hold key 2 and then connect power and wait for some time. Now after some time LCD will show ‘Please wait…’ and then ‘Record Deleted successfully’. These two steps are not shown in demonstration video given in the end.
Code Explanation
Complete code along with the video for this biometric attendance system is given at the end. Code of this project is a little bit lengthy and complex for beginner. Hence we have tried to take descriptive variables to make good readability and understanding. First of all, we have included some necessary header file then written macros for different-different purpose.
#define F_CPU 8000000ul #include #include
After this, we have declared some variables and arrays for fingerprint command and response. We have also added some functions for fetching and setting data to RTC.
void RTC_stp() { TWCR=(1<
Then we have some functions for LCD which are responsible to drive the LCD. LCD driver function is written for 4-bit mode drive. Followed by that we also have some UART driver functions which are responsible for initializing UART and exchanging data between fingerprint sensor and microcontroller.
void serialbegin() { UCSRC = (1 << URSEL) - (1 << UCSZ0) - (1 << UCSZ1); UBRRH = (BAUD_PRESCALE >> 8); UBRRL = BAUD_PRESCALE; UCSRB=(1<
Now we have some more UART function but they are software UART. It is used for transferring saved data to the computer via serial terminal. These functions are delay-based and don’t use any type of interrupt. And for UART only tx signal will work and we have hardcoded baud rate for soft UART as 9600.
void SerialSoftWrite(char ch) { PORTD&=~(1<<7); _delay_us(104); for(int i=0;i<8;i++) { if(ch & 1) PORTD-=(1<<7); else PORTD&=~(1<<7); _delay_us(104); ch>>=1; } PORTD-=(1<<7); _delay_us(104); } void SerialSoftPrint(char *str) { while(*str) { SerialSoftWrite(*str); str++; } }
Followed by that we have functions that are responsible for displaying the RTC time in the LCD. The below given functions are used for writing attendance data to EEPROM and reading attendance data from EEPROM.
int eeprom_write(unsigned int add,unsigned char data) { while(EECR&(1<
The below function is responsible for reading fingerprint image and convert them in template and matching with already stored image and show result over LCD.
void matchFinger() { // lcdwrite(1,CMD); // lcdprint("Place Finger"); // lcdwrite(192,CMD); // _delay_ms(2000); if(!sendcmd2fp((char *)&f_detect,sizeof(f_detect))) { if(!sendcmd2fp((char *)&f_imz2ch1,sizeof(f_imz2ch1))) { if(!sendcmd2fp((char *)&f_search,sizeof(f_search))) { LEDHigh; buzzer(200); uint id= data; id<<=8; id+=data; uint score=data; score<<=8; score+=data; (void)sprintf((char *)buf1,"Id: %d",(int)id); lcdwrite(1,CMD); lcdprint((char *)buf1); saveData(id); _delay_ms(1000); lcdwrite(1,CMD); lcdprint("Attendance"); lcdwrite(192,CMD); lcdprint("Registered"); _delay_ms(2000); LEDLow; }
Followed by that we have a function that is used for enrolling a new finger and displaying the result or status on LCD. Then the below function is used for deleting stored fingerprint from the module by using id number and show status of the same.
void deleteFinger() { id=getId(); f_delete=id>>8 & 0xff; f_delete=id & 0xff; f_delete=(21+id)>>8 & 0xff; f_delete=(21+id) & 0xff; if(!sendcmd2fp(&f_delete,sizeof(f_delete))) { lcdwrite(1,CMD); sprintf((char *)buf1,"Finger ID %d ",id); lcdprint((char *)buf1); lcdwrite(192, CMD); lcdprint("Deleted Success"); } else { lcdwrite(1,CMD); lcdprint("Error"); } _delay_ms(2000); }
Below function is responsible for sending attendance data to serial terminal via soft UART pin PD7 and TTL to USB converter.
/*function to show attendence data on serial moinitor using softserial pin PD7*/ void ShowAttendance() { char buf; lcdwrite(1,CMD); lcdprint("Downloding…."); SerialSoftPrintln("Attendance Record"); SerialSoftPrintln(" "); SerialSoftPrintln("S.No ID1 ID2 Id3 ID4 ID5 "); //serialprintln("Attendance Record"); //serialprintln(" "); //serialprintln("S.No ID1 ID2 Id3 ID4 ID5"); for(int cIndex=1;cIndex<=8;cIndex++) { sprintf((char *)buf,"%d " "%d:%d:%d %d/%d/20%d " "%d:%d:%d %d/%d/20%d " "%d:%d:%d %d/%d/20%d " "%d:%d:%d %d/%d/20%d " "%d:%d:%d %d/%d/20%d ", cIndex, eeprom_read((cIndex*6)),eeprom_read((cIndex*6)+1),eeprom_read((cIndex*6)+2),eeprom_read((cIndex*6)+3),eeprom_read((cIndex*6)+4),eeprom_read((cIndex*6)+5), eeprom_read((cIndex*6)+48),eeprom_read((cIndex*6)+1+48),eeprom_read((cIndex*6)+2+48),eeprom_read((cIndex*6)+3+48),eeprom_read((cIndex*6)+4+48),eeprom_read((cIndex*6)+5+48), eeprom_read((cIndex*6)+96),eeprom_read((cIndex*6)+1+96),eeprom_read((cIndex*6)+2+96),eeprom_read((cIndex*6)+3+96),eeprom_read((cIndex*6)+4+96),eeprom_read((cIndex*6)+5+96), eeprom_read((cIndex*6)+144),eeprom_read((cIndex*6)+1+144),eeprom_read((cIndex*6)+2+144),eeprom_read((cIndex*6)+3+144),eeprom_read((cIndex*6)+4+144),eeprom_read((cIndex*6)+5+144), eeprom_read((cIndex*6)+192),eeprom_read((cIndex*6)+1+192),eeprom_read((cIndex*6)+2+192),eeprom_read((cIndex*6)+3+192),eeprom_read((cIndex*6)+4+192),eeprom_read((cIndex*6)+5+192)); SerialSoftPrintln(buf); //serialprintln(buf); } lcdwrite(192,CMD); lcdprint("Done"); _delay_ms(2000); }
Below function is used for deleting all the attendance data from the microcontroller’s EEPROM.
void DeleteRecord() { lcdwrite(1,CMD); lcdprint("Please Wait…"); for(int i=0;i<255;i++) eeprom_write(i,10); _delay_ms(2000); lcdwrite(1,CMD); lcdprint("Record Deleted"); lcdwrite(192,CMD); lcdprint("Successfully"); _delay_ms(2000); }
In the main function we will initialize all the used module and gpio pins. Finally, all-controlling event are performed in this as shown below
while(1) { RTC(); // if(match == LOW) // { matchFinger(); // } if(enrol == LOW) { buzzer(200); enrolFinger(); _delay_ms(2000); // lcdinst(); } else if(delet == LOW) { buzzer(200); getId(); deleteFinger(); _delay_ms(1000); } } return 0; }
The complete working set-up is shown in the video linked below. Hope you enjoyed the project and learnt something new. If you have any questions leave them in the comment section or use the forums for other technical questions.