아두이노 지문인식 근태관리 시스템: 클라우드(ThingSpeak) 데이터 저장

부품 및 소모품

부품	수량	비고
Arduino Mega 2560 R3	1	메인 컨트롤러 (시리얼 포트 다수 필요)
ElectroPeak R301T 지문 센서	1	시리얼 통신
Micro SD TF 카드 어댑터 모듈	1	로컬 데이터 백업용
DS3231 I2C RTC 모듈	1	정확한 시간 스탬프
3.5" TFT 컬러 LCD 실드	1	상태/메뉴 표시 (아두이노 메가 호환)
NodeMCU ESP8266 ESP-12E	1	WiFi 통신 및 ThingSpeak 업로드 전담
수-암 점퍼 와이어	1세트	배선용

필요 도구

• 레이저 커터 (아크릴/우드 케이스 제작용)
• 납땜 인두

소프트웨어

• Arduino IDE
• ThingSpeak 라이브러리

프로젝트 개요

IoT 기기 구현 능력을 기르기 위한 튜토리얼로, 지문인식 기반 근태관리 장치를 만듭니다. 직원이 지문으로 출/퇴근 인증 시:

1. 날짜, 이름, 출근시간, 퇴근시간, 근무시간을 SD 카드에 저장
2. 인터넷 연결 시 ThingSpeak 클라우드에 자동 업로드 (CSV 다운로드 가능)
3. 인터넷 미연결 시 EEPROM에 미전송 데이터 보관 → 재연결 시 일괄 전송
4. 정전 시에도 EEPROM에 데이터 보존

ThingSpeak 설정 방법

1. ThingSpeak.com 회원가입
2. My Channels → New Channel 생성
3. 필드 5개 설정: Date, Name, Enter Time, Exit Time, Work Hours
4. API Keys 탭에서 Channel ID와 Write API Key 복사
5. Arduino IDE 라이브러리 매니저에서 "ThingSpeak" 검색 설치
6. 예제 `WriteMultipleFields` 열어서 SSID, Password, Channel ID, Write API Key 입력 후 테스트

주의: ThingSpeak 무료 계정은 최소 15초 간격으로만 업데이트 가능. 코드에서 `delay(17000)`로 준수.

하드웨어 구성

아두이노 메가 메인 보드

• 지문 센서: Serial1 (핀 18/19) 또는 Serial2/3
• SD 카드 모듈: SPI 핀 (50, 51, 52, 53)
• DS3231 RTC: I2C 핀 (20=SDA, 21=SCL)
• TFT LCD 실드: 메가 위에 직접 장착 (일부 핀 가림 → 필요시 하단에서 배선 연장)
• NodeMCU: Serial2/3 등으로 메가와 통신 (데이터 문자열 전송)

NodeMCU 역할

메가로부터 시리얼로 데이터 문자열 수신(`날짜*이름*출근*퇴근*근무시간` 형식) → 파싱 → ThingSpeak 필드 매핑 → 업로드 → 성공/실패(1/0) 메가로 회신.

소스 코드

1. ThingSpeak 테스트 코드 (NodeMCU용)

#include "ThingSpeak.h"
#include 

char ssid[] = SECRET_SSID;
char pass[] = SECRET_PASS;
WiFiClient client;
unsigned long myChannelNumber = SECRET_CH_ID;
const char * myWriteAPIKey = SECRET_WRITE_APIKEY;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  ThingSpeak.begin(client);
}

void loop() {
  if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    WiFi.begin(ssid, pass);
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(5000); }
  }
  
  ThingSpeak.setField(1, number1);
  ThingSpeak.setField(2, number2);
  ThingSpeak.setField(3, number3);
  ThingSpeak.setField(4, number4);
  
  int x = ThingSpeak.writeFields(myChannelNumber, myWriteAPIKey);
  if (x == 200) Serial.println("Channel update successful.");
  else Serial.println("Problem updating channel. HTTP error " + String(x));
  
  delay(20000);  // 20초 대기 (무료 계정 제한)
}

2. NodeMCU 실전 업로드 코드

#include "ThingSpeak.h"
#include 

char ssid[] = "YOUR_SSID";
char pass[] = "YOUR_PASSWORD";
WiFiClient client;
unsigned long myChannelNumber = YOUR_CHANNEL_ID;
const char * myWriteAPIKey = "YOUR_WRITE_API_KEY";

String Final = "", Date = "", Enter = "", Exit = "", Name = "", WT = "";

void String_Analyze(String input) {
  int i1 = input.indexOf('*', 0);
  int i2 = input.indexOf('*', i1+1);
  int i3 = input.indexOf('*', i2+1);
  int i4 = input.lastIndexOf('*');
  
  Name = input.substring(0, i1);
  Date = input.substring(i1+1, i2);
  Enter = input.substring(i2+1, i3);
  Exit = input.substring(i3+1, i4);
  WT = input.substring(i4+1);
}

void Get_String() {
  while (Serial.available()) Final = Serial.readString();
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  ThingSpeak.begin(client);
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);  // LED off (active low)
}

void loop() {
  // WiFi 재연결
  if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
      WiFi.begin(ssid, pass);
      Serial.print("0"); delay(5000);
    }
  }
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);  // LED on = connected
  
  Get_String();
  String_Analyze(Final);
  
  if (Final.length() > 0) {
    ThingSpeak.setField(1, Date);
    ThingSpeak.setField(2, Name);
    ThingSpeak.setField(3, Enter);
    ThingSpeak.setField(4, Exit);
    ThingSpeak.setField(5, WT);
    
    int x = ThingSpeak.writeFields(myChannelNumber, myWriteAPIKey);
    if (x == 200) { delay(100); Serial.print("1"); }
    else { delay(100); Serial.print("0"); }
    
    delay(17000);  // ThingSpeak 15초 룰 준수
    Final = "";
  }
}

3. 아두이노 메가 메인 코드 (별도 파일 제공)

다음 라이브러리 필요:

• Adafruit-Fingerprint-Sensor-Library
• Adafruit-GFX-Library
• MCUFRIEND_kbv (TFT LCD용)
• RTClib (DS3231용)

기능: 지문 등록/인증, RTC 시간 읽기, SD 카드 로그 기록, TFT 메뉴 UI, NodeMCU로 데이터 전송 관리, EEPROM 미전송 데이터 큐 관리.

전체 코드는 프로젝트 페이지 첨부 파일(`electropeak_attendance_code.zip`)에서 다운로드 가능.

케이스 제작

• 아크릴/우드 레이저 커팅 도면 제공 (DWG 파일)
• 부품 배치도 따라 조립 후 12V 어댑터 연결로 즉시 동작

확장 아이디어

• LCD에 더 많은 아이콘/애니메이션 추가
• RFID 카드 옵션 추가 (지문 + 카드 이중 인증)
• Google Sheets API 연동으로 ThingSpeak 대체
• 관리자용 웹 대시보드 별도 구축

참고 자료

• SD 카드 모듈 아두이노 연동법
• DS1307/DS3231 RTC 모듈 사용법
• TFT LCD 디스플레이 초보자 가이드