摘? 要: 介紹一種基于新型自動識別芯片iButtonTM的單位考勤系統——識讀器的硬件結構和設計原理，并給出了系統的工作過程。

　　關鍵詞: 識讀器 自動識別芯片iButton^TM? 考勤

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　　隨著郵政事業的飛速發展，郵政網絡遍布鄉村。因而，對郵政職工工作情況的考勤，則是一件很困難的事情。近年來，世界發達國家相繼推出對于這種區域分散廣、地域偏僻、操作和監督管理困難的領域實施監督的考勤系統。在國內市場上，單位考勤系統多采用IC卡識別技術，系統通過IC卡記錄被考勤人員的工作情況，用單片機進行管理。考慮到郵政管理系統的特殊性，用傳統思想研制的考勤系統難以滿足需要。一種基于新型自動識別芯片iButtonTM的考勤系統就是因此而設計的。

1 iButton^TM簡介

　　iButton^TM是美國DALLAS公司生產的自動識別芯片。它采用不銹鋼殼封裝，與IC卡、磁卡相比，iButton^TM更適宜于在惡劣環境下工作，而且接口簡單，可靠性更高。iButton^TM內部數據接口如圖1所示。

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　　iButton^TM具有以下主要特征:

　　(1)接口簡單。只有一根地線和一根數據線，操作時，從數據線上竊取能量，或從嵌入的鋰電池里獲取能量。

　　(2)每個iButtonTM都有一個唯一的識別碼。該識別碼在產品出廠時，由廠家寫入。其內部識別碼具有8個字節，第一個字節是家族碼，后面跟著6個字節的唯一串行碼，用以區分同一家族中不同的iButtonTM，最后一個字節是CRC校驗碼。

　　(3)通過一線協議，采用內部自定時邏輯，在離散的時間片上完成命令和數據的傳送。

2 識讀器的工作原理

　　基于IC卡的一般考勤系統，在考勤機上留有IC卡槽，工作人員使用IC卡接受考勤時，必須將IC卡插入考勤機的卡槽中，考勤機為其提供+5V工作電壓。CPU通過控制IC卡上的CLK時鐘輸入端和I/O引腳，按照IC卡的讀寫時序，完成對IC卡的讀寫操作。這種考勤系統適宜于考勤機固定、IC卡流動的場合。而對于郵政系統中郵政職工的考勤，基于IC卡的考勤系統顯得力不從心。因為一個郵政職工要管理多個郵箱，這些郵箱分布區域廣。要求考勤機能夠記錄每個職工每天開取郵箱的時間，沿用老式IC卡考勤系統，顯然是不切實際的。

　　美國DALLAS公司生產一種新型自動識別芯片iButton^TM，它的封裝形式非常適宜于惡劣環境下的操作，接口又簡單，所以我們在開發郵政系統單位考勤系統時，選用了DS1990A為自動識別芯片。

　　在新型考勤系統中，將iButton^TM固定在郵箱中。職工開取郵箱時，手持識讀器，用識讀器主動碰觸iButton^TM。當識讀器確定已經和iButton^TM接觸上時，便在一線總線上完成命令和數據的傳送，識讀器將該職工開取該郵箱的時間記入識讀器。一定時間以后，再將識讀器中記錄的考勤結果通過傳送接口送往微機，供考核人員考查。

3 硬件結構與原理

　　識讀器原理如圖2所示。因為識讀器采用電池供電，而且要求識讀器的體積小，便于攜帶，所以在設計識讀器時，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公司生產的DS5002。該單片機指令集與工業標準的8051兼容;在字節寬總線上可獲得64K程序區和64K數據區;它具有鋰電池后備功能，在無電源的情況下，依靠鋰后備電池提供+3V電壓來維持SRAM中的數據，保持時間可達十年之久。另外，該單片機還有較強的電源管理功能，能提供掉電復位、電源不足報警中斷，可自動完成電源和后備電池的切換工作。同時，還能夠在系統編程，使用起來非常方便。

　　存儲器芯片選用東芝的M5M51008CVP。該存儲器芯片容量為128K，采用CMOS工藝，具有高可靠性、高密度、低功耗等特性。數據保持電壓2V，保持電流0.1μA(V_CC=3.0V)，非常適宜于電池后備的應用場合。

　　采用DS1302時鐘芯片作為系統時鐘。該芯片可提供系統的年、月、日、時、分、秒等時間參數，電壓工作范圍在+2.5V～+5.5V之間，且具有簡單的3線串行接口。電壓在2.5V時耗電小于300nA。

　　采用9V電池為系統提供電源，它通過DC-DC模塊為單片機提供+5V工作電壓。我們選用的DC-DC芯片在100μA負載時僅需15μA的靜電流，非常適合于電池供電系統。

　　系統平時處于斷電狀態，功耗接近于0，當識讀器與iButton^TM接觸時，iButton^TM將識讀器數據線上的高電平拉為低電平，使系統上電復位，開始工作。當識讀器已經確定和iButton^TM接觸上時，便按照一線協議開始對iButton^TM操作，讀取iButton^TM的識別碼，并從DS1302中讀取當前的時間，將識別碼和時間存儲于SRAM中，之后系統自動斷電。在系統工作過程中，若V_CC≤V_PFW(V_PFW的典型值為4.31V)，即當電源電壓不夠時，DS5002會自動產生報警中斷，以提醒用戶及時更換電池。在系統斷電時，由備用電池保護存放在SRAM中的程序和數據，并為系統時鐘芯片DS1302提供+3V工作電壓。

4 系統的軟件設計

　　系統軟件設計流程如圖3所示。

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　　本設備是使用新型自動識別芯片的考勤系統，因為自動識別芯片iButton^TM具有IC卡所無法比擬的優點，所以其市場發展前景十分廣闊，本例只是它眾多實例中的一個。

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參考文獻

1 DALLAS SEMICONDUCTOR.Application Note Book，1997-1998

2 DALL SEMICONDUTOR.Secure Microcontroller Data Book，1997-1998

3 關德新，馮文全.單片機外圍器件實用手冊(電源器件分冊).北京:北京航空航天大學出版社，1998.6