专利名称：矿工下井自动考勤装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及矿山企业自动化管理设备，进一步讲是一种供矿山职工下井考勤用的矿工下井自动考勤装置。
已有技术的矿工下井自动考勤装置，以煤矿为例，目前，国内引进和开发了多种自动考勤装置，或称考勤打卡机。按卡分类主要有磁卡、打孔卡、条形码卡。磁卡和条形码卡考勤，有携带使用方便、误码率低、信息量大的特点，但磁卡、磁卡机和条形码阅读器对环境因素要求较高，难于在煤矿井下恶劣的条件下长期使用。已有产品问世的打孔卡式考勤机，比较适合煤矿井上、下环境条件，这种金属卡坚固耐用、成本低，但这种卡在井下环境条件下长期使用也存在着因环境污染，误码率增高的弊病。
本实用新型的设计目的在于克服已有技术中的不足之处，而提供一种矿山职工下井考勤方便、无需另携带考勤卡，又不易丢失、损坏和污染，同时能杜绝代替他人下井考勤现象发生的，利用红外线编码信号收发的、非接触式矿工下井自动考勤装置。
本实用新型的设计目的可以通过以下措施来达到在由矿工下井携带、带有矿工考勤代码的编码器件，和对编码器件的代码进行解码、存储的考勤机组成的矿工下井自动考勤装置中，其编码器件采用安装在矿灯灯头内的红外线编码信号发射器，其考勤机采用具有红外线编码信号接收电路的考勤机。
本实用新型的设计目的还可以通过以下措施来达到自动考勤装置的矿灯灯头内的红外线编码信号发射器，有编码电路，其后经调制电路接红外线发射元件，以矿灯蓄电池为供电电源。
自动考勤装置的编码电路采用编码集成电路2，调制电路采用时基电路，红外线发射元件采用红外发光二极管3，安装以上各件的电路板8位于灯头内聚光罩4后面，聚光罩4有透光孔K，孔位对准红外发光二极管3。
自动考勤装置的考勤机的红外线编码信号接收电路，采用红外线接收元件，其后经放大检波整形电路，接完成信号鉴别、解码、数据处理、存储功能的单片微处理机，和单片微处理机连接的还有显示考勤代码的数字显示电路。
自动考勤装置的考勤机采用后备输入键盘和直流不间断电源。
自动考勤装置的考勤机为隔爆兼本安型设备。
自动考勤装置的考勤机设有将考勤数据远距离传输至地面微机的输出接口，该接口采用双线、半双工基带数据信号传输接口。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点①使用了红外线编码、发射技术，实现了非接触考勤，提高了设备长期运行的可靠性。所使用编码集成电路芯片，体积小、编码容量大。
②将编码器与红外线发射器装置于矿灯灯头内，对井下工人来说，使用、携带十分方便，无携卡、丢卡、损坏卡之虑。
③使用单片微处理机对接收的红外线编码信号进行多重鉴别和解码，速度快、抗干扰能力强、误码率极低。
④具有远距离数据传输功能，便于实现井上、下考勤装置与地面数据处理联成一体，丰富的微机应用软件把职工考勤与煤矿生产管理紧密联系起来。适应工矿企业日益增长的现代化管理的要求。
附图的图面说明如下
图1本实用新型自动考勤装置的原理框图图2本实用新型的红外线编码发射器的电气原理图图3本实用新型的红外线编码信号发射器在矿灯灯头内安装示意图图4本实用新型隔爆兼本安型考勤机的外形结构示意图图5本实用新型的考勤机的电气原理图图6本实用新型后备输入键盘的电气原理框图图7本实用新型考勤机通过远距离数据传输线路与地面微机联结的系统框图本实用新型下面将结合附图作进一步详述图1示出了本实用新型自动考勤装置主要由红外线编码信号发射器和考勤机两部分组成。考勤机由红外线编码信号接收电路、8031单片机、数字显示电路、分机编号设定开关、数据输出接口、后备输入键盘接口及电源部分组成。电源部分包括供+5V的直流不间断电源——整流稳压电路和后备直流电源，以及供后备输入键盘的本安电源组成。
图2示出了红外线编码信号发射器的电路。由编码电路、调制电路、红外线发射元件组成，以矿灯的蓄电池为供电电源。编码电路采用编码集成电路(V1)ED5026，调制、驱动电路采用时基电路(V2)NE555，红外线发射元件采用红外发光二极管(D2)PH303。
集成编码器ED5026是一种12位编码发射电路，其A1～A8脚为编码地址输入端，D0～D3脚为编码数据输入端，OUT为输出端，R01、R02脚外接电阻R1，R1用于调节片内时钟，TE为接地端。当每个地址输入端用″0″、″1″或″开路″三态编码，编码数据输入端为″0″或″1″二态编码，总共可组成6561×16＝104976个编码状态。在本装置中，12位编码输入端均按″0″或者″1″二种状态编码，其中8位地址输入端为下井人员个人编码代号，4位数据输入端为所在单位编码代号，这样可实现16个单位，总计4096个编码。
时基电路NE555与外围元件R2、D1、R3、C1构成40KHz调制器，编码信号经40KHz调制后，由V2的输出端3脚输出，驱动红外发光二极管D2将红外线编码信号发射出去。其放电端7脚接D1正端，输入端6、2脚接C1，4、8脚接电源正极，1、5脚接地。
编码、调制、红外线发射电路电源取自矿灯电源，X1、X2为矿灯电源的正、负接线端，可与矿灯同步工作，即打开灯头开关时，电路即工作，并不断的发射红外线编码、调制信号；由于电路工作电流小于20毫安，故对矿灯的照明使用时间影响很小。根据需要也可以改造成关灯时发射红外线信号考勤。
图3示出了红外线编码信号发射器在矿灯灯头内的安装情况。由于发射器电路板8体积不大，对原矿灯无须大的改动，只需在原聚光灯罩4上用钻头打一个5毫米的圆孔作透光孔K，孔位对准红外发光二极管3，以便红外发光二极管3(即D2)的信号发出。编码信号发射器的电路板8装在聚光灯罩4后，用矿灯壳体9内的电源正极线压线螺丝7紧固在灯头内，即作为固定螺丝，又作为电路正电源接线；红外发光二极管3不露出灯罩，便于灯头安装与维修时的装卸。其余为矿灯电缆线1、编码集成电路2(即V1)、矿灯聚光镜片5、灯泡6。每盏矿灯按使用人的单位及排列顺序编号，因灯头内空间所限，编码电路不采用拨码开关设置，而采用切断印刷电路板连线的方法设置。该法简单、占空间小、成本低。
图4示出了本实用新型隔爆兼本安型考勤机的外形结构。该型式的考勤机具有隔爆外壳，可以在有瓦斯、煤尘等爆炸危险的场合下使用，适用于设在井下的考勤站。
隔爆兼本安型考勤机面板上设有两个观察窗，上部为红外线接收窗口11，矿灯灯头发出的红外线编码信号就是由此进入；下面的一个观察窗为数字显示器观察口16，用以显示考勤者的考勤代码，以便观察及验证。该考勤机壳体由薄钢板制成，共设四个压盘式引入口，其中两个数据通信电缆引入口12、19，一个接地面微机或上台考勤机，另一个接下一台考勤机的数据通信电缆的输出口；外壳右下侧的引入口为后备输入键盘连接电缆引入口14；壳体下部的引入口为交流电源电缆引入口15。其余为便于搬运和悬挂安装的提手10、隔爆兼本安型标志13、箱盖17、紧固螺栓18。
使用时，考勤人员应当顺序通过考勤机，打开矿灯，并把灯头指向考勤机上的红外线接收窗口11，当考勤机的数字显示器观察口16显示出本人的编码后，即完成考勤；两人或多人同时将灯头指向红外线接收窗口时，考勤机将判为错误信息、而拒绝考勤。
图5示出了本实用新型的考勤机的电路。主要由七部分组成①红外线编码信号接收电路由红外接收二极管D6，红外线编码信号前置放大集成电路(V6)CX20106及其外围元件C5、R15、C6、C7、R17，三极管T2及其基极电阻R16、集电极电阻R33构成，它将红外接收二极管接收到的红外线编码信号放大、检波、整形，还原成串行脉冲信号送到单片微处理机的P3.5脚。
②单片微处理机由单片机(V7)80C31、地址锁存器(V8)74HC373、程序存储器(V9)27C64，构成一个单片微处理机最小系统。它作为整个电路的核心，指挥各部分电路协调工作，完成红外线编码信号的鉴别、解码、数据处理、存储、数字显示控制以及数据发送等工作。
由单片机80C31的P3.5脚送入的串行脉冲信号，经单片机对信号宽度、间隔进行量化，然后进行数据处理、鉴别、解码，经多次甄别无误后，将考勤者的代码用数字显示器显示出来，并存入内存，等待发送。整个考勤过程不到1秒钟。由于单片微处理机对输入的脉冲信号有着严格的、多层次的鉴别，因此考勤装置对环境的抗干扰能力很强、误码率也极低。
单片机80C31的P0口输出接数字显示器的译码器、地址锁存器V8。
单片机80C31的P1口输出接数字显示器的位选端、后备输入键盘的接口电路、考勤数据远距离传输的接口电路。
单片机80C31的P3口接考勤机编号设定开关、红外线编码信号接收电路，以及后备输入键盘的接口电路。
单片机80C31的P2口接程序存储器V9；它的XT1、XT2脚接晶振Q1、C9、C18；其RESET脚接C8、R22为80C31提供加电复位信号。
③数字显示电路由单片机V7的P0口输出，接V10、V11两片锁存/译码/驱动集成电路4511，经排电阻R26、R27接至数字显示器的五个LED数码管LED1～5。LED1～5的位选通电路，由单片机V7的P1.0～P1.2脚输出，经反相器V5D～V5F、R23～R25、T3～T5的集电极接至LED1～5的共阴极。
④分机编号设定开关机内设有一个四位拨动开关SW1，其前三位用来设置1～8号考勤机的编码，第四位用于设定考勤机的上、下井的标志。四位拨动开关一侧共同接地，另一侧分别通过R18～R21接电源正极，以及单片机V7的P3.0～P3.3脚。
⑤考勤数据远距离传输接口电路该接口采用双线、半双工基带数据信号传输接口。由地面微机发往井下考勤机的同步控制信号从X9、X10端输入，由R12、D5箝位，经光电耦合器02、反相器V5C输入单片机V7的P1.5脚。远距离传输至地面微机的考勤数据是由单片机的P1.6脚，经三极管T1驱动光电耦合器01的输入端，光电耦合器01的输出端对地面提供的信号电压进行调制，调制信号经X9、X10输出。
⑥后备输入键盘接口考勤机还设置一键盘输入接口，根据需要可外接一台本安型后备输入键盘，用于非正常状态时的人工考勤处理。后备输入键盘接口电路的X5端经R8给键盘提供电源电压，X6端输入由键盘输入的串行代码信号。该信号经R9、R10、反相器V5∶A至单片机V7的P3.4脚；X7为接地端；X8端将单片机V7的P1.3脚经反相器V5∶B送出的返回信号，输出至后备输入键盘。
⑦电源部分直流不间断电源由整流稳压电路和后备直流电源组成。交流电压由X3、X4端输入，经整流桥B1整流，电容C2、C3、C4滤波，三端集成稳压器V3、V4两级稳压，为考勤机的单片机及各部分电路提供5V工作电压。E1为后备直流电源的蓄电池组，R7为其限流保护电阻。D3为提高V3输出电压，D4起隔离作用，R5、R6分压为单片机V7的P1.4提供正电位，用以监视交流整流电压的输入。后备输入键盘用的本安电源电压，自稳压器V3的输出经D4、R8，由X5端提供。
图6示出了后备输入键盘的电路构成。由小型3×4数字键盘、一个六位液晶数字显示器、一个8031单片微处理机、接口及集成稳压电路组成。按下考勤人的五位数字代码，确认无误后，再按一下发送键，即可将考勤者的代码送入考勤装置。它可根据需要而配置。
图7示出了本实用新型考勤机通过远距离数据传输线路与地面微机联成的系统。考勤数据传输线路或称传输通道，为带屏蔽层的双芯传输线，即敷设专用电缆，也可利用一对空余的电话电缆线作数据传输通道。每条考勤数据传输通道可同时并挂八台考勤机。1#～8#隔爆兼本安型考勤机用于井下，1#～8#地面考勤机不需要用红外线收发方式考勤，使用条形码考勤卡和带条形码阅读器的地面考勤机即可。
矿井管理微机可选286以上的机型，并带打印机。在矿井管理微机之前增设一个由MCS-51单片机构成的系统前台处理机，由该机分别通过两个数据通信接口与井下隔爆兼本安型考勤机和地面考勤机相连接；并且通过RS-232接口与矿井管理微机相连接，定时打开矿井管理微机，并将内存数据发送给矿井管理微机。矿井管理微机将考勤数据按单位与编号存入数据库。在键盘操作下，可以菜单选择方式，完成数据管理、查询、显示、统计、报表打印、修改、输入等功能。矿井管理微机也可以人工随时开启进行各种操作或打印。
本实用新型实施例电路中电子元件的型号、主要参数如下V3W7808R111～1.5KΩV4W7805R1210～200ΩV5CC4069 R13270～300ΩT1～T59013×5 R1410～20KΩD14148 R154.7～10KΩD2PH303R168.2～12KΩD3～D44004×2R1782～120KΩD512V/0.5W R18～R2124～30KΩ×4D6PH302 R22～R258.2～12KΩ×4B14004×4R26、R27RE-7-120Ω×201、02TIL117×2 C11000～2000PFR1150～180KΩ C23300μFR24.3～8.2KΩ C3、C40.1～0.33μFR35.1～10KΩ C51μFR439～51Ω C63.3μFR510～20KΩ C7330PFR612～24KΩ C810～20μFR710～20Ω C9、1020PF×2R8100～180Ω Q16MHZR910～20KΩ SW1SW-DIP4R1082～120KΩ E18V/4A
权利要求1.一种矿工下井自动考勤装置，有矿工下井携带、带有矿工考勤代码的编码器件，和对编码器件的代码进行解码、存储的考勤机，其特征在于编码器件为安装于矿灯灯头内的红外线编码信号发射器，考勤机具有红外线编码信号接收电路。
2.根据权利要求1所述的矿工下井自动考勤装置，其特征在于所说的矿灯灯头内的红外线编码信号发射器，有编码电路，其后经调制电路接红外线发射元件，以矿灯蓄电池为供电电源。
3.根据权利要求2所述的矿工下井自动考勤装置，其特征在于所说的编码电路为编码集成电路(2)，调制电路由时基电路构成，红外线发射元件为红外发光二极管(3)，安装以上各件的电路板(8)位于灯头内的聚光罩(4)后面，聚光罩(4)有透光孔(K)，孔位对准红外发光二极管(3)。
4.根据权利要求1所述的矿工下井自动考勤装置，其特征在于所说的考勤机具有的红外线编码信号接收电路，有红外线接收元件，其后经放大检波整形电路，接完成信号鉴别、解码、数据处理、存储功能的单片微处理机，和单片微处理机连接的还有显示考勤代码的数字显示电路。
5.根据权利要求1所述的矿工下井自动考勤装置，其特征在于所说的考勤机有后备输入键盘，和直流不间断电源。
6.根据权利要求1所述的矿工下井自动考勤装置，其特征在于所说的考勤机为隔爆兼本安型设备。
7.根据权利要求1所述的矿工下井自动考勤装置，其特征在于所说的考勤机有将考勤数据远距离传输至地面微机的输出接口，该接口为双线、半双工基带数据信号传输接口。
专利摘要一种矿工下井自动考勤装置，由装于矿灯内的红外线编码信号发射器和有红外线编码信号接收电路的考勤机组成。发射器由编码集成电路、调制电路、红外发光二极管构成。考勤机除了红外接收，还由单片机、数字显示、数据传输接口、后备键盘，不间断电源等组成。实现非接触考勤，考勤机运行可靠。编码集成电路体积小、容量大，置于矿灯内，井下使用方便，无携卡、丢卡、损坏之虑。用单片机解码和多重鉴别，速度快、抗干扰能力强、误码率低。
文档编号G07C1/00GK2225067SQ9424039
公开日1996年4月17日 申请日期1994年5月6日 优先权日1994年5月6日
发明者皇甫均, 骆为骐, 孟鹏, 康红, 尹守义 申请人:山东省煤炭科学研究所