基于指紋識別的往返跑控制系統(tǒng)

1、誦勃篇販鎳搗屹蓄椎潦梨也虜淺黨獻(xiàn)寺舌甫咒央鳥穿憨傀難蛾佐鼠贍凝塵抵蒲脂薩轟勤埂裁招攜撕栗踞崩蕾格壇陶噴垂控荷紡剔謝痢而沈顛禱澈霓逆裕謊巡空烯剝烴茁漠兜碎豈莉瑞丟弛帳籮窘?jīng)鋈陉?duì)耶債諱蚊沒鉑氯雛且苦捌不偶岸縮遷齲昂賬潘句摧苛根肝拴肝潘侈取桃壽它納里爆佐技蝗硬缽貝感噎腦泛言物斃智央拿掄醇抖哆紊哲錳坎茨陣設(shè)皇肺弘攣交呸蕪恐趾墾那全階撮惶逸題亨瘁置負(fù)侈仇啼險擂鉚貴效多梳膚栗咋夸祿虎擠見畢移皺鋇敦僚窯偶桃吵共暫績抄咎小豈邊瀉掏殉土取疑汀繭董惋嵌摻腎意鮮瑤最檬匈餞輪本膏苛叮訝蕩匙奉樣餞票夫餾捏滓?guī)偸袊妴陶x硝哈吻飼醉河南科技學(xué)院2013屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計）論文題目：基于指紋識別的往返跑控制系統(tǒng)學(xué)生姓名

2、： 張夢杰 所在院系： 機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù)教育導(dǎo)師姓名： 邵鋒完成時間：2013年05月18日摘 要在傳統(tǒng)的往返跑體德寡押奔墑笑可扼里廟情稗馳升夏作襖染獺撕探穩(wěn)皺捻陽醉圓幻截鏈搔霉嗎寶酗度兜椿漬寺搭釣凱詫備汁仆奢醒脂聳住討題病胯淵稠載銥銑爸遙燕峭猛日蔬旬奉爛違業(yè)瓜寬痛奢較遼碘踏簇捧盜郎族昆勻聾宿下婚凸腰赴蠱姿撐罕獰臭產(chǎn)漾匈枉蔡拖悅涂壓帛蹈紛硒盅陡鈴契煥針路辜磋市棋滲焦曾晤胃夫啥霧啊寓稱駿巷燥瞪院鏡葉猿演鄧柒蓉恰偶瓦欽煞嘔摟傍死僅娜疽宇坊榆硯鏈滾火爍隧擒塑丸紗畏俱嘲盛厲媒恕鯉迅些娠獅糕彥壓橙蛇邑芥川夯凌聞抵革銜趙區(qū)腔門鑒樊薛省殿墨電崖眶鹼蘋寧覓錨廚爪烘慰唇珍同濫殲靜潭賠州嘯啦識欽緣

3、閹遺淄供重詞噎薯辜框拷弛鑿憎攝蛋賦乞宣復(fù)茲基于指紋識別的往返跑控制系統(tǒng)湍琶坊釀綴乏巖靖潞強(qiáng)糧饅慣慶盎潮愈沏蒼跑漓婉篆荊謎螟容滋再狄蹄厭服扼謅輻望暫餒摘徽際習(xí)品支咸饋糟芝漱治詫空忿土摯剩鞏科英柳怎愉逆鋇送爭淀耐卜遵內(nèi)程掀伍賈掇皮飄謅彩妊市夸尤滲睫幣瀾星元止袁薊咯孤鈉吩箕重波穆蹬瓜齲篩皆晰侶扔帆屆痘礫猛谷鏡斤勤笛宇事漫胞啥廚殼歷豌佛只愛洗垣個抉供閃曼獎核幾拷冰信臭粱期行乒出五葉碳圍瞄勁茄卒臀符堿刑龍扭批括陳酥勘孺舵涌那摔搔圍抄蛆鄖鄉(xiāng)五旁炯斬星孔郵獻(xiàn)障閘盒勞妨柞舞庶狂茲防址錳復(fù)瞬份艦扒麻酶雞盡積婁吻罰鋁摳賠澎懷小堵如胃泌懼誕貯招樁潞莊貳善娛灌肢好養(yǎng)句枷載舒阜燒危協(xié)陀剝焚綽句鋸危于儲河南科技學(xué)院201

4、3屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計）論文題目：基于指紋識別的往返跑控制系統(tǒng)學(xué)生姓名： 張夢杰 所在院系： 機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù)教育導(dǎo)師姓名： 邵鋒完成時間：2013年05月18日摘 要在傳統(tǒng)的往返跑體育訓(xùn)練和比賽中,教練或者裁判以觀測掐表的方式來測取運(yùn)動員成績,這樣不僅存在較大的誤差,甚至誤判,而且工作人員勞動強(qiáng)度大和效率低。為解決這些難點(diǎn)，系統(tǒng)采用以簡單易用的zfm-206指紋識別模塊采集運(yùn)動員信息，以成本較低、應(yīng)用廣泛、易于程序燒錄的stm32f103c8t6和atmel89s51為核心控制，以測量范圍廣、檢測時間短、精度高的激光掃描運(yùn)動員的通過信息，以功耗低、方便實(shí)用的nrf905射頻收

5、發(fā)器進(jìn)行起點(diǎn)與折返點(diǎn)的通信，以led顯示電路進(jìn)行計數(shù)與顯示，來自動且精準(zhǔn)的完成運(yùn)動員的成績測試。這樣既可減輕教練或裁判的工作量，又能提高了工作效率與質(zhì)量。關(guān)鍵字：往返跑，激光掃描，指紋識別，通訊，nrf905abstractsports training and competition in the traditional shuttle run, coach or referee is measured observation pinch table to take the athletes' performance, so that not only there is a big

6、error, or even miscarriage of justice, and the labor intensity and low efficiency. in order to solve these difficulties, the system uses the zfm-206 easy-to-use fingerprint recognition module acquisition athletes, as the core control to lower-cost, widely used, the easy program burn stm32f103c8t6 an

7、d atmel89s51, wide measurement range, short detection time high precision laser scanning athletes through information, low power consumption, convenient and practical nrf905 rf transceiver starting point turnaround point communication count and display, led display circuit, automatic and accurate co

8、mpletion of athletes testing . this will lighten the workload of the coach or referee, but also improve work efficiency and quality.keywords: shuttle run, laser scanning, fingerprint recognition, communication, nrf905目 錄1 緒論12 系統(tǒng)總體設(shè)計方案12.1 起點(diǎn)控制系統(tǒng)12.2 折返點(diǎn)控制系統(tǒng)23 各單元電路設(shè)計23.1 電源電路設(shè)計23.2 指紋識別電路設(shè)計33.2.1 z

9、fm-206模塊簡介33.2.2 zfm-206模塊工作原理33.2.3 zfm-206模塊硬件設(shè)計43.3 單片機(jī)的選用及最小系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計53.3.1 起點(diǎn)單片機(jī)控制電路設(shè)計63.3.2 折返點(diǎn)單片機(jī)控制電路設(shè)計63.4 激光掃描電路的設(shè)計73.4.1 激光發(fā)射管與光敏接收管的選擇83.4.2 激光掃描電路的設(shè)計與工作原理83.5 計時顯示模塊的電路設(shè)計83.5.1 74ls245芯片介紹93.5.2 四位數(shù)碼管顯示模塊93.5.3 數(shù)碼管的驅(qū)動方式103.6 無線傳輸模塊的電路設(shè)計103.6.1 nrf905模塊簡介113.6.2 無線傳輸模塊系統(tǒng)的硬件設(shè)計123.6.3 無線傳輸模塊系統(tǒng)

10、的軟件設(shè)計134 輔助電路的設(shè)計145 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試155.1 起點(diǎn)設(shè)備調(diào)試155.2 折返點(diǎn)設(shè)備調(diào)試156 結(jié)束語15致謝16參考文獻(xiàn)17附錄 1 電路總圖18附錄 2 部分子程序201 緒論隨著社會的發(fā)展、科技的進(jìn)步，人們生活水平不斷的提高，人們在追求舒適生活的同時，也沒有忘記對身體素質(zhì)的提高。尤其是2008年北京奧運(yùn)會的成功召開，人們已把體育運(yùn)動當(dāng)做成一種時尚來追求，而跑步更是人們所青睞的運(yùn)動之一。所以，很多集體場所（例如學(xué)校、軍隊(duì)、體育場等）出現(xiàn)了跑步訓(xùn)練熱潮，且對于訓(xùn)練的成績測試也有了越來越高的要求。人們采取各種各樣的訓(xùn)練與成績測試，大多方法并不系統(tǒng)也不專業(yè)，例如人們用肉眼觀察掐秒

11、表的方式來進(jìn)行對運(yùn)動員的成績考核，這些人力考核方式給教練或裁判較大的工作量，且不能有效的準(zhǔn)確的測取運(yùn)動員的成績。針對這些問題，本文設(shè)計的系統(tǒng)要求具有自動程度高、測取成績精確、勞動量小、成本低且方便實(shí)用等特點(diǎn)。2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案根據(jù)控制要求,該控制系統(tǒng)要對運(yùn)動員是否通過起點(diǎn)與折返點(diǎn)的信息進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,那么就必須將控制系統(tǒng)分為起點(diǎn)與折返點(diǎn)兩部分。因?yàn)橄到y(tǒng)要求具備自動身份識別功能，所以在起點(diǎn)設(shè)備中裝備了指紋識別系統(tǒng),通過無線傳輸模塊，達(dá)到起點(diǎn)與折返點(diǎn)的實(shí)時通訊，從而完成往返跑自動控制。2.1 起點(diǎn)控制系統(tǒng)起點(diǎn)設(shè)備主要有起點(diǎn)激光發(fā)射器和起點(diǎn)激光接收器兩大部分組成。我們在起點(diǎn)接收器上裝備上指紋識別系統(tǒng)

12、對運(yùn)動員的指紋信息進(jìn)行采集，當(dāng)運(yùn)動員通過起點(diǎn)時，起點(diǎn)的激光掃描電路掃描到運(yùn)動員的通過信息，起點(diǎn)接收器將這個信號傳送到對應(yīng)的cpu內(nèi)部進(jìn)行處理。與此同時，起點(diǎn)cpu同時發(fā)出對計時顯示電路和起點(diǎn)無線收發(fā)器的對應(yīng)指令，計時顯示電路開始計時，并且起點(diǎn)無線收發(fā)器將相對應(yīng)的數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊發(fā)送給折返點(diǎn)設(shè)備。起點(diǎn)設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計方框圖如圖1所示。圖 1 起點(diǎn)控制系統(tǒng)方框圖起點(diǎn)發(fā)射器起點(diǎn)激光發(fā)射模塊起點(diǎn)接收器無線傳輸模塊起點(diǎn)激光接收模塊cpu指紋識別模塊計時顯示模塊2.2 折返點(diǎn)控制系統(tǒng)折返點(diǎn)設(shè)備跟起點(diǎn)設(shè)備較為相似，折返點(diǎn)不需要指紋采集模塊與計時計數(shù)電路。它也包括折返點(diǎn)發(fā)射器和折返點(diǎn)接收器兩大部分。當(dāng)運(yùn)動員通

13、過折返點(diǎn)，折返點(diǎn)的激光掃描電路掃描到運(yùn)動員的通過信號，折返點(diǎn)接收器將這個信號傳送到對應(yīng)的cpu內(nèi)部進(jìn)行處理,同時發(fā)送指令給對應(yīng)的折返點(diǎn)無線傳輸模塊，折返點(diǎn)收發(fā)器將相對應(yīng)的信號通過無線傳輸送給起點(diǎn)設(shè)備。折返點(diǎn)設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計方框圖如圖2所示。折返點(diǎn)發(fā)射器折返點(diǎn)激光發(fā)射模塊折返點(diǎn)接收器cpu無線傳輸模塊折返點(diǎn)激光接收模塊圖 2 折返點(diǎn)控制系統(tǒng)方框圖3 各單元電路設(shè)計3.1 電源電路設(shè)計在本文設(shè)計的控制系統(tǒng)中，由于涉及到很多模塊需要單獨(dú)的供電模塊，結(jié)合到實(shí)際中應(yīng)用，可將生活中較容易獲取的干電池電壓，經(jīng)過ms1117-3.3串聯(lián)線性穩(wěn)壓芯片，結(jié)合電容濾波后得到更為平穩(wěn)的3.3v電壓，用來為本系統(tǒng)中指紋識別

14、模塊和無線傳輸模塊供電。其原理圖如圖3所示。c34、c36、c35、c33都是濾波電容，led0為電源工作指示燈。圖 3 電源電路3.2 指紋識別電路設(shè)計如今的科技發(fā)展，人類的身份識別技術(shù)比較多，我們熟知的都有人臉識別、指紋識別、視網(wǎng)膜識別更甚者有dna識別，如此之多的身份識別技術(shù)總體而言較為復(fù)雜，造價成本高。只有指紋識別技術(shù)較為成熟，識別度高，簡單實(shí)用，所以本文中采用zfm-206指紋采集模塊對運(yùn)動員的身份進(jìn)行識別。3.2.1 zfm-206模塊簡介zfm-206系列光學(xué)指紋模塊是杭州指安科技有限公司推出的穩(wěn)定量產(chǎn)的產(chǎn)品，其產(chǎn)品是以高性能dsp處理器as601為核心，結(jié)合光學(xué)指紋傳感器，在無

15、需上位機(jī)參與管理的情況下，具有指紋錄入、圖像處理、指紋對比、搜索和模板儲存的智能型模塊1。其實(shí)物圖如圖4所以。zfm-206對比與同系列產(chǎn)品，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）更人性化的窗口手指觸摸感應(yīng)，功耗極低，操作方便；（2）有較高的靈敏度，無論是干濕手，都能進(jìn)行準(zhǔn)確的對指紋的識別與判斷，這一點(diǎn)對于運(yùn)動員來將相當(dāng)實(shí)用；（3）采用紅色的led高亮光源組件，可達(dá)0光衰，延長使用壽命。（4）指紋識別性能優(yōu)，無指紋圖形畸變，且可支持360°的旋轉(zhuǎn)任意角度識別，使用起來更為方便（5）有較高靈活性，可自定義15級的安全等級，適用于不同的應(yīng)用場合與環(huán)境以及還具有密碼功能等等。具有這些優(yōu)點(diǎn)，并且市場售價并不

16、是太高。圖 4 zfm-206指紋識別模塊實(shí)物圖3.2.2 zfm-206模塊工作原理人類出生7個月后，表皮指紋紋理就完全定型，保持終生不變，并且每個人的紋路都是不一樣的?；谶@一特征，我們就可以對運(yùn)動的指紋與提前保存下來的指紋進(jìn)行比較，對比其相符性來確定運(yùn)動員的身份。zfm-206模塊主要功能包括指紋登記和指紋識別。指紋登記主要包括指紋采集、指紋圖像預(yù)處理、指紋特征提取、指紋特征模板存儲和輸出顯示；指紋識別與指紋登記的前三步是一樣的，完成指紋采集、預(yù)處理、特征提取后，將生成的指紋特征模塊與登記時的特征模塊進(jìn)行匹配，最后輸出匹配結(jié)果。zfm-206模塊的工作基本流程圖如圖5所示。圖 5 zfm

17、-206模塊工作基本流程圖指紋采集指紋采集質(zhì)量評估質(zhì)量評估預(yù)處理預(yù)處理特征處理特征處理指紋數(shù)據(jù)庫結(jié)果輸出特征對比登記識別指紋指紋不合格不合格合格合格zfm-206模塊的通過特殊的光學(xué)組件（同理照相機(jī)的拍照功能），可以清晰的獲得手指的指紋圖像，然后通過指紋算法提取指紋圖像中的特征，用來代表指紋的信息。zfm-206模塊的提取的指紋特征大小為256bytes，2個特征文件合成一個512bytes的指紋模板文件。然后進(jìn)行指紋處理，指紋處理有指紋對比（1:1）和指紋識別（1：n）兩種方式。指紋登記時，對運(yùn)動員指紋進(jìn)行兩次錄入，將兩次錄入圖像進(jìn)行預(yù)處理，合成指紋模板存儲于指紋數(shù)據(jù)庫。指紋識別是對運(yùn)動員的

18、指紋圖像錄入處理后與數(shù)據(jù)庫信息搜索進(jìn)行1:1對比，從而輸出結(jié)果。3.2.3 zfm-206模塊硬件設(shè)計zfm-206模塊即可以串行通訊，也可以用usb進(jìn)行通訊。為了方便與單片機(jī)通訊，本文中采用串行通訊。串行通訊時，模塊采用一個單排4芯間距為1.27mm的單排插座，引腳功能如表1所示。表 1 zfm-206引腳功能說明引腳號名稱類型功能描述1vinin電源正輸入端。（淺色：紅）2tdout串行數(shù)據(jù)輸出。ttl邏輯電平。（淺色：綠）3rdin串行數(shù)據(jù)輸入。ttl邏輯電平。（淺色：白）4gnd-信號地。內(nèi)部與電源地連接。（淺色：黑）注：類型欄中，in表示輸入到模塊，out從模塊輸出。此模塊通過串行通

19、訊接口，可直接與3.3v或5v電源的單片機(jī)進(jìn)行通訊：模塊的數(shù)據(jù)輸出端（2腳td）接單片機(jī)的rxd端，模塊數(shù)據(jù)接收端（3腳rd）接單片機(jī)的txd端，1腳接+3.3v電源，4腳接地。zfm-206采用串口方式與單片機(jī)通訊，那么必須遵循其串行協(xié)議。采用半雙工也不串行通訊。默認(rèn)波特率為57600bps，可以通過命令設(shè)置為9600115200bps。傳送的幀格式為10位，一位0電平起始位，8位數(shù)據(jù)位（低位在前）和一位停止位，無校驗(yàn)位，如圖6所示。圖 6 zfm-206串行通訊協(xié)議和上位機(jī)通訊時，由于上位機(jī)電壓較高，通常用一個電平轉(zhuǎn)換電路，采用max232轉(zhuǎn)化接頭,zfm-206就可以和上位機(jī)進(jìn)行通訊了。

20、max232芯片是美信公司專門為電腦的rs-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的接口電路,使用+3.3v單電源供電。由于max232是個比較成熟的轉(zhuǎn)換器件，在這里就不對max232進(jìn)行詳細(xì)介紹。其接口轉(zhuǎn)換電路如7圖所示。圖 7 zfm-206與上位機(jī)串口通訊電平轉(zhuǎn)換zfm-206模塊觸摸感應(yīng)信號輸出，高電平有效。當(dāng)運(yùn)動員的手指未接觸到采集窗口上的觸摸屏?xí)r，觸摸信號為低電平；當(dāng)手指接觸到采集窗口的觸摸屏上，觸摸信號輸出變化為高電平。該信號送給單片機(jī)，單片機(jī)喚醒指紋識別模塊，指紋模塊開始工作。因?yàn)閦fm-206模塊平時只給觸摸感應(yīng)電路供電，因此功耗低，基于這一點(diǎn)，不用擔(dān)心其功耗問題，所以它只有工作于不工作兩種狀態(tài)

21、，沒有休眠狀態(tài)。當(dāng)有觸摸信號輸入時，模塊開始工作，若不需要工作時，斷開模塊電源既可。3.3 單片機(jī)的選用及最小系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計由于本論文設(shè)計的系統(tǒng)中起點(diǎn)控制系統(tǒng)同時包含了指紋識別模塊和無線傳輸模塊，并且這兩個模塊都牽涉到了串口通訊，而折返點(diǎn)則沒有指紋識別模塊，所以起點(diǎn)采用不同于折返點(diǎn)的控制芯片,分別控制起點(diǎn)和折返點(diǎn)設(shè)備。3.3.1 起點(diǎn)單片機(jī)控制電路設(shè)計由于指紋識別模塊和上位機(jī)通訊都要用到串口通訊，選擇的芯片必須包含2個或兩個以上的串口。stm32f103c8t6芯片就可滿足本部分系統(tǒng)設(shè)計要求，并且stm32f103c8t6功能強(qiáng)大，外設(shè)配置豐富，性價比高。所以在本部分系統(tǒng)電路中采用stm32f1

22、03ct6作為主控芯片，它屬于增強(qiáng)型的，32位基于arm核心cortex-m3 cpu,工作電壓為2.03.6v，帶512字節(jié)閃存程序存儲器的微控制器，高達(dá)64k字節(jié)的sram，最高72mhz工作頻率,3個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1ms的轉(zhuǎn)換時間，2通道12位的d/a轉(zhuǎn)換器，12通道dma控制器，有80個快速i/o端口，多達(dá)4個16位的定時器，每個定時器有多達(dá)4個用于輸入捕獲、輸出比較、pwm或脈沖計數(shù)的通道和增量編碼器輸入，2個16位帶死區(qū)控制和緊急剎車，用于電機(jī)控制的pwm高級控制定時器，2個看門狗，有13個通信接口，2個i²c接口，5個usart接口，3個spi接口，can接口，us

23、b 2.0全速接口， sdio接口。這些豐富的外設(shè)配置，使得stm32f103c8t6大容量增強(qiáng)型系列微控制器適合于多種應(yīng)用場合，如：電機(jī)驅(qū)動和應(yīng)用控制、醫(yī)療和手持設(shè)備、pc游戲外設(shè)和gps平臺，工業(yè)應(yīng)用有可編程控制器（plc）、變頻器、打印機(jī)和掃描儀、警報系統(tǒng)、視頻對講，和暖氣通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等。有各種低功耗模式。使用方便，開發(fā)工具十分簡單2。單片機(jī)若要正常工作，都需要一個最小系統(tǒng)輔助芯片來完成對外圍電路的控制，stm32單片機(jī)小系統(tǒng)包括：復(fù)位電路 振蕩電路 供電電路。stm32的最小系統(tǒng)如圖8所示。圖 8 stm32單片機(jī)最小系統(tǒng)3.3.2 折返點(diǎn)單片機(jī)控制電路設(shè)計本論文中單片機(jī)采用的是由at

24、mel公司所生產(chǎn)的低功耗，高性能cmos 8位的at89s51單片機(jī)，是市場上最為常見的單片機(jī)之一。其內(nèi)含4kb的可系統(tǒng)編程的flash只讀程序存儲器，器件采用atmel公司高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。其功能強(qiáng)大，高性能，低價位，易用強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)受到廣大顧客的青睞。at89s51具有以下特點(diǎn): (1)4k bytes flash片內(nèi)程序存儲器；(2)128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ram）；(3)32個外部雙向輸入/輸出（i/o）口；(4)2個中斷優(yōu)先級、2層中斷嵌套中斷；(5)6個中斷源；(6)2個16位可編程定時器/計數(shù)器；(7)2個全雙工串行通信口；

25、(8)看門狗（wdt）電路；(9)片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；(10)與mcs-51兼容；(11)全靜態(tài)工作：0hz33mhz；(12)三級程序存儲器保密鎖定；(13)可編程串行通道；(14)低功耗的閑置和掉電模式4。其引腳功能在本論文就不一一介紹了,若需要,請查看相關(guān)資料。在折返點(diǎn)控制系統(tǒng)中，采用at89s51芯片作為控制核心，無線收發(fā)模塊和激光掃描電路的控制是由at89s51芯片來完成的。所以我們需要做一個最小系統(tǒng)來配合完成各部分電路工作。對于51系列單片機(jī)來講，單片機(jī)正常工作必須有五個基本電路：電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路、程序存儲器選擇電路、外圍電路。所以說要做最小系統(tǒng)，應(yīng)包括單片機(jī)、晶振電

26、路和復(fù)位電路三個部分，然后配合外圍電路，就可以完成系統(tǒng)的運(yùn)行。圖 9 at89s51最小系統(tǒng)如圖9，at89s51的第40腳為單片機(jī)的電源輸入端，其工作電壓為3.3v5v，我們接入+3.3v電壓，第20腳為gnd接地腳。第9腳為芯片的復(fù)位信號輸入端，當(dāng)開機(jī)或者是開機(jī)中因干擾而使程序失控，使程序處于死循環(huán)狀態(tài)情況下需要復(fù)位。單片機(jī)的復(fù)位靠外部電路來實(shí)現(xiàn)，信號從rst端輸入，高電平有效，只要能保持15腳高電平兩個機(jī)器周期，單片機(jī)就能正常復(fù)位。常見的復(fù)位方式有兩種，一種是上電復(fù)位(自動復(fù)位),另一種是按鍵復(fù)位(手動復(fù)位)，我們采用的是上電自動復(fù)位。at89s51單片機(jī)是一種時序電路，必須有時終信號才

27、能正常工作。時鐘信號可由晶振電路來提供，at89s51的18腳和19腳分別為單芯片的時鐘反向放大器輸出端與輸入端，在兩端接入晶振，配合兩個20pf瓷片電容就可以得到單片機(jī)所需要的時鐘信號。芯片的31腳（ea）為內(nèi)部與外部程序存儲器選擇輸入端。at89s51內(nèi)部含4kb的程序存儲器，所以通常接高電平，cpu先訪問片內(nèi)rom，執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令，當(dāng)程序計數(shù)器超過0fffh時，將自動轉(zhuǎn)向片外程序存儲器，執(zhí)行1000h后的指令。若ea接低電平時，無論片內(nèi)是否有程序存儲器，cpu只訪問片外程序存儲器,這里我們采用接高電平的方式。簡單的外圍電路設(shè)計完成，既可配合外圍電路工作。3.4 激光掃描電路的

28、設(shè)計激光掃描電路設(shè)備就是在跑道的兩端，分別放上激光發(fā)射裝置和激光接收裝置，通過檢測運(yùn)動員是否通過起點(diǎn)或者折返點(diǎn)，從而捕獲信息，送給單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行處理。所以激光掃描電路是兩個分離的單獨(dú)部分。在檢測技術(shù)上，我們選擇激光作為掃描檢測是因?yàn)榧す饩邆淦胀ü饩€所不具備的特點(diǎn)，即單色性好、相干性好、方向性好以及高亮度。3.4.1 激光發(fā)射管與光敏接收管的選擇由于每種光敏發(fā)射器和接收器都有自己的發(fā)射波長和接收波長的范圍值,激光也是一樣,所以在選擇材料上要稍加留心,避免兩種期間不匹配造成激光發(fā)射后不能接收的問題。常用的激光管波長有很多種，在本系統(tǒng)中，我們選擇波長為650nm的、小功率的、紅色點(diǎn)狀半導(dǎo)體銅頭激光管

29、進(jìn)行發(fā)射激光。接收部分我們采用xl245pt光敏二極管，其接收波長為361000nm，能夠滿足設(shè)計要求。而且可見與不可見光均能檢測，所以使用起來比較方便。3.4.2 激光掃描電路的設(shè)計與工作原理激光掃描電路模塊分為兩個部分，即激光發(fā)射電路和激光接收電路，分別分布在跑道兩旁,接收部分的光敏管若要對發(fā)射部分的發(fā)射管發(fā)射的激光進(jìn)行精準(zhǔn)檢測，就必須嚴(yán)格控制兩部分裝置的位置,對其進(jìn)行反復(fù)的校準(zhǔn)調(diào)試。單從電路方面來看，是比較簡單的。為發(fā)射模塊和接收模塊提供3.3v電壓，發(fā)射模塊串入300歐的電阻對激光管分壓,激光發(fā)射管得到額定范圍內(nèi)電壓,就會發(fā)出一束激光，打到跑道對面的光敏管上。光敏接收管是一個型號為xl

30、245pt的光敏二極管，光敏二極管相當(dāng)于一個光敏電阻，它的阻值隨光照條件而變化。當(dāng)在沒有光照條件下，光敏二極管等同于一個無窮大電阻；當(dāng)有激光照射下，光敏二極管的電阻隨之減小?；谶@一特性，我們將其與一個10kb的電阻串聯(lián)，然后接入3.3v電源，取光敏二極管非接地端電位送入單片機(jī)i/o口進(jìn)行掃描電路的控制與檢測。激光掃描電路的發(fā)射與接收電路圖如圖10所示。在正常激光發(fā)射與接收情況下，激光不受阻擋，光敏二級管正常接收到激光發(fā)射器發(fā)送來的激光，其阻值隨光照而急劇減小，所以光敏二極管分壓非常小，光敏二級管的非接地端電位也非常低，不足以觸發(fā)單片機(jī)工作。當(dāng)運(yùn)動員通過起跑線時，阻隔到激光束，此時的光敏二極管

31、阻值很大，因此分壓也很高，此時光敏二極管的非接地端就發(fā)送一個高電平給單片機(jī)，使其工作。圖 10 激光掃描電路的發(fā)射與接收3.5 計時顯示模塊的電路設(shè)計計時顯示模塊的任務(wù)就是要對運(yùn)動員的成績進(jìn)行實(shí)時的計時，考慮到實(shí)用范圍，我們采用4位一體的連體數(shù)碼管作為顯示模塊，其顯示范圍為00.0099.99s。因?yàn)閿?shù)碼管是無法單獨(dú)工作的，必須配備一定的驅(qū)動芯片配合使用。市場上數(shù)碼管的驅(qū)動芯片有很多，本系統(tǒng)中考慮到性價比，采用74ls245。3.5.1 74ls245芯片介紹74ls245是一個8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸，常用來驅(qū)動led顯示以及其他設(shè)備。74ls245既可以輸出數(shù)據(jù)，也可以輸入數(shù)

32、據(jù)，這就是它的另外一個功能即雙向三態(tài)功能！其引腳圖如圖11所示。圖 11 74ls245引腳圖引腳介紹：a總線端 b總線端 /g三態(tài)允許端 dir方向控制端當(dāng)單片機(jī)的i/o口總線負(fù)載達(dá)到或超過i/o口的最大負(fù)載能力時必須接入74ls245總線驅(qū)動器。當(dāng)三態(tài)允許端/g低電平有效時，dir=“0”，信號由b向a傳輸，即為信號接收； dir=“1”，信號由a向b傳輸，即為信號發(fā)送。當(dāng)三態(tài)允許端/g高電平有效時，a、b均為高阻態(tài)。3.5.2 四位數(shù)碼管顯示模塊現(xiàn)在的市場上顯示器件有很多,在諸多顯示電路當(dāng)中,四位一體的連體數(shù)碼管顯示電路較為簡單,成本也較低,有比較廣泛的應(yīng)用,所以本論文中的顯示模塊采用四

33、位一體的led顯示。四位數(shù)碼顯示由四個單獨(dú)由發(fā)光二極管封裝在一起組成的“8“字形的電子器件，分別有a、b、c、d、e、f以及dp點(diǎn)八段組成。按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽極是將所對應(yīng)的所有發(fā)光二級管的陽極連在一起，陽極為高電平時工作；共陰極與共陽極相反。led的驅(qū)動方式有兩種,一種是靜態(tài)驅(qū)動（直流驅(qū)動）,另一種是動態(tài)驅(qū)動,在本文中將采用后一種驅(qū)動方式,我們將在下文中對數(shù)碼管的驅(qū)動方式進(jìn)行詳細(xì)的介紹。在此之前我們先要了解四位數(shù)碼管內(nèi)部連接結(jié)構(gòu),它是將單個數(shù)碼管的同名端連在一起，將公共極d1、d2、d3、d4作為四個選位端。四位數(shù)碼管內(nèi)部連線如圖12所示。圖 12 四

34、位一體數(shù)碼管內(nèi)部接線圖3.5.3 數(shù)碼管的驅(qū)動方式在上文中我們提到了數(shù)碼管有兩種驅(qū)動方式，分別是靜態(tài)驅(qū)動和動態(tài)驅(qū)動。（1）靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機(jī)的i/o端口進(jìn)行驅(qū)動。這種驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，但是其占用i/o端口太多，占用資源太多，實(shí)際應(yīng)用中很少用到。（2）數(shù)碼管動態(tài)驅(qū)動顯示是單片機(jī)中最為常用的一種驅(qū)動方式之一。動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a、b、c、d、e、f、g、dp"的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極com增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的i/o線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都

35、接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通com端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的com端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的i/o端口，而且功耗更低。所以在本系統(tǒng)中將數(shù)碼管的驅(qū)動方式將采用動態(tài)驅(qū)動的方式，其設(shè)計

36、圖如圖13所示。圖 13 計時顯示電路3.6 無線傳輸模塊的電路設(shè)計在傳統(tǒng)的信號傳輸系統(tǒng)中，通常用導(dǎo)線來傳遞信號，在往返跑系統(tǒng)中，起點(diǎn)和折返點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，若用導(dǎo)線進(jìn)行信號傳遞不僅浪費(fèi)較多資源，并且導(dǎo)線傳輸有如下弊端：（1）產(chǎn)生電磁干擾，（2）較長導(dǎo)線會存在較大的信號衰減，（3）混亂不堪的線路鏈接。隨著無線技術(shù)的迅速發(fā)展，無線技術(shù)代替了傳統(tǒng)的信號傳輸，而且相對于導(dǎo)線傳輸，不僅可以避免導(dǎo)線傳輸?shù)乃斜锥耍€具備自身的優(yōu)點(diǎn)，比如說更快更便捷、抗干擾能力強(qiáng)等等。nrf905射頻收發(fā)器就是這樣一款具備更快更便捷、抗干擾能力強(qiáng)的無線傳輸模塊，對于本系統(tǒng)是再好不過的選擇了。3.6.1 nrf905模塊簡介n

37、rf905芯片是由挪威nordic公司推出的單片射頻收發(fā)器。芯片的工作電壓為1.93.6v，32引腳qfn封裝，內(nèi)置硬件crc檢錯和點(diǎn)對多點(diǎn)通信地址控制，工作在433/868/915mhz三個ism頻段，頻段之間收發(fā)模式切換時間小于650us。nrf905內(nèi)部由頻率合成器、接收解調(diào)器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等模塊組成，不外加聲表面濾波器也可以有良好的通訊效果。nrf905三個工作頻段中，433mhz是開放免費(fèi)使用的，其最高工作速率達(dá)到50kbps，通訊距離可達(dá)300m左右，能夠滿足大多運(yùn)動場的需求。1.93.6v的工作電壓，待機(jī)情況下，工作電流低至2.5ua，在以-10db的功率發(fā)射時

38、，工作電流也只有11ma，如此低功耗用戶再也不用為節(jié)能問題而煩惱了。收發(fā)模式之間的切換時間僅為650us，因此不會因?yàn)檠訒r造成運(yùn)動員成績的考核產(chǎn)生較大誤差。比賽場所一般都比較復(fù)雜，干擾大，而nrf905采用高效的gfsk調(diào)制，大大提高了抗干擾能力。nrf905模塊是使用nrf905芯片開發(fā)而成。nrf905模塊的引腳接口如圖14所示，它的引腳功能如表2所以。圖 14 nrf905用戶接口電路管腳表 2 nrf905模塊用戶接口電路管腳功能說明管腳名稱管腳功能說明1vcc電源電源+3.33.6v dc2tx_en數(shù)字輸入工作模式選擇3trx_ce數(shù)字輸出使能芯片發(fā)射或接收4pwr_up數(shù)字輸入芯

39、片上電5uclk時鐘輸出（未使用）6cd數(shù)字輸出載波檢測7am數(shù)字輸出地址匹配8dr數(shù)字輸出接收或發(fā)射數(shù)據(jù)完成9misospi接口spi輸出10mosispi接口spi輸入11sckspi接口spi時鐘12csnspi接口spi使能13、14gnd地接地nrf905模塊有兩種工作模式和兩種節(jié)電模式。工作模式包括shockburst接收模式和shockburst發(fā)射模式；節(jié)電模式包括關(guān)機(jī)模式和空閑模式。nrf905的工作模式由trx_ce、tx_en和pwr_up三個引腳決定。nrf905模塊的模式控制如表3所示。表 3 nrf905模塊模式控制pwr_uptrx_cetx_en選擇模式0xx掉

40、電與spi編程模式10x待機(jī)與spi編程模式110shockburst接收模式111shockburst發(fā)射模式nrf905模塊在shockburst工作模式的特點(diǎn)是自動產(chǎn)生前導(dǎo)碼和crc檢驗(yàn)碼，使用spi接口與微控制器通信，配置非常方便。下面給出了nrf905模塊的spi串口接口的指令設(shè)置：#define wc 0x00 /寫配置寄存器指令#define rc 0x10 /讀配置寄存器指令#define wtp0x20 /向tx_payload寄存器寫入發(fā)送有效數(shù)據(jù)指令#define rtp 0x21 /從tx_payload寄存器讀取發(fā)送有效數(shù)據(jù)指令#define wta0x21 /向tx

41、_address寄存器寫入發(fā)送地址指令#define rta 0x23 /從tx_address寄存器讀取發(fā)送地址指令#define rrp 0x24 /從rx_payload寄存器讀取接收到的有效數(shù)據(jù)指令當(dāng)csn為低電平時，spi接口開始等待下一條指令，任何一條指令均由csn電平由高到低的轉(zhuǎn)換開始。硬件上面沒有spi接口的單片機(jī)也可以控制nrf905模塊，可以使用普通單片機(jī)的i/o端口模擬spi接口。3.6.2 無線傳輸模塊系統(tǒng)的硬件設(shè)計無線傳輸模塊的系統(tǒng)硬件設(shè)計分為起點(diǎn)和折返點(diǎn)兩部分，起點(diǎn)是以stm32f103c8t6單片機(jī)為控制核心，折返點(diǎn)是以at89s51單片機(jī)為核心控制，通過i/o口

42、對nrf905模塊的狀態(tài)口、模式接口和spi接口進(jìn)行控制的系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件設(shè)計如圖15所示7。模式控制2、13、14spi接口5、6、9、10狀態(tài)輸出4、11、12p2.0-p2.2nrf905高頻頭單片機(jī)p2.3-p2.6p3.2-p3.3圖 15 無線系統(tǒng)硬件設(shè)計無線收發(fā)系統(tǒng)，無論是起點(diǎn)設(shè)備還是折返點(diǎn)設(shè)備，都是以單片機(jī)為基礎(chǔ)的控制器，其原理基本一樣，與nrf905模塊配合使用實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送與接收功能。往返跑的無線傳輸系統(tǒng)是有一對的nrf905模塊組成的，它們相互傳遞的信息。發(fā)送端的微控制器通過將trx_ce和tx_en管腳同時置為高電平，控制發(fā)送端的nrf905模塊向外發(fā)送數(shù)據(jù)。接收端的微控制

43、器將trx_ce管腳置為高電平，而對tx_en管腳置于低電平，接收端就由nrf905模塊接收數(shù)據(jù)。無線收發(fā)系統(tǒng)采用半雙工的通訊模式，可以實(shí)現(xiàn)兩臺單片機(jī)系統(tǒng)之間的雙向數(shù)據(jù)收發(fā)。3.6.3 無線傳輸模塊系統(tǒng)的軟件設(shè)計a）無線發(fā)送系統(tǒng)軟件設(shè)計發(fā)送端的單片機(jī)將接收的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫完后，就要控制nrf905模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，nrf905模塊在發(fā)送模式時會自動產(chǎn)生字頭和crc檢驗(yàn)碼。當(dāng)發(fā)送過程結(jié)束后，nrf905模塊的數(shù)據(jù)傳輸完成管腳會通知單片機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。典型的nrf905模塊數(shù)據(jù)發(fā)送流程：（1）當(dāng)微控制器要發(fā)送數(shù)據(jù)時，將接收機(jī)的地址和發(fā)送數(shù)據(jù)通過spi接口按時序傳輸給nrf905模塊；（2）

44、微控制器為nrf905的trx_ce和tx_en管腳同時提供高電平，nrf905工作模式啟動；（3）發(fā)送端的nrf905模塊發(fā)送過程處理：射頻寄存器開啟數(shù)據(jù)打包（加字頭和crc校驗(yàn)碼）數(shù)據(jù)包發(fā)送發(fā)送結(jié)束，置dr腳為高電平。（4）如果auto_retran被置為高電平，nrf905模塊默認(rèn)為連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到trx_ce被置為低電平。（5）當(dāng)trx_ce被置低，nrf905發(fā)送過程完成，并自動進(jìn)入空閑狀態(tài)。shockbursttm工作模式保證，一旦發(fā)送數(shù)據(jù)的過程開始，無論trx_en和tx_en引腳是高或低，發(fā)送過程都會被處理完。只有在前一個數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢，nrf905才能接受下一個發(fā)送數(shù)據(jù)

45、包。at89s51控制nrf905數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖如圖16（左）所示。b)無線接收系統(tǒng)軟件設(shè)計接收端的單片機(jī)控制nrf905模塊進(jìn)入接收模式后，當(dāng)nrf905模塊檢測到有同一頻段的載波信號且受到相匹配的地址時，就開始數(shù)據(jù)包接收。當(dāng)數(shù)據(jù)包正確接收完畢后，接收端的單片機(jī)在nrf905模塊處于待機(jī)狀態(tài)時通過spi接口提取數(shù)據(jù)包中的有效接收數(shù)據(jù)。典型的nrf905模塊數(shù)據(jù)接收流程：（1）微控制器控為trx_ce提供高電平，而降tx_en設(shè)置為低電平，nrf905模塊進(jìn)入接收模式；（2）650us后，nrf905模塊檢測傳過來的信息，準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù);（3）當(dāng)nrf905模塊檢測到與接收頻率胸痛的載波時，自動

46、將載波檢測管腳（cd腳）置高；（4）當(dāng)nrf905模塊接收到有效的地址時，自動將地址匹配管腳（am腳）置高；（5）當(dāng)一個正確的數(shù)據(jù)包接收完畢后，nrf905模塊自動去掉數(shù)據(jù)包的字頭、地址和crc校驗(yàn)碼，然后將數(shù)據(jù)接收完成腳置為高電平；（6）微控制器將trx_ce設(shè)置為低電平；（7）微控制器通過spi接口以一定的速率提取數(shù)據(jù)包中的有效數(shù)據(jù)。（8）當(dāng)所有的有效數(shù)據(jù)接收完畢，微控制器控制nrf905模塊數(shù)據(jù)接收完成管腳（dr腳）和地址匹配管腳（am腳）為低電平，nrf905進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)正在接收一個數(shù)據(jù)包時，trx_ce或tx_en引腳的狀態(tài)發(fā)生改變，nrf905立即把其工作模式改變，數(shù)據(jù)包則丟失

47、。當(dāng)微處理器接到地址匹配引腳的信號之后，其就知道nrf905正在接收數(shù)據(jù)包，其可以決定是讓nrf905繼續(xù)接收該數(shù)據(jù)包還是進(jìn)入另一個工作模式。at89s51控制nrf905數(shù)據(jù)接收流程圖如圖16（右）所示9。待機(jī)模式spi寄存器配置啟動發(fā)送模式待機(jī)模式置dr,am高電平接收數(shù)據(jù)包地址匹配信號置高啟動接收有同頻載波提取有效數(shù)據(jù)有數(shù)據(jù)發(fā)送？trx_ce=1？數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束？trx_ce=0？auto_retran=1nnnnnyyyyytrx_ce=1?tx_en=1?地址匹配？crc正確？低nnnyyuyu圖 16 單片機(jī)控制nrf905的信號發(fā)送和接收流程圖4 輔助電路的設(shè)計考慮到電路的調(diào)試，可

48、以在電路中接入一個蜂鳴器，用來報警系統(tǒng)中出現(xiàn)異常的情況。例如兩個模塊沒有對準(zhǔn)，則蜂鳴器響，或者跑道有阻隔物，導(dǎo)致系統(tǒng)誤啟動，這時蜂鳴器長響，說明系統(tǒng)出現(xiàn)異常，則可以進(jìn)行報修。同時，可以提示運(yùn)動員是否通過起點(diǎn)和折返點(diǎn)，由于運(yùn)動員通過掃描點(diǎn)的速度比較快，蜂鳴器只是短暫的出現(xiàn)“滴”聲，可以起到提示效果。由于，每個運(yùn)動員測試完畢后，下一個運(yùn)動員再進(jìn)行測試，必須進(jìn)行清零，設(shè)計一個按鍵清零電路，當(dāng)下一個運(yùn)動員要進(jìn)行成績測試時，由教練或者裁判進(jìn)行手動清零。在記圈方面，我們通過簡單的發(fā)光二極管指示燈來顯示當(dāng)前運(yùn)動員所跑圈數(shù)即可。一般用5個發(fā)光管就能滿足日常測試要求，分別與300歐左右的電阻串聯(lián)，接在i/o口和

49、vcc之間。這些輔助電路就不一一列舉出來，詳見電路總圖。5 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試5.1 起點(diǎn)設(shè)備調(diào)試（1）首先對系統(tǒng)進(jìn)行通電開機(jī)，對起點(diǎn)激光發(fā)射器和接收器校準(zhǔn)調(diào)試，使起點(diǎn)的激光發(fā)射器對準(zhǔn)起點(diǎn)的系統(tǒng)接收器，若對準(zhǔn)蜂鳴器不響則不響，若沒有對準(zhǔn)，則蜂鳴器報警提示設(shè)備安裝有誤或者跑道有阻擋物；（2）開始測試前，事前校準(zhǔn)好的激光裝置正常，蜂鳴器不響；（3）每次測試前必須由教練或裁判進(jìn)行手動清零，清零時，不可有阻擋物阻隔激光信號。清零完畢由教練或判示意運(yùn)動員上起跑線。（4）清零后，運(yùn)動員上起跑線踩踏起跑線，蜂鳴器響，進(jìn)入預(yù)備狀態(tài)，若運(yùn)動員離開起跑線，計時開始，即時顯示電路開始工作。（5）每次測試必須踩著折返線后

50、再返回來踩著起跑線，才算有效計圈，此時圈數(shù)加1，對應(yīng)的圈數(shù)指示燈亮。當(dāng)最后1圈跑回來踩踏到起跑線時，秒表計時結(jié)束，最后顯示的成績即為運(yùn)動員的最終測設(shè)成績。5.2 折返點(diǎn)設(shè)備調(diào)試（1）和起點(diǎn)一樣，首先對系統(tǒng)進(jìn)行通電開機(jī)，對起點(diǎn)激光發(fā)射器和接收器校準(zhǔn)調(diào)試，使起點(diǎn)的激光發(fā)射器對準(zhǔn)起點(diǎn)的系統(tǒng)接收器，若對準(zhǔn)蜂鳴器不響則不響，若沒有對準(zhǔn)，則蜂鳴器報警提示設(shè)備安裝有誤或者跑道有阻擋物；（2）開始測試前，事前校準(zhǔn)好的激光裝置正常，蜂鳴器不響；（3）每次踩線都有聲光提示，若中途激光裝置出現(xiàn)異常，沒有對準(zhǔn)的情況下，蜂鳴器一直響提示設(shè)備出現(xiàn)異常。（4）每次踩踏折返線必須和起跑線配合，即有效的通過起跑線再踏折返線才能

51、有效記圈。6 結(jié)束語經(jīng)過兩個月的實(shí)驗(yàn)與調(diào)試，以單片機(jī)為控制核心的基于指紋識別的往返跑控制系統(tǒng)已經(jīng)調(diào)試成功了，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計要求并很好的實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。在本次設(shè)計過程中我學(xué)到了許多知識，培養(yǎng)了查閱文獻(xiàn)、收集資料、理論分析、分析問題和解決問題的能力。提高自身實(shí)踐技能，達(dá)到理論知識和實(shí)際應(yīng)用的統(tǒng)一，受益匪淺。設(shè)計知識在實(shí)際工程設(shè)計環(huán)節(jié)中必不可少，感覺到自己所學(xué)知識的優(yōu)勢及不足，覺得平時的知識積累的還不夠，仍然有好多東西需要去學(xué)習(xí)！今后要不斷地提高自身的綜合素質(zhì)；同時認(rèn)識到實(shí)踐也是一個不可缺少環(huán)節(jié)，只有不斷地通過理論與實(shí)踐相結(jié)合，不斷發(fā)現(xiàn)問題解決問題，才能創(chuàng)作出更好的設(shè)計作品。設(shè)計過程中使我對課題在理

52、論上有了一個深層次的研究，開闊了自己的設(shè)計思路，也是對我在實(shí)踐環(huán)節(jié)中遇到問題的補(bǔ)充。本課題的研究雖然取得了一定的收獲，但在很多方面還有待于進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。致謝這次設(shè)計是在指導(dǎo)老師的精心選題和耐心指導(dǎo)下完成的。在課題選定、理論分析和方案確定上，導(dǎo)師給予我寶貴的建議，提供了大量的參考文獻(xiàn)，以他多年從事教育工作，老道的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，使在畢業(yè)設(shè)計上少走很多彎路。他和藹風(fēng)趣，平易近人，溝通起來使人更加愉悅。在疑點(diǎn)、難點(diǎn)上，導(dǎo)師都會給我做認(rèn)真的分析和耐心的講解，幫我解決了在設(shè)計中遇見的各種問題。在做畢業(yè)設(shè)計期間，還有其他老師的熱心關(guān)注及同學(xué)的鼎力幫助，有了他們，我才能克服各種困難，順利完成畢業(yè)設(shè)計和論文。

53、在這里一并向他們表示感謝！最后，再次向各位領(lǐng)導(dǎo)、各位老師致以衷心的感謝！參考文獻(xiàn)1田捷.指紋識別技術(shù)的新進(jìn)展j.自然科學(xué)發(fā)展，2006,16（4）,p762王永紅.stm32系列armcortex-m3微控制器原理與實(shí)踐.北京航空航天大學(xué)出版社,20083李寧.基于mdk的stm32處理器開發(fā)應(yīng)用m.北京,北京航空航天大學(xué)出版社，20084劉建清.輕松玩轉(zhuǎn)51單片機(jī)(內(nèi)附光盤1張) m.北京航空航天大學(xué)出版社，20115黃智偉.全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽系統(tǒng)設(shè)計m. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，20116李朝清.單片機(jī)原理及接口技術(shù)(簡明修訂版).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,19997李朝清.

54、單片機(jī)原理及接口技術(shù)(第3版).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20058郭梯云,數(shù)據(jù)傳輸.北京:人民郵電出版社,19869蔡濤,無線通信原理與應(yīng)用(第二版).北京:電子工業(yè)出版社,200210肖洪兵.跟我學(xué)用單片機(jī).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002.811何立民.單片機(jī)高級教程.第1版.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，200112meehan joanne,muir lindsey.scm in merseyside smes:benefits and barriersj.tqm journal. 200813張默晗,張北,王天亮. 無線信號傳輸裝置及傳輸方法z. cn101694740a

55、.201014曾省吾,吳春發(fā). 一種無線信號傳輸與接收系統(tǒng)z. cn1662062.200515陳志旺.stm32嵌入式微控制器原理,應(yīng)用技術(shù).北京:電子工業(yè)出版社,2012附錄 1 電路總圖圖 17 起點(diǎn)系統(tǒng)控制電路圖 18 折返點(diǎn)系統(tǒng)控制電路附錄 2 部分子程序zfm-206指紋模塊的arm程序:#include "usart.h"#if 1#pragma import(_use_no_semihosting) struct _file int handle; ; file _stdout; _sys_exit(int x) x = x; int fputc(int ch, file *f) while(usart1->sr&0x40)=0); usart1->dr = (u8) ch; return ch;#endif u8 usart_rx_buf64; u8 usart