基于51單片機(jī)的指紋密碼鎖設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上基于51單片機(jī)指紋電子密碼鎖設(shè)計(jì)摘 要隨著人民生活水平的提高，如何實(shí)現(xiàn)家庭防盜這一問題也變得尤其突出，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖由于其構(gòu)造簡(jiǎn)單，安全性低，無法滿足人們的需求。隨著電子產(chǎn)品向智能化和微型化的不斷發(fā)展，單片機(jī)已成為電子產(chǎn)品研制和開發(fā)中首選的控制器，所以具有防盜報(bào)警功能的電子密碼鎖控制系統(tǒng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式密碼控制系統(tǒng)，克服了機(jī)械式密碼鎖控制的密碼量少，安全性能差的缺點(diǎn)。在傳統(tǒng)的身份認(rèn)證中，我們往往使用密碼加密法，但是這種方法只是"防君子不防小人"。在高明的黑客眼里，由幾個(gè)字符組成的密碼脆弱得不堪一擊?，F(xiàn)在，科技的發(fā)展讓我們有了新的選擇生物識(shí)別技術(shù)。

2、將生物識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于筆記本、門鎖等方面，可以對(duì)文件、財(cái)產(chǎn)起保護(hù)作用，并且可以進(jìn)行身份識(shí)別。生物識(shí)別技術(shù)的發(fā)展主要起始于指紋研究，它亦是目前應(yīng)用最為廣泛的生物識(shí)別技術(shù)。本設(shè)計(jì)開發(fā)了一款基于單片機(jī)的指紋識(shí)別電子密碼鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)作為模塊核心，通過串口通信控制ZFM-60指紋模塊實(shí)現(xiàn)錄取指紋并存儲(chǔ)指紋數(shù)據(jù)，并通過HS12864-15C液晶顯示比對(duì)流程及比對(duì)結(jié)果，輔以直流繼電器與發(fā)光二極管模擬開鎖的動(dòng)作。本系統(tǒng)具有體積小、性價(jià)比高、傳輸速度快、適合家庭及單位使用。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，密碼鎖，指紋識(shí)別 51 single fingerprint-based electronic co

3、de lock designABSTRACTWith the improvement of people's living standards, how to achieve family security issue has become particularly prominent, the traditional mechanical locks because of its simple structure, low security, can not meet people's needs. As electronic products to intelligent

4、miniaturized and the continuous development of SCM has become the electronic product research and development preferred controller, the electronic lock control system with anti-theft alarm function gradually replace the traditional mechanical control systems with code, overcome password less, poor s

5、afety performance shortcomings of mechanical lock control.In traditional identity, we tend to use password encryption method, but this method only "anti-anti-villain is not a gentleman." In the eyes of clever hackers, password consists of several characters fragile too vulnerable. Now, the

6、 development of science and technology so that we have a new option - biometrics. The biometric technology used in notebook, door locks, etc., they can file for protection of property, and can be identifiable. biometric technology in fingerprint primary origin research, it is also the most widely us

7、ed biometric technology. The system design of fingerprint recognition electron password lock based on Single-chip microprocessor is developed in the thesis. The system STC89C52 MCU as the core module, through the serial communication control ZFM-60 fingerprint module for taking fingerprints and stor

8、e fingerprint data and liquid crystal display by HS12864-15C ratio than on the processes and results, supported by simulation of DC relays and LEDs unlock action. The system is small, cost-effective, and fast and suitable for families and units.Key Words：Single-chip microprocessor, password, Fingerp

9、rint recognition專心-專注-專業(yè)目 錄第一章 緒論我們今天的工作生活中，很多場(chǎng)合需要身份驗(yàn)證。而基于傳統(tǒng)的標(biāo)志的身份認(rèn)證技術(shù)由于受到證件偽造以及密碼破解等手段的威脅，逐漸表現(xiàn)得有些不足。如何保護(hù)自己的重要文件，如何保證自己的隱私不被泄露？在傳統(tǒng)的身份驗(yàn)證下，我們傾向于使用密碼加密方法，但這種方法“只是防得住君子，防不住小人”。在高明黑客的眼中，密碼由幾個(gè)字符脆弱得不堪一擊?，F(xiàn)在，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使我們有了新的選擇 - 生物識(shí)別技術(shù)。在筆記本，門鎖等加上生物識(shí)別的技術(shù)，它們可以對(duì)文件財(cái)產(chǎn)進(jìn)行保護(hù)，并且是高安全性，高效率的。生物識(shí)別技術(shù)是基于對(duì)人的外貌，聲音和對(duì)其它生物特征身份驗(yàn)證

10、的科學(xué)解決方案，現(xiàn)有的生物識(shí)別技術(shù)，包括指紋識(shí)別技術(shù)一般，掌紋識(shí)別，視網(wǎng)膜識(shí)別，虹膜識(shí)別，臉部識(shí)別技術(shù)，語音識(shí)別技術(shù)和手寫識(shí)別技術(shù)1。生物識(shí)別技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：1，減少，杜絕假冒身份，確認(rèn)真實(shí)身份; 2，降低管理成本，免去了人工身份認(rèn)證過程; 3，人性化，減少或消除使用卡，鑰匙或密碼等問題。指紋是研究生物特征識(shí)別技術(shù)的起源，它也是應(yīng)用最廣泛的生物識(shí)別技術(shù)。指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展依靠于現(xiàn)代電子集成制造技術(shù)和快速可靠的算法的研究。雖然指紋是人體皮膚的一小部分，但其中所包含的數(shù)據(jù)信息卻大到我們難以想象。對(duì)這些包含的數(shù)據(jù)信息對(duì)比不是一個(gè)簡(jiǎn)單的問題，而是使用模糊匹配算法，加以大量的操作。現(xiàn)代電子集成制造技術(shù)

11、使我們能夠制造相對(duì)小的指紋圖像讀取裝置，而在計(jì)算速度迅速發(fā)展的今天，使在單片機(jī)上進(jìn)行兩個(gè)指紋的對(duì)比運(yùn)算成為可能。此外，匹配算法的可靠性也在不斷提高，使得指紋識(shí)別技術(shù)越來越成熟2。1.1課題研究意義隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的安全防盜系統(tǒng)面臨極大的挑戰(zhàn)。長久以來，安防系統(tǒng)驗(yàn)證身份的方法是驗(yàn)證一個(gè)人是否持有有效的信物，如照片、密碼、鑰匙、磁卡和IC卡等。因此從本質(zhì)上來看，這種方法驗(yàn)證的是該人持有的某種“物”，而不是驗(yàn)證該人本身。只要“物”的有效性得到確認(rèn)，則持有該“物”的人的身份也就隨之得到確認(rèn)。這種通過“物”來確認(rèn)人的身份的辦法存在的漏洞是顯而易見的：“物”的丟失或出錯(cuò)都會(huì)導(dǎo)致合法的人無法

12、被認(rèn)證，并且各種信物容易被偽造、破譯。在網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代的今天，我們每個(gè)人都擁有大量的認(rèn)證密碼，比如開機(jī)密碼、郵箱密碼、銀行密碼、論壇登陸密碼等等；密碼作為身份識(shí)別的標(biāo)志已被廣泛采用。密碼容易被遺忘，也有被人竊取的可能，無論是在智能化還是安全性能方面都已經(jīng)不能滿足需求，現(xiàn)在的各種鑰匙，如門鎖鑰匙，汽車鑰匙，保險(xiǎn)柜鑰匙等也如同密碼一樣存在顯而易見的漏洞。這些傳統(tǒng)的安全系統(tǒng)所采用的方式，隨著社會(huì)的發(fā)展，其安全性越來越脆弱不堪一擊。但是我們不能回避這個(gè)尷尬的問題，我們的生活中隨時(shí)都需要進(jìn)行個(gè)人身份的確認(rèn)和權(quán)限的認(rèn)定，尤其是在信息社會(huì)，人們對(duì)于安全性的要求越來越高，同時(shí)也希望認(rèn)證的方式簡(jiǎn)單快速。為了解決這一

13、存在已久的問題，人們把目光轉(zhuǎn)向了近年來興起的生物識(shí)別技術(shù)，希望能借助人體的生理特征或行為動(dòng)作來進(jìn)行身份識(shí)別。這樣就可以不必?cái)y帶大串鑰匙，也不用費(fèi)心去記各種密碼。生物特征和鑰匙、密碼相比具有唯一性，不可復(fù)制性，例如指紋，專家推論以全球 60 億人口計(jì)算，300 年內(nèi)都不會(huì)有兩個(gè)相同的指紋出現(xiàn)。以電子商務(wù)、電子銀行的安全認(rèn)證為例，目前在電子商務(wù)中經(jīng)常出現(xiàn)他人假冒當(dāng)事人的身份，如果通過生物特征進(jìn)行認(rèn)證，就可有效防止此類事件的發(fā)生。另外，網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫和關(guān)鍵文件等的安全控制，機(jī)密計(jì)算機(jī)的登陸認(rèn)證，銀行 ATM、POS 終端等的安全認(rèn)證，蜂窩電話，PDA 的使用認(rèn)證等等，都可以依靠生物特征來認(rèn)證?？梢姡?/p>

14、物特征識(shí)別不但有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，還有不可估量的國家信息安全效益。1997年比爾蓋茨曾這樣預(yù)言：“生物識(shí)別技術(shù)即利用人的生理特征，如指紋、虹膜等來識(shí)別個(gè)人的身份，將成為未來幾年IT產(chǎn)業(yè)的重要革新。,指紋識(shí)別技術(shù)在生物識(shí)別技術(shù)中相對(duì)來看是發(fā)展的最成熟的識(shí)別技術(shù)，指紋鎖則是指紋識(shí)別技術(shù)的代表作品，指紋鎖在當(dāng)今安防系統(tǒng)中應(yīng)運(yùn)而生成為繼機(jī)械鎖、密碼鎖、感應(yīng)鎖之后另一代門鎖的代表，單體指紋代替鑰匙或者密碼成為開鎖工具，大大降低了安防系統(tǒng)的潛在安全隱患，主要是因?yàn)橹讣y的獨(dú)特生理附屬性，在一段比較長的歷史時(shí)期內(nèi)避免了遺失、被盜、被復(fù)制的隱患，因此目前看來指紋鎖幾乎完美的解決了傳統(tǒng)門鎖存在的問題，但是一把合格的

15、指紋鎖，須采用國際領(lǐng)先水平的智能芯片和高標(biāo)準(zhǔn)的安裝材料，這就決定了其剛性成本很高，同時(shí)由于擁有極高的科技附加值，指紋鎖市場(chǎng)價(jià)格普遍比較昂貴，近年來指紋識(shí)別產(chǎn)品在各個(gè)行業(yè)的大規(guī)模開始應(yīng)用，以及人們對(duì)于智能化和安全性能的追求為指紋鎖的市場(chǎng)拓展創(chuàng)造了有利條件，因此可以預(yù)見，指紋鎖將迎來一個(gè)改變安防系統(tǒng)的歷史機(jī)遇?，F(xiàn)代社會(huì)越來越需要高效，可靠的身份識(shí)別系統(tǒng)?？煞蛛x人身份的傳統(tǒng)方式，如口令，密碼，身份?？梢赃M(jìn)行假冒，偽造，盜竊，或者破譯，不能完全滿足現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和社會(huì)安全的需要。作為最傳統(tǒng)和最先進(jìn)的生物鑒定方法，指紋具有很強(qiáng)的相對(duì)穩(wěn)定性。從六個(gè)月胎兒完全形成指紋到死后尸體腐爛，指紋結(jié)構(gòu)，整體分布的統(tǒng)

16、計(jì)特性并沒有顯著的改變，顯然指紋具有其唯一性。至今仍然無法找到兩個(gè)人有相同的指紋，甚至是同卵雙胞胎都是不一樣的指紋。從易用性，安全性，成熟度和成本以及其他方面綜合比較，指紋識(shí)別技術(shù)將成為未來人的生理特征識(shí)別的主流技術(shù)。自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)創(chuàng)建了一個(gè)個(gè)人身份識(shí)別的新時(shí)代，指紋識(shí)別的應(yīng)用使我們生活更加安全，方便【5】。以單片機(jī)為控制器的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，因?yàn)樗目刂菩阅芎透呖煽啃缘膬?yōu)點(diǎn)，電子產(chǎn)品與單片機(jī)控制是分不開的，如電飯煲，洗衣機(jī)，汽車等都需要微處理器控制。學(xué)習(xí)單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)后，我們需要在實(shí)踐中把所學(xué)知識(shí)組織起來，在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用它，所以我聯(lián)系指紋識(shí)別技術(shù)和單片機(jī)的原理與應(yīng)用選擇了基于單片

17、機(jī)的指紋識(shí)別系統(tǒng)這個(gè)課題，我希望我的設(shè)計(jì)可以完成簡(jiǎn)單的身份認(rèn)證，給身份認(rèn)證提供方便。1.2國內(nèi)外指紋密碼鎖發(fā)展歷史及現(xiàn)狀生物識(shí)別技術(shù)在傳統(tǒng)安防系統(tǒng)面臨尷尬的時(shí)候，給人們帶來了希望，并且在今后一個(gè)很長的歷史時(shí)期都將是緩解了安防壓力的有力保障，生物識(shí)別技術(shù)主要包括指紋識(shí)別、人臉識(shí)別、掌形識(shí)別、指靜脈識(shí)別、紅膜識(shí)別、視網(wǎng)膜識(shí)別、聲音識(shí)別等，由于各種生物識(shí)別技術(shù)的差異，只有基于指紋識(shí)別技術(shù)的產(chǎn)品有希望在近幾年大規(guī)模的投入民用的市場(chǎng)，因此指紋識(shí)別產(chǎn)品將是世界各國在生物識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展和投入的重點(diǎn)。一方面，指紋識(shí)別產(chǎn)品的快速發(fā)展得益于低價(jià)位取像設(shè)備的引入及其飛速發(fā)展，以及可靠的比對(duì)算法的研究發(fā)展，另一方面

18、，指紋識(shí)別技術(shù)和其他的很多技術(shù)一樣，也是從專用走向公用，逐漸成為人們關(guān)注的前沿高科技之一，而現(xiàn)在儼然已經(jīng)成為了各種高科技產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)。蘋果公司計(jì)劃推出帶有指紋登陸模塊的手機(jī)，微軟公司推出了可單獨(dú)操作的指紋辨認(rèn)器；IBM 開始出售附有指紋辨認(rèn)器的手提電腦；韓國 LG 電子公司也推出了一種通過指紋啟動(dòng)的手機(jī)。但是必須指出的是指紋科技產(chǎn)業(yè)作為新興的高科技智能產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)上存在難以逾越的高度，迄今為止，全球指紋科技產(chǎn)品也剛剛處于起步階段，國內(nèi)市場(chǎng)上還沒有產(chǎn)生真正意義上的指紋科技產(chǎn)品強(qiáng)勢(shì)品牌，目前在中國市場(chǎng)上已經(jīng)有一些指紋鎖廠家進(jìn)入市場(chǎng)開發(fā)階段，如杭州錦江科技、新加坡璽瑪克、深圳愛迪爾和長春鴻達(dá)等，但這些

19、公司的全國性業(yè)務(wù)還沒有完全做開，一般的指紋鎖廠家都是通過直銷方式為政府機(jī)關(guān)、金融系統(tǒng)提供產(chǎn)品。目前世界上指紋鎖主要以德國與韓國為代表，無論是在技術(shù)還是工藝方面都占據(jù)著優(yōu)勢(shì)，而國內(nèi)的嶺南鎖系主要是做組合安裝，自主技術(shù)和工藝水平偏低。國外的指紋鎖品牌借助北京奧運(yùn)會(huì)登陸中國，強(qiáng)勢(shì)的占據(jù)了指紋鎖的高端市場(chǎng)，而國內(nèi)技術(shù)和工藝偏低的指紋鎖產(chǎn)品只是艱難的占據(jù)著低端市場(chǎng)，因此和國外品牌的利潤相比相距甚遠(yuǎn)，傳統(tǒng)的門鎖需要新一代的鎖來更替，在這樣巨大的市場(chǎng)需求下，國內(nèi)許多企業(yè)紛紛研制開發(fā)指紋安防產(chǎn)品，然而經(jīng)過最初幾年的市場(chǎng)突圍，指紋鎖卻一直沒有大規(guī)模的普及應(yīng)用。眾多廠家倒在了市場(chǎng)引導(dǎo)階段，成為指紋鎖市場(chǎng)開拓大軍的

20、先烈。而現(xiàn)在指紋鎖市場(chǎng)已經(jīng)基本被打開，指紋鎖將迎來一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期。1.3本文主要內(nèi)容基于指紋識(shí)別的電子鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)、指紋模塊、電子鎖、液晶顯示屏、ADC鍵盤、時(shí)鐘幾個(gè)部分構(gòu)成，圍繞指紋鎖為核心功能設(shè)計(jì)的一個(gè)系統(tǒng)，在第二章中對(duì)設(shè)計(jì)方案的選擇作重點(diǎn)介紹。第三章介紹系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，第四章介紹系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，第五章介紹實(shí)物制作與調(diào)試。第二章 整體設(shè)計(jì)方案基于指紋識(shí)別的電子鎖系統(tǒng)是針對(duì)以指紋圖像采集、識(shí)別為核心而開發(fā)出的系統(tǒng)。系統(tǒng)會(huì)控制指紋模塊搜索是否有手指放上，一旦感應(yīng)到有手指，就立即采集指紋圖像，并將采集到的圖像轉(zhuǎn)化成特征并存儲(chǔ)下來。通過比對(duì)該特征和模版特征來控制是否開鎖。該系統(tǒng)利用人

21、體指紋各異性和不變性，為用戶提供加密手段，使用時(shí)只需用戶將手指放在指紋傳感器的采集窗口上，即可完成采集任務(wù)，操作十分方便快捷。系統(tǒng)的液晶顯示屏可以顯示出指紋模塊采集、轉(zhuǎn)化、合并、存儲(chǔ)、比對(duì)各個(gè)流程的結(jié)果，系統(tǒng)另外還有指紋模版的存入功能，用戶可以隨意存入或者刪除指紋模塊中的模版，只要指紋模塊中有該用戶的指紋模版，該用戶就可以通過指紋開鎖。2.1 方案比較與論證方案一：采用數(shù)字電路控制使用數(shù)字鎖電路的好處是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。以74L112雙JK觸發(fā)器構(gòu)造的數(shù)字邏輯電路作為控制核心的密碼鎖，一共有16個(gè)用戶輸入鍵，其中只有12有效的密碼按鍵。，另一種是干擾按鈕，如果按下干擾按鈕鍵盤輸入電路會(huì)自動(dòng)清零，以前輸

22、入的密碼無效，需要重新輸入：電路報(bào)警觸點(diǎn)接通三次，電路將鎖定鍵盤10秒，以防止他人非法操作。電路有兩大部分組成：備用電源（UPS）和密碼鎖電路，其中設(shè)置UPS電源是為了防止因?yàn)橥ｋ娫斐傻拿艽a鎖電路失效，使用戶免遭麻煩。密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼檢測(cè)、執(zhí)行電路、開鎖電路、報(bào)警電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路。其原理方框圖如圖2-1所示圖2-1 數(shù)字密碼鎖方案 方案二：以單片機(jī)為核心的控制方案首先，設(shè)備可靈活編程：一是編程過程中可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)要求編寫程序?yàn)樽约旱脑O(shè)計(jì)，可以通過下載的方式將根據(jù)設(shè)計(jì)編寫的程序?qū)懭朐O(shè)備，如果你想更換程序，就可以把以前輸入的程序擦拭后，自己將程序重寫下載寫入到設(shè)備，這樣

23、可以同時(shí)使用戶節(jié)約成本和提高安全性。其次是在單片上豐富靈活的I / O端口，這些端口可以添加多個(gè)組件，以增加其功能用來實(shí)現(xiàn)的其他機(jī)械鎖不可能完成的任務(wù)。因?yàn)榭梢约訙囟蕊@示，時(shí)間顯示，甚至通過I / O端口添加遠(yuǎn)程控制功能，這些都可以通過添加各種組件來完成。但是如果在其他機(jī)械鎖中，完成這些功能，需要加入額外的專用組件。最終控制的準(zhǔn)確性，對(duì)所有的鎖來說準(zhǔn)確性是最重要的，因?yàn)樗潜ＷC安全性的前提，如果精度不足夠高的話，就很難得到適當(dāng)?shù)陌踩Ｕ?，單片機(jī)的準(zhǔn)確性是比較不錯(cuò)的。單片機(jī)為核心的控制方案不僅可以實(shí)現(xiàn)基本鎖定功能，可以添加一些額外的功能。通過比較以上兩種方案，單片機(jī)方案有較大的活動(dòng)空間，不但能實(shí)

24、現(xiàn)所要求的功能而且能在很大程度上擴(kuò)展功能，而且還可以方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)所以我們采用以單片機(jī)為核心的控制方案。2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.2.1 系統(tǒng)功能描述本系統(tǒng)是根據(jù)指紋采集，識(shí)別模塊開發(fā)出的指紋識(shí)別電子密碼鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用一個(gè)搜索手指指紋模塊，一旦搜索到手指，立即采集手指指紋圖像，并且將所收集的圖像以數(shù)據(jù)形式發(fā)送。它利用人類指紋各向異性和不變性，為用戶提供加密。只需把你的手指平放在指紋采集儀的采集窗口上完成指紋采集，操作十分方便。其主要功能是通過液晶顯示屏顯示出了各個(gè)過程和指紋對(duì)比結(jié)果。采集指紋圖像之前，指紋模塊必須檢測(cè)是否在傳感器表面上出現(xiàn)手指，所以應(yīng)該有這種指紋錄入的功能。簡(jiǎn)單的描述本次

25、設(shè)計(jì)的功能即使用指紋模塊檢測(cè)、錄入指紋，將比對(duì)的數(shù)據(jù)顯示在液晶屏幕上。本系統(tǒng)擁有一次最多錄入三個(gè)指紋的能力該系統(tǒng)的主要功能有以下幾個(gè)方面：1錄入指紋：系統(tǒng)預(yù)先要有錄入指紋的功能，即將個(gè)人的指紋通過指紋采集器采集用戶指紋的特征信息。 2合成指紋模板并存儲(chǔ)：通過光電轉(zhuǎn)換后，將指紋特征值和對(duì)應(yīng)的 ID 號(hào)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。上位機(jī)只要有上傳指紋的命令，模塊可以立即將數(shù)據(jù)傳送到指定位置。3搜索指紋庫比對(duì)指紋：當(dāng)有指紋錄入時(shí)，模塊會(huì)響應(yīng)上位機(jī)指令搜索指紋庫比對(duì)指紋，同時(shí)液晶顯示比對(duì)結(jié)果，繼電器動(dòng)作、發(fā)光二極管亮。2.2.2系統(tǒng)總體框架系統(tǒng)的總體框架是指根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，對(duì)系統(tǒng)所需元件、設(shè)備參數(shù)進(jìn)行必要的計(jì)算

26、，通過認(rèn)真研究、分析、比較選定設(shè)備型號(hào)，再將設(shè)備、元件通過可靠的接口電路聯(lián)系起來構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。在系統(tǒng)的整體方案確定之前,先要明確設(shè)計(jì)要求，然后對(duì)系統(tǒng)硬件、軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中包括繪制原理框圖、電路圖，對(duì)原理進(jìn)行必要說明，綜合考慮系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性要求，以保證所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的要求。通過查閱大量的文獻(xiàn)資料、綜合分析考慮 。主控芯片選用STC89C51單片機(jī)。系統(tǒng)總體框圖如圖2-2所示圖2-2 系統(tǒng)總體框架圖2.3本章小節(jié)本章開頭分別分析了采用數(shù)字電路控制和采用單片機(jī)控制的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)總體設(shè)計(jì)原則，最終確定本系統(tǒng)采用單片機(jī)控制的方案。在采用單片機(jī)控制方案確定后，本章又給出了該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

27、。并簡(jiǎn)單的對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行了描述，最后給出了系統(tǒng)的總體框架圖。本章是本設(shè)計(jì)的前提，為接下來的工作打下了基礎(chǔ)。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)主要是根據(jù)系統(tǒng)整體框圖來具體的設(shè)計(jì)各個(gè)部分的電路，主要包括STC89C52單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)、指紋模塊ZFM-60電路、ADC鍵盤電路、液晶FYD12864電路幾部分。3.1單片機(jī)及最小系統(tǒng)3.1.1 STC89C52單片機(jī)介紹單片機(jī)，亦稱單片微電腦或單片微型機(jī)。它是把中央處理器（CPU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、輸入/輸出端口（I/0）等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)在可以說單片機(jī)是百花齊放的時(shí)期

28、，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供廣闊的天地【6】?？v觀單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。MCS-51系列的8031推出時(shí)的功耗達(dá)630mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW左右，隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）。80C51就采用了HMOS（即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）和CHMOS（互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）。現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器（CPU）、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（RAM）、只讀程序存儲(chǔ)器（ROM）、并

29、行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW（脈寬調(diào)制電路）、WDT（看門狗）、有些單片機(jī)將LCD（液晶）驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大?！?】STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。主要特性如下：增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。工作電壓：5.5V3.3V（5V單片機(jī)）/3.8V2.0V（

30、3V單片機(jī)）工作頻率范圍：040MHz，相當(dāng)于普通8051的080MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)片上集成512字節(jié)RAM通用I/O口（32個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RXD/P3.0，TXD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片具有EEPROM功能具有看門狗功能共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1、T2外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電

31、路，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級(jí)）/075（商業(yè)級(jí)）PDIP封裝STC89C52RC單片機(jī)的工作模式掉電模式：典型功耗<0.1A，可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序空閑模式：典型功耗2mA正常工作模式：典型功耗4mA7mA掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備下圖3-1為STC89C52RC引腳功能說明。圖3-1 STC89C52引腳圖VCC（40引腳）：電源電壓VSS（20引腳）：接地P0口：為8位準(zhǔn)雙向I/O接口，它的每一位

32、都可以分別定義為輸入線或輸出線（作為輸入時(shí)，口鎖存器必須置1），可啟動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。P1口：為8位準(zhǔn)雙向I/O接口，它的每一位都可以分別定義為輸入線或輸出線（作為輸入時(shí)，口鎖存器必須置1），可啟動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。P2口：為8位準(zhǔn)雙向I/O接口，當(dāng)它作為I/O接口使用時(shí)，可直接連接外部I/O設(shè)備；在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O且尋址范圍超過256字節(jié)時(shí)，P2口可用做高8位的地址總線。P3口：為8位準(zhǔn)雙向I/O接口，還可以將每一位用于第二功能，第二功能的定義見表3-1。表3-1 STC89C52 P3口的第二功能端口功能第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸入口）P3.2INT

33、/0（外中斷0）P3.3INT/1（外中斷1）P3.4T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0）P3.5T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1）P3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通P3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。本設(shè)計(jì)的主程序主要由液晶顯示、通訊子按鍵程序組成。主程序的工作流程描述如下：首先初始化各種硬件功能模塊進(jìn)行初始化。包括開機(jī)液晶顯示、鍵盤掃描、指紋模塊建立通信。3.1.2外部晶振設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，它結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速

34、度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬分之五十，高級(jí)的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的8。單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。ST

35、C89C52使用11.0592MHz的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容即可，電容容量一般在15pF至50pF之間。STC89C52的內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，通過XTAL1，XTAL2外部接上一片作為反饋元件的晶體，與C1和C2構(gòu)成了并聯(lián)諧振電路，使其構(gòu)成自激振蕩器，電容的值具有微調(diào)的作用，我們?nèi)?0pF，具體的接法如圖3-2外部晶振電路。圖3-2 外部晶振電路STC89C52的工作頻率范圍在024MHz。我們選用的是11.0592MHz的晶振，振蕩周期約為1s機(jī)器周期約為0.1s，所以這個(gè)晶振可以滿足這個(gè)系統(tǒng)的要求。并且晶

36、振不能離單片機(jī)太遠(yuǎn)，不然使用外部晶振進(jìn)行軟件調(diào)試時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)找不到信號(hào)。3.1.3復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的置位和復(fù)位，都是為了把電路初始化到一個(gè)確定的狀態(tài)，一般來說，單片機(jī)復(fù)位電路作用是把一個(gè)例如狀態(tài)機(jī)初始化到空狀態(tài)，而在單片機(jī)內(nèi)部，復(fù)位的時(shí)候單片機(jī)是把一些寄存器以及存儲(chǔ)設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的一個(gè)值9。單片機(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳RST上外接電阻和電容，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位，當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時(shí)間必須大于單片機(jī)的兩個(gè)機(jī)器周期。具體數(shù)值可以由RC電路計(jì)算出時(shí)間常數(shù)。復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。（1）上電復(fù)位：STC89系列單片機(jī)為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引

37、腳RST上連接一個(gè)電容到VCC，再連接一個(gè)電阻到GND，由此形成一個(gè)RC充放電回路保證單片機(jī)在上電時(shí)RST腳上有足夠時(shí)間的高電平進(jìn)行復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這個(gè)電阻和電容的典型值為10K和10F。（2）按鍵復(fù)位：按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來使單片機(jī)復(fù)位。本系統(tǒng)采用的復(fù)位電路如圖3-3所示。單片機(jī)在上電瞬間，RC電路充電，RST引腳端出現(xiàn)正脈沖，只要RST端保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，就能使單片機(jī)有效復(fù)位。其中電容選10uF、電阻選10K。圖3-3 復(fù)位電路3.2 指紋模塊設(shè)計(jì)3

38、.2.1指紋識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介指紋識(shí)別技術(shù)的原理和其他生物識(shí)別技術(shù)的原理類似。它是使用指紋特征對(duì)個(gè)體身份進(jìn)行分辨和識(shí)別。指紋識(shí)別技術(shù)是所有生物識(shí)別技術(shù)中最成熟的，也是應(yīng)用最廣泛的。這主要是因?yàn)槭褂弥讣y識(shí)別對(duì)用戶來說非常簡(jiǎn)單，而且指紋識(shí)別準(zhǔn)確率很高。嚴(yán)格地說，指紋識(shí)別的原理包括指紋采集原理、指紋特征提取原理和指紋特征匹配原理三大部分3。指紋采集原理是基于指紋或生理特性，通過各種指紋傳感技術(shù)來顯示出他的特征，并將指紋圖案用數(shù)字化表示。由于指紋脊和谷的不同的幾何特征，主要表現(xiàn)為脊是突起，谷是凹陷的， 所以當(dāng)暴露于光，反射光的強(qiáng)度是不同的。當(dāng)接觸于平面上，形成在平面壓力是不同的。在另一方面，由于指紋的脊和谷

39、的不同的物理特性，主要表現(xiàn)為：脊和谷的溫度不同，其導(dǎo)電性也是不同的，他們反饋的波長就不相同。根據(jù)這些幾何特征，生理特征的不同，把人的指紋采集到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中形成一個(gè)指紋圖象。指紋特征分析原理是通過對(duì)指紋圖案的整體特征和細(xì)節(jié)特征進(jìn)行提取，鑒別。理想的指紋圖像是一幅黑白相間的二值圖像。但是由于指紋通常是用按壓的方式得到的，因此，油墨、紙張、手指的狀況以及皮膚的變形等原因都會(huì)導(dǎo)致指紋圖像不理想。另外，通過掃描儀或者攝像機(jī)進(jìn)行數(shù)字化的時(shí)候，由于光照的影響，也會(huì)引入各種噪聲。這些因素都使灰度圖像不能直接用來匹配。因此，有必要選擇合適的特征來描述指紋征來描述指紋4。通常采用的結(jié)構(gòu)特征有2種層次：1）全局特征

40、。所描述的是指紋的全局紋路結(jié)構(gòu)，如圖3-4所示，利用計(jì)算機(jī)處理時(shí)具體劃分為：弓型、環(huán)型、螺旋型。其他的指紋圖案都基于這3種基本圖案。圖3-4 指紋基本紋路圖案2）局部特征。斷點(diǎn)和分叉是最常用的指紋局部結(jié)構(gòu)特征，也稱為細(xì)節(jié)特征。采用這種特征的一個(gè)例子是細(xì)節(jié)坐標(biāo)模型，也就是使用指紋的細(xì)節(jié)點(diǎn)及其坐標(biāo)和其他一些特征來描述指紋。對(duì)于指紋身份鑒定，特別是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的模糊指紋進(jìn)行認(rèn)定的時(shí)候所使用的信息是細(xì)節(jié)特征點(diǎn)，如圖3-5中的小橋、三角點(diǎn)、分叉點(diǎn)、端點(diǎn)和環(huán)。圖3-5 指紋圖像人們根據(jù)紋路的局部結(jié)構(gòu)特征共定義了150多種細(xì)節(jié)特征，如果同時(shí)使用所有的這些特征，將很難自動(dòng)而且迅速地從指紋圖像中提取并且區(qū)分他們。通常

41、，自動(dòng)指紋鑒定系統(tǒng)只使用其中2種主要的特征，即分叉點(diǎn)和斷點(diǎn)。其他細(xì)節(jié)特征都可以用他們的組合來表示。例如小橋是由2個(gè)端點(diǎn)組成的，而環(huán)是由2個(gè)分叉點(diǎn)組成的。指紋特征值匹配原理是對(duì)指紋圖案的整體特征和細(xì)節(jié)特征按模式識(shí)別的原理進(jìn)行比對(duì)匹配。匹配是在已經(jīng)登記指紋與當(dāng)前需要驗(yàn)證的指紋之間進(jìn)行的。匹配操作不是對(duì)兩個(gè)指紋圖像做比較，而是將已經(jīng)數(shù)字化的指紋特征值進(jìn)行匹配。3.2.2 指紋模塊簡(jiǎn)介指紋模塊里面主要是DSP芯片，型號(hào)為AS606，加上外面的CMOS芯片，CMOS芯片主要是對(duì)指紋進(jìn)行“照相”，生成指紋特征，如下圖所示就是一個(gè)指紋模板，錄入兩次這樣的指紋特征就能生成一個(gè)指紋模板。具體的工作過程是：掃描指

42、紋（錄入圖像）、生成特征、合成模板（建立一個(gè)指紋庫文件，成功錄入一個(gè)指紋）。圖3-6 指紋模版指紋模板就是“照一次相”，將指紋模塊里面的CMOS芯片采集一次指紋信息，然后進(jìn)行模糊處理生成0和1兩種記錄信息，存入指紋模塊的FLASH芯片里面。當(dāng)切換到識(shí)別模式的時(shí)候，指紋模塊就會(huì)先讓CMOS芯片采集一次指紋，然后和FLASH芯片的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。看是不是存在，如果存在就能返回是幾號(hào)指紋。這樣我們就能通過單片機(jī)或者電腦進(jìn)行指紋識(shí)別與登記了。具體指紋模塊介紹如下：此指紋模塊型號(hào)是：ZFM60，此模塊上里面包含了：1、光學(xué)頭2、通信連接線3、DSP芯片4、穩(wěn)壓芯片5、FLASH芯片6、CMSO傳感器等部件

43、組成。主要技術(shù)指標(biāo)：供電電壓：DC 3.87.0V供電電流：工作電流：<65mA峰值電流：<95mA指紋圖像錄入時(shí)間：0.5秒窗口面積：14.5×19.4mm匹配方式：比對(duì)方式（1:1）搜索方式（1:N）特征文件：256字節(jié)模板文件：512字節(jié)安全等級(jí)：3級(jí)（從低到高：1、2、3、4、5）認(rèn)假率(FAR)：0.001%（安全等級(jí)為3時(shí)）拒真率(FRR)：1.0%（安全等級(jí)為3時(shí)）搜索時(shí)間：1.0秒（1:500時(shí)，均值）上位機(jī)接口：UART（TTL邏輯電平）通訊波特率(UART)：（9600×N）bps其中N=112（默認(rèn)值N=6，即57600bps）3.2.3

44、指紋模塊指令進(jìn)行指紋模塊的操作是通過單片機(jī)的串口發(fā)送與接收命令完成的。我們先通過串口給指紋模塊發(fā)送命令，然后等待指紋模塊傳回?cái)?shù)據(jù)。再通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，從而判斷命令有沒有執(zhí)行。主要為以下幾條命令。1）開機(jī)的時(shí)候進(jìn)行模塊握手，從而判斷模塊是不是連接正常。命令如下：驗(yàn)證口令：指令包格式：2bytes4bytes1 byte2 bytes1 byte4bytes2bytes包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長度指令碼口令校驗(yàn)和0xEF01Xxxx01H07H13HPasswordSUM應(yīng)答包格式：2bytes4bytes1 byte2 bytes1 byte2bytes包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長度確認(rèn)碼校驗(yàn)和0

45、xEF01Xxxx07H03HxxHSUM注：確認(rèn)碼=00H 表示口令驗(yàn)證正確；確認(rèn)碼=01H 表示收包有錯(cuò)；確認(rèn)碼=13H 表示口令不正確；2）生成指紋模板需要進(jìn)行如下四個(gè)個(gè)命令：錄入圖像、生成特征、合成指紋模板、存儲(chǔ)指紋模板。錄入指紋圖像指令：指令包格式：2bytes4bytes1 byte2 bytes1 byte2bytes包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長度指令碼校驗(yàn)和0xEF01Xxxx01H03H01HSUM應(yīng)答包格式：2bytes4bytes1 byte2 bytes1 byte2bytes包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長度確認(rèn)碼校驗(yàn)和0xEF01Xxxx07H03HxxHSUM注：確認(rèn)碼=00H

46、表示錄入成功；確認(rèn)碼=01H 表示收包有錯(cuò)；確認(rèn)碼=02H 表示傳感器上無手指；確認(rèn)碼=03H 表示錄入不成功；圖像生成特征 Img2Tz指令：指令包格式：2bytes4bytes1 byte2 bytes1 byte1 byte2 bytes包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長度指令碼緩沖區(qū)號(hào)校驗(yàn)和0xEF01Xxxx01H04H02HBufferIDSUM應(yīng)答包格式：2bytes4bytes1 byte2 bytes1 byte2bytes包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長度確認(rèn)碼校驗(yàn)和0xEF01Xxxx07H03HxxHSUM注：確認(rèn)碼=00H 表示生成特征成功；確認(rèn)碼=01H 表示收包有錯(cuò)；確認(rèn)碼=06H 表

47、示指紋圖像太亂而生不成特征；確認(rèn)碼=07H 表示指紋圖像正常，但特征點(diǎn)太少而生不成特征；確認(rèn)碼=15H 表示圖像緩沖區(qū)內(nèi)沒有有效原始圖而生不成圖像；特征合成模板RegMode1指令：功能說明：將CharBuffer1與CharBuffer2中的特征文件合成特征模板。指令包格式：2bytes4bytes1 byte2 bytes1 byte2bytes包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長度指令碼校驗(yàn)和0xEF01Xxxx01H03H05HSUM應(yīng)答包格式：2bytes4bytes1 byte2 bytes1 byte2bytes包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長度確認(rèn)碼校驗(yàn)和0xEF01Xxxx07H03HxxHSUM注

48、：確認(rèn)碼=00H 表示合并成功；確認(rèn)碼=01H 表示收包有錯(cuò)；確認(rèn)碼=0aH 表示合并失敗（兩枚指紋不屬于同一手指）；存儲(chǔ)模板 Store指令：指令包格式：2bytes4bytes1byte2 bytes1 byte1 byte2 bytes2bytes包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長度指令碼緩沖區(qū)號(hào)位置號(hào)校驗(yàn)和0xEF01XXXX01H06H06HBufferIDPageIDSUM應(yīng)答包格式：2bytes4bytes1 byte2 bytes1 byte2bytes包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長度確認(rèn)碼校驗(yàn)和0xEF01Xxxx07H03HxxHSUM注：確認(rèn)碼=00H 表示儲(chǔ)存成功；確認(rèn)碼=01H 表示收包

49、有錯(cuò)；經(jīng)過以上四個(gè)步驟與命令，我們就錄入了一個(gè)指紋，重復(fù)以上步驟，我們可以再錄入其它指紋。3）指紋識(shí)別是先轉(zhuǎn)換到識(shí)別模式，然后不斷的探測(cè)是不是有指紋出現(xiàn)在光學(xué)采集頭上。如果有則掃描指紋，與庫里面的指紋進(jìn)行比對(duì)，如果是就讀出是幾號(hào)指紋。模塊會(huì)自動(dòng)探測(cè)是不是有指紋，如果有則發(fā)送下面的命令：搜索指紋Search指令：指令包格式：2bytes4bytes1byte2bytes1byte1byte2bytes2bytes2bytes包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長度指令碼緩沖區(qū)號(hào)參數(shù)參數(shù)校驗(yàn)和0xEF01Xxxx01H08H04HIDStarPagePageNumSUM應(yīng)答包格式：2bytes4bytes1byt

50、e2bytes1byte2bytes2bytes2bytes包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長度確認(rèn)碼頁碼得分校驗(yàn)和0xEF01Xxxx07H07HxxHSUM注：確認(rèn)碼=00H 表示搜索到；確認(rèn)碼=09H 表示沒有搜索；如果搜索到就返回相應(yīng)的指紋號(hào)，如果沒有就會(huì)返回0。3.2.4 指紋模塊接口電路設(shè)計(jì)ZFM60系列獨(dú)立式指紋識(shí)別模塊引腳功能：模塊中引腳1與電源相連，引腳2接單片機(jī)的RXD端，引腳3接單片機(jī)的TXD端，引腳4懸空，引腳5接地。表3-2如下：表3-2指紋識(shí)別模塊引腳功能引腳號(hào)名稱類型功能描述1Vinin電源正輸入端2TDout串行數(shù)據(jù)輸出。TTL 邏輯電平3RDin串行數(shù)據(jù)輸入。TTL 邏輯

51、電平4GND信號(hào)地。內(nèi)部與電源地連接指紋模塊電路如圖3-7所示圖3-7 指紋模塊接口圖3.3 按鍵電路設(shè)計(jì)按鍵的閉合與否反應(yīng)在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，如果高電平表示斷開，那么低電平則表示閉合，通過電平的高低狀態(tài)的檢測(cè)可確認(rèn)鍵按下與否。為了確保CPU對(duì)一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次，并且防止干擾信號(hào)的影響，必需加入消除電平抖動(dòng)的措施，下圖3-8為按鍵抖動(dòng)示意。消除抖動(dòng)通常有硬、軟硬兩種方法，硬件消除抖動(dòng)可采取雙穩(wěn)態(tài)電路或?yàn)V波消抖電路；軟件消抖是在第一次檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)程序再確認(rèn)該鍵是否仍閉合，如果還是閉合狀態(tài)則確認(rèn)該鍵按下，從而消除抖動(dòng)和干擾影響。按鍵接口設(shè)計(jì)有兩種方法，獨(dú)立式按鍵

52、和矩陣式鍵盤。獨(dú)立式按鍵各鍵相獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接入一根輸入線，只要檢測(cè)輸入線的電平就可以識(shí)別按鍵狀態(tài)。這種方法電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵需占用一根輸入口。由于該設(shè)計(jì)方案IO資源浪費(fèi)大。故此方法只適用于按鍵少或其他控制功能很簡(jiǎn)單的場(chǎng)合。由于本設(shè)計(jì)中的按鍵較多，考慮系統(tǒng)可靠性和鍵盤設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單所以采用矩陣按鍵。本系統(tǒng)的按鍵電路如圖3-9所示，按鍵按下是呈低電平，我們采用軟件消抖來減少對(duì)的單片機(jī)影響。有鍵按下前沿抖動(dòng) 按鍵確定 后沿抖動(dòng)圖3-8 按鍵閉合及斷開前后的電壓矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。當(dāng)鍵被按下時(shí)，其交點(diǎn)的行線和列線接通，相應(yīng)的行線或列線上的電平發(fā)生變

53、化，單片機(jī)通過檢測(cè)行或列線上的電平變化可以確定哪個(gè)按鍵被按下。矩陣鍵盤的檢測(cè)方法有多種，常見的有：逐點(diǎn)掃描法、逐行掃描法、全局掃描法。在本實(shí)例中我們采用逐行掃描法來實(shí)現(xiàn)按鍵檢測(cè)，其中P1.4-P1.7作為列線，P1.0-P1.3作為行線。識(shí)別過程如下：1、判斷鍵盤中是否有鍵按下。設(shè)置所有行線為輸出口，并輸出低電平；設(shè)置列線為輸入口，讀取列線上的電平狀態(tài)，只要有一列的電平為低，就表示有按鍵按下，并且被按下的鍵位于電平為低的列線與4跟行線相交叉的4個(gè)按鍵中，若所有列線都為高電平，表示沒有按鍵按下；2、判斷被按下按鍵所在的位置。在確認(rèn)有鍵按下后（進(jìn)行按鍵消抖處理后），接下來就是確定具體哪個(gè)案件被按下

54、，方法是：依次將每根行線設(shè)置為輸出口，并輸出低電平（同時(shí)剩余行線輸出高電平），然后逐列檢查每根列線的電平狀態(tài)，若某列為低電平，則該列線與設(shè)置為輸出低電平的行線交叉處的按鍵就是被按下的按鍵。3、按鍵位置確定后，接下來就要給矩陣鍵盤中的每個(gè)按鍵進(jìn)行編號(hào)，也就是進(jìn)行按鍵編碼，程序設(shè)計(jì)中常用計(jì)算法和查表法兩種方式對(duì)按鍵進(jìn)行編碼，本實(shí)例采用計(jì)算法編碼。圖3-9按鍵電路3.4液晶顯示模塊設(shè)計(jì)液晶是一種高分子材料，因?yàn)槠涮厥獾奈锢?、化學(xué)、光學(xué)特性，20世紀(jì)中葉開始廣泛應(yīng)用在輕薄型顯示器上。液晶顯示器的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)、線、面并配合背部燈管構(gòu)成畫面。為敘述簡(jiǎn)便，通常把各種液晶顯示器都直接叫做液晶。液晶體積小、功耗低、現(xiàn)實(shí)操作簡(jiǎn)單，但是它有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，其使用溫度范圍很窄，通用型液晶正常工作溫度范圍為0°C+55°C，存儲(chǔ)溫度范圍為-20°C+60