Atmega32 माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करते हुए फिंगरप्रिंट आधारित बायोमेट्रिक उपस्थिति प्रणाली

पेन स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं के अनुसार, मनुष्यों पर लोगों को मशीनों पर भरोसा करने की अधिक संभावना होती है, जो हमारे एटीएम पिन को इतनी आसानी से मशीन में प्रकट करने से स्पष्ट है। आज, दुनिया में जहां एआई, मशीन लर्निंग, चैट बॉट, स्मार्ट स्पीकर, रोबोट आदि सक्रिय रूप से प्रगति कर रहे हैं, मनुष्य और रोबोट के बीच यह तालमेल केवल बढ़ने के लिए निर्धारित है। आज, पुल टोल संग्राहकों से लेकर चेक-आउट कैशियर तक, हमारे आस-पास सब कुछ मशीनों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है ताकि काम को आसान और अधिक कुशल बनाया जा सके। चरण के साथ बनाए रखने के लिए, इस परियोजना में हम उपस्थिति लेने की मैनुअल प्रक्रिया को बदलने के लिए AVR माइक्रोकंट्रोलर्स का उपयोग करके एक बायो-मेट्रिक अटेंडेंस सिस्टम का निर्माण करेंगे । यह प्रणाली अधिक विश्वसनीय और कुशल होगी क्योंकि यह समय की बचत करेगी और डोजर्स से बचेंगी।

फ़िंगरप्रिंट अटेंडेंस सिस्टम पहले से ही बाजार से सीधे उपलब्ध हैं, लेकिन एक के निर्माण से अधिक मजेदार क्या है? हमने पहले भी एक सरल RFID आधारित उपस्थिति प्रणाली से एक ArTino और रास्पबेरी पाई का उपयोग करके IoT आधारित बायोमेट्रिक उपस्थिति प्रणाली से कई प्रकार की उपस्थिति प्रणालियों का निर्माण किया है। इस परियोजना में, हमने उपस्थिति दर्ज करने के लिए फिंगरप्रिंट मॉड्यूल और AVR (atmega32) का उपयोग किया है। फिंगरप्रिंट सेंसर का उपयोग करने से, सिस्टम उपयोगकर्ताओं के लिए अधिक सुरक्षित हो जाएगा। निम्नलिखित अनुभाग एवीआर का उपयोग करके फिंगरप्रिंट आधारित बॉयोमीट्रिक अटेंडेंस सिस्टम बनाने की तकनीकी जानकारी बताते हैं ।

आवश्यक घटक

1. एटमेगा 32
2. फिंगरप्रिंट मॉड्यूल (r305) -1
3. पुश बटन या झिल्ली बटन - 4
4. एलईडी -2
5. 1K रेसिस्टर -2
6. २.२ के अवरोधक -1
7. पावर 12v एडॉप्टर
8. तारों को जोड़ना
9. बजर -1
10. 16x2 एलसीडी -1
11. पीसीबी या ब्रेड बोर्ड
12. RTC मॉड्यूल (ds1307 या ds3231) -1
13. LM7805 -1
14. 1000uf, 10uf संधारित्र -1
15. बर्गस्टिप पुरुष महिला
16. डीसी जैक (वैकल्पिक)
17. BC547 ट्रांजिस्टर -1

इस फिंगरप्रिंट अटेंडेंस सिस्टम सर्किट में, हमने किसी व्यक्ति या कर्मचारी की पहचान को सिस्टम में उनके फिंगर-प्रिंट इनपुट को प्रमाणित करने के लिए फिंगरप्रिंट सेंसर मॉड्यूल का उपयोग किया है। यहां हम 4 पुश बटन का उपयोग नामांकन, डिलीट, इंक्रीमेंट और डिक्रीमेंट फिंगर-प्रिंट डेटा को दर्ज करने के लिए कर रहे हैं । कुंजी 1 का उपयोग सिस्टम में एक नए व्यक्ति के नामांकन के लिए किया जाता है। इसलिए जब उपयोगकर्ता एक नई उंगली का नामांकन करना चाहता है, तो उसे 1 कुंजी दबाने की आवश्यकता होती है, तो एलसीडी उसे दो बार फिंगरप्रिंट सेंसर पर उंगली रखने के लिए कहता है, फिर यह एक कर्मचारी आईडी मांगता है। इसी तरह, कुंजी 2 में दोहरा कार्य होता है, जैसे जब उपयोगकर्ता नई उंगली का नामांकन करता है, तो उसे फिंगर-प्रिंट आईडी का चयन करना होगाचयनित दो आईडी के साथ आगे बढ़ने के लिए एक और दो कुंजी का उपयोग करके 3 और 4। अब उपयोगकर्ता को कुंजी 1 दबाने की आवश्यकता है (इस बार यह कुंजी ठीक है)। और कुंजी 2 का उपयोग माइक्रोकंट्रोलर के EEPROM से डेटा को रीसेट करने या हटाने के लिए भी किया जाता है।

फ़िंगरप्रिंट सेंसर मॉड्यूल उंगली की प्रिंट छवि को कैप्चर करता है और फिर इसे समतुल्य टेम्पलेट में परिवर्तित करता है और उन्हें अनियंत्रित द्वारा चयनित आईडी के अनुसार अपनी मेमोरी में सहेजता है। सभी प्रक्रिया को माइक्रोकंट्रोलर द्वारा कमांड किया जाता है, जैसे उंगली की प्रिंट की छवि लेना; इसे टेम्प्लेट में परिवर्तित करें और आईडी आदि के रूप में संग्रहीत करें। आप इन अन्य फिंगर प्रिंट सेंसर परियोजनाओं की भी जांच कर सकते हैं, जहां हमने फिंगर प्रिंट सेंसर सुरक्षा प्रणाली और फिंगरप्रिंट सेंसर वोटिंग मशीन का निर्माण किया है।

सर्किट आरेख

फिंगरप्रिंट आधारित उपस्थिति प्रणाली परियोजना के लिए पूरा सर्किट आरेख नीचे दिखाया गया है। इसमें प्रोजेक्ट की सभी प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए Atmega32 माइक्रोकंट्रोलर है। पुश या मेम्ब्रेन बटन का उपयोग नामांकन, हटाने, उपस्थिति के लिए आईडी का चयन करने के लिए किया जाता है, बजर का उपयोग संकेत के लिए किया जाता है और मशीन का उपयोग करने के लिए उपयोगकर्ता को निर्देश देने के लिए 16x2 एलसीडी का उपयोग किया जाता है।

जैसा कि सर्किट आरेख में दिखाया गया है, पुश या झिल्ली बटन सीधे पीए 2 (एनरोल कुंजी 1), पीए 3 (डीईएल कुंजी 2), पीए -0 (यूपी कुंजी 3), पीए 1 (डीओटी कुंजी 4) को जमीन के संबंध में माइक्रोकंट्रोलर से जुड़ा हुआ है। या पीए 4। और एक एलईडी 1k रोकनेवाला के माध्यम से जमीन के संबंध में माइक्रोकंट्रोलर के पिन पीसी 2 पर जुड़ा हुआ है। फिंगरप्रिंट मॉड्यूल का आरएक्स और टीएक्स सीधे सीरियल पिन पीडी 1 और माइक्रोकंट्रोलर के पीडी 3 से जुड़ा हुआ है। 5v आपूर्ति का उपयोग LM7805 वोल्टेज नियामक का उपयोग करके पूरे सर्किट को पावर करने के लिए किया जाता हैजो 12v डीसी एडॉप्टर द्वारा संचालित है। एक बजर भी पिन पीसी 3 पर जुड़ा हुआ है। एक 16x2 एलसीडी 4-बिट मोड में कॉन्फ़िगर किया गया है और इसके आरएस, आरडब्ल्यू, एन, डी 4, डी 5, डी 6 और डी 7 सीधे पिन पीबी 0, पीबी 1, पीबी 2, पीबी 4, पीबी 5, पीबी 6, माइक्रोकंट्रोलर के 7 से जुड़े हैं। RTC मॉड्यूल I2Cpin PC0 SCL और PC1 SDA से जुड़ा है। और पीडी 7 का उपयोग वर्तमान समय प्राप्त करने के लिए नरम UART Tx पिन के रूप में किया जाता है।

फ़िंगरप्रिंट अटेंडेंस सिस्टम कैसे काम करता है

जब भी यूजर अपनी उंगली को फिंगरप्रिंट मॉड्यूल पर रखता है तो फिंगरप्रिंट मॉड्यूल उंगली की छवि को कैप्चर करता है, और यह खोज करता है कि सिस्टम में कोई आईडी इस फिंगरप्रिंट के साथ जुड़ा हुआ है या नहीं। यदि फिंगरप्रिंट आईडी का पता चला है तो एलसीडी उपस्थिति दर्ज करेगा और उसी समय बजर एक बार बीप करेगा।

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 #include /***MACROS*/ #define USART_BAUDRATE 9600 #define BAUD_PRESCALE (((F_CPU / (USART_BAUDRATE * 16UL))) - 1) #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define LCDPORTDIR DDRB #define LCDPORT PORTB #define rs 0 #define rw 1 #define en 2 #define RSLow (LCDPORT&=~(1< #define KeyPORTdir DDRA #define key PINA #define KeyPORT PORTA

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< } void RTC_read() { TWCR=(1< while((TWCR&0x80)==0x00); TWDR=0xD0; //RTC write (slave address) TWCR=(1< while(!(TWCR&(1< TWDR=0x00; //RTC write (word address) TWCR=(1< while(!(TWCR&(1< TWCR=(1< while ((TWCR&0x80)==0x00); TWDR=0xD1; // RTC command to read TWCR=(1< while(!(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< sei(); } ISR(USART_RXC_vect) { char ch=UDR; buf=ch; if(ind>0) flag=1; //serial1Write(ch); } void serialwrite(char ch) { while ((UCSRA & (1 << UDRE)) == 0); UDR = ch; } void serialprint(char *str) { while(*str) { serialwrite(*str++); } }

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< EEAR=add; EEDR=data; EECR-=(1< EECR-=(1< return 0; } char eeprom_read(unsigned int add) { while(EECR & (1< EEAR=add; EECR-=(1< return EEDR; }

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.