基于51單片機的指紋密碼鎖設(shè)計

./基于51單片機指紋電子密碼鎖設(shè)計摘要隨著人民生活水平的提高,如何實現(xiàn)家庭防盜這一問題也變得尤其突出,傳統(tǒng)的機械鎖由于其構(gòu)造簡單,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,所以具有防盜報警功能的電子密碼鎖控制系統(tǒng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械式密碼控制系統(tǒng),克服了機械式密碼鎖控制的密碼量少,安全性能差的缺點。在傳統(tǒng)的身份認證中,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,由幾個字符組成的密碼脆弱得不堪一擊。現(xiàn)在,科技的發(fā)展讓我們有了新的選擇——生物識別技術(shù)。將生物識別技術(shù)應(yīng)用于筆記本、門鎖等方面,可以對文件、財產(chǎn)起保護作用,并且可以進行身份識別。生物識別技術(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別技術(shù)。本設(shè)計開發(fā)了一款基于單片機的指紋識別電子密碼鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)以STC89C52單片機作為模塊核心,通過串口通信控制ZFM-60指紋模塊實現(xiàn)錄取指紋并存儲指紋數(shù)據(jù),并通過HS12864-15C液晶顯示比對流程及比對結(jié)果,輔以直流繼電器與發(fā)光二極管模擬開鎖的動作。本系統(tǒng)具有體積小、性價比高、傳輸速度快、適合家庭及單位使用。關(guān)鍵詞：單片機,密碼鎖,指紋識別51singlefingerprint-basedelectroniccodelockdesignABSTRACTWiththeimprovementofpeople'slivingstandards,howtoachievefamilysecurityissuehasbecomeparticularlyprominent,thetraditionalmechanicallocksbecauseofitssimplestructure,lowsecurity,cannotmeetpeople'sneeds.AselectronicproductstointelligentminiaturizedandthecontinuousdevelopmentofSCMhasbecometheelectronicproductresearchanddevelopmentpreferredcontroller,theelectroniclockcontrolsystemwithanti-theftalarmfunctiongraduallyreplacethetraditionalmechanicalcontrolsystemswithcode,overcomepasswordless,poorsafetyperformanceshortcomingsofmechanicallockcontrol.Intraditionalidentity,wetendtousepasswordencryptionmethod,butthismethodonly"anti-anti-villainisnotagentleman."Intheeyesofcleverhackers,passwordconsistsofseveralcharactersfragiletoovulnerable.Now,thedevelopmentofscienceandtechnologysothatwehaveanewoption-biometrics.Thebiometrictechnologyusedinnotebook,doorlocks,etc.,theycanfileforprotectionofproperty,andcanbeidentifiable.biometrictechnologyinfingerprintprimaryoriginresearch,itisalsothemostwidelyusedbiometrictechnology.ThesystemdesignoffingerprintrecognitionelectronpasswordlockbasedonSingle-chipmicroprocessorisdevelopedinthethesis.ThesystemSTC89C52MCUasthecoremodule,throughtheserialcommunicationcontrolZFM-60fingerprintmodulefortakingfingerprintsandstorefingerprintdataandliquidcrystaldisplaybyHS12864-15Cratiothanontheprocessesandresults,supportedbysimulationofDCrelaysandLEDsunlockaction.Thesystemissmall,cost-effective,andfastandsuitableforfamiliesandunits.KeyWords：Single-chipmicroprocessor,password,Fingerprintrecognition.目錄TOC\o"1-3"\f\h\z\u第一章緒論11.1課題研究意義11.2國內(nèi)外指紋密碼鎖發(fā)展歷史及現(xiàn)狀31.3本文主要內(nèi)容4第二章整體設(shè)計方案52.1方案比較與論證52.2系統(tǒng)總體設(shè)計72.2.1系統(tǒng)功能描述7系統(tǒng)總體框架72.3本章小節(jié)8第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計93.1單片機及最小系統(tǒng)93.1.1STC89C52單片機介紹9外部晶振設(shè)計12復(fù)位電路設(shè)計133.2指紋模塊設(shè)計15指紋識別技術(shù)簡介153.2.2指紋模塊簡介163.2.3指紋模塊指令183.2.4指紋模塊接口電路設(shè)計213.3按鍵電路設(shè)計213.4液晶顯示模塊設(shè)計233.4.1FYD12864工作流程243.4.2FYD12864指令說明243.4.3FYD12864液晶顯示接口電路設(shè)計293.5本章小節(jié)31第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計324.1系統(tǒng)工作過程分析324.2主程序流程圖334.3鍵盤程序流程設(shè)計354.4LCD顯示模塊程序流程設(shè)計354.5指紋識別程序設(shè)計364.5.1指紋模塊通訊協(xié)議說明364.5.2指紋模版的采集存儲384.5.3指紋比對程序設(shè)計394.6Keil編程404.7本章小結(jié)41第五章實物制作與調(diào)試425.1電路的焊接425.2程序的燒寫445.3小燈、繼電器的調(diào)試455.4液晶的調(diào)試455.5指紋模塊、按鍵的調(diào)試465.6本章小結(jié)47總結(jié)48參考文獻49附錄一50附錄二51英文原文56中文翻譯65.第一章緒論我們今天的工作生活中,很多場合需要身份驗證。而基于傳統(tǒng)的標志的身份認證技術(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-生物識別技術(shù)。在筆記本,門鎖等加上生物識別的技術(shù),它們可以對文件財產(chǎn)進行保護,并且是高安全性,高效率的。生物識別技術(shù)是基于對人的外貌,聲音和對其它生物特征身份驗證的科學(xué)解決方案,現(xiàn)有的生物識別技術(shù),包括指紋識別技術(shù)一般,掌紋識別,視網(wǎng)膜識別,虹膜識別,臉部識別技術(shù),語音識別技術(shù)和手寫識別技術(shù)[1]。生物識別技術(shù)的主要優(yōu)點是：1,減少,杜絕假冒身份,確認真實身份;2,降低管理成本,免去了人工身份認證過程;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別技術(shù)的起源,它也是應(yīng)用最廣泛的生物識別技術(shù)。指紋識別技術(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。對這些包含的數(shù)據(jù)信息對比不是一個簡單的問題,而是使用模糊匹配算法,加以大量的操作?，F(xiàn)代電子集成制造技術(shù)使我們能夠制造相對小的指紋圖像讀取裝置,而在計算速度迅速發(fā)展的今天,使在單片機上進行兩個指紋的對比運算成為可能。此外,匹配算法的可靠性也在不斷提高,使得指紋識別技術(shù)越來越成熟[2]。1.1課題研究意義隨著社會的發(fā)展和技術(shù)的進步,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)驗證身份的方法是驗證一個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,這種方法驗證的是該人持有的某種"物",而不是驗證該人本身。只要"物"的有效性得到確認,則持有該"物"的人的身份也就隨之得到確認。這種通過"物"來確認人的身份的辦法存在的漏洞是顯而易見的："物"的丟失或出錯都會導(dǎo)致合法的人無法被認證,并且各種信物容易被偽造、破譯。在網(wǎng)絡(luò)化時代的今天,我們每個人都擁有大量的認證密碼,比如開機密碼、郵箱密碼、銀行密碼、論壇登陸密碼等等；密碼作為身份識別的標志已被廣泛采用。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尷尬的問題,我們的生活中隨時都需要進行個人身份的確認和權(quán)限的認定,尤其是在信息社會,人們對于安全性的要求越來越高,同時也希望認證的方式簡單快速。為了解決這一存在已久的問題,人們把目光轉(zhuǎn)向了近年來興起的生物識別技術(shù),希望能借助人體的生理特征或行為動作來進行身份識別。這樣就可以不必攜帶大串鑰匙,也不用費心去記各種密碼。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60億人口計算,300年內(nèi)都不會有兩個相同的指紋出現(xiàn)。以電子商務(wù)、電子銀行的安全認證為例,目前在電子商務(wù)中經(jīng)常出現(xiàn)他人假冒當事人的身份,如果通過生物特征進行認證,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,機密計算機的登陸認證,銀行ATM、POS終端等的安全認證,蜂窩電話,PDA的使用認證等等,都可以依靠生物特征來認證?？梢?生物特征識別不但有可觀的經(jīng)濟效益,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："生物識別技術(shù)即利用人的生理特征,如指紋、虹膜等來識別個人的身份,將成為未來幾年IT產(chǎn)業(yè)的重要革新。,指紋識別技術(shù)在生物識別技術(shù)中相對來看是發(fā)展的最成熟的識別技術(shù),指紋鎖則是指紋識別技術(shù)的代表作品,指紋鎖在當今安防系統(tǒng)中應(yīng)運而生成為繼機械鎖、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,主要是因為指紋的獨特生理附屬性,在一段比較長的歷史時期內(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,但是一把合格的指紋鎖,須采用國際領(lǐng)先水平的智能芯片和高標準的安裝材料,這就決定了其剛性成本很高,同時由于擁有極高的科技附加值,指紋鎖市場價格普遍比較昂貴,近年來指紋識別產(chǎn)品在各個行業(yè)的大規(guī)模開始應(yīng)用,以及人們對于智能化和安全性能的追求為指紋鎖的市場拓展創(chuàng)造了有利條件,因此可以預(yù)見,指紋鎖將迎來一個改變安防系統(tǒng)的歷史機遇?，F(xiàn)代社會越來越需要高效,可靠的身份識別系統(tǒng)?？煞蛛x人身份的傳統(tǒng)方式,如口令,密碼,身份。可以進行假冒,偽造,盜竊,或者破譯,不能完全滿足現(xiàn)代社會經(jīng)濟活動和社會安全的需要。作為最傳統(tǒng)和最先進的生物鑒定方法,指紋具有很強的相對穩(wěn)定性。從六個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)計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,指紋識別技術(shù)將成為未來人的生理特征識別的主流技術(shù)。自動指紋識別技術(shù)創(chuàng)建了一個個人身份識別的新時代,指紋識別的應(yīng)用使我們生活更加安全,方便[5]。以單片機為控制器的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的非常成熟,因為它的控制性能和高可靠性的優(yōu)點,電子產(chǎn)品與單片機控制是分不開的,如電飯煲,洗衣機,汽車等都需要微處理器控制。學(xué)習(xí)單片機的基礎(chǔ)知識后,我們需要在實踐中把所學(xué)知識組織起來,在現(xiàn)實生活中應(yīng)用它,所以我聯(lián)系指紋識別技術(shù)和單片機的原理與應(yīng)用選擇了基于單片機的指紋識別系統(tǒng)這個課題,我希望我的設(shè)計可以完成簡單的身份認證,給身份認證提供方便。1.2國內(nèi)外指紋密碼鎖發(fā)展歷史及現(xiàn)狀生物識別技術(shù)在傳統(tǒng)安防系統(tǒng)面臨尷尬的時候,給人們帶來了希望,并且在今后一個很長的歷史時期都將是緩解了安防壓力的有力保障,生物識別技術(shù)主要包括指紋識別、人臉識別、掌形識別、指靜脈識別、紅膜識別、視網(wǎng)膜識別、聲音識別等,由于各種生物識別技術(shù)的差異,只有基于指紋識別技術(shù)的產(chǎn)品有希望在近幾年大規(guī)模的投入民用的市場,因此指紋識別產(chǎn)品將是世界各國在生物識別技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展和投入的重點。一方面,指紋識別產(chǎn)品的快速發(fā)展得益于低價位取像設(shè)備的引入及其飛速發(fā)展,以及可靠的比對算法的研究發(fā)展,另一方面,指紋識別技術(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)品的標識。蘋果公司計劃推出帶有指紋登陸模塊的手機,微軟公司推出了可單獨操作的指紋辨認器；IBM開始出售附有指紋辨認器的手提電腦；韓國LG電子公司也推出了一種通過指紋啟動的手機。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)市場上還沒有產(chǎn)生真正意義上的指紋科技產(chǎn)品強勢品牌,目前在中國市場上已經(jīng)有一些指紋鎖廠家進入市場開發(fā)階段,如XX錦江科技、新加坡璽瑪克、XX愛迪爾和XX鴻達等,但這些公司的全國性業(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,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會登陸中國,強勢的占據(jù)了指紋鎖的高端市場,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,因此和國外品牌的利潤相比相距甚遠,傳統(tǒng)的門鎖需要新一代的鎖來更替,在這樣巨大的市場需求下,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引導(dǎo)階段,成為指紋鎖市場開拓大軍的先烈。而現(xiàn)在指紋鎖市場已經(jīng)基本被打開,指紋鎖將迎來一個快速發(fā)展的時期。1.3本文主要內(nèi)容基于指紋識別的電子鎖系統(tǒng)設(shè)計主要由單片機、指紋模塊、電子鎖、液晶顯示屏、ADC鍵盤、時鐘幾個部分構(gòu)成,圍繞指紋鎖為核心功能設(shè)計的一個系統(tǒng),在第二章中對設(shè)計方案的選擇作重點介紹。第三章介紹系統(tǒng)硬件電路設(shè)計,第四章介紹系統(tǒng)軟件設(shè)計,第五章介紹實物制作與調(diào)試。第二章整體設(shè)計方案基于指紋識別的電子鎖系統(tǒng)是針對以指紋圖像采集、識別為核心而開發(fā)出的系統(tǒng)。系統(tǒng)會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)化成特征并存儲下來。通過比對該特征和模版特征來控制是否開鎖。該系統(tǒng)利用人體指紋各異性和不變性,為用戶提供加密手段,使用時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、比對各個流程的結(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)計簡單。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自動清零,以前輸入的密碼無效,需要重新輸入：電路報警觸點接通三次,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電源是為了防止因為停電造成的密碼鎖電路失效,使用戶免遭麻煩。密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼檢測、執(zhí)行電路、開鎖電路、報警電路、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)計要求編寫程序為自己的設(shè)計,可以通過下載的方式將根據(jù)設(shè)計編寫的程序?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,這樣可以同時使用戶節(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組件,以增加其功能用來實現(xiàn)的其他機械鎖不可能完成的任務(wù)。因為可以加溫度顯示,時間顯示,甚至通過I/O端口添加遠程控制功能,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。最終控制的準確性,對所有的鎖來說準確性是最重要的,因為它是保證安全性的前提,如果精度不足夠高的話,就很難得到適當?shù)陌踩Ｕ?單片機的準確性是比較不錯的。單片機為核心的控制方案不僅可以實現(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,單片機方案有較大的活動空間,不但能實現(xiàn)所要求的功能而且能在很大程度上擴展功能,而且還可以方便的對系統(tǒng)進行升級所以我們采用以單片機為核心的控制方案。2.2系統(tǒng)總體設(shè)計2.2.1系統(tǒng)功能描述本系統(tǒng)是根據(jù)指紋采集,識別模塊開發(fā)出的指紋識別電子密碼鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用一個搜索手指指紋模塊,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過程和指紋對比結(jié)果。采集指紋圖像之前,指紋模塊必須檢測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。簡單的描述本次設(shè)計的功能即使用指紋模塊檢測、錄入指紋,將比對的數(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指紋的能力該系統(tǒng)的主要功能有以下幾個方面：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：通過光電轉(zhuǎn)換后,將指紋特征值和對應(yīng)的ID號存儲到存儲器中。上位機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．搜索指紋庫比對指紋：當有指紋錄入時,模塊會響應(yīng)上位機指令搜索指紋庫比對指紋,同時液晶顯示比對結(jié)果,繼電器動作、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)計任務(wù)要求,對系統(tǒng)所需元件、設(shè)備參數(shù)進行必要的計算,通過認真研究、分析、比較選定設(shè)備型號,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)計要求,然后對系統(tǒng)硬件、軟件進行設(shè)計,其中包括繪制原理框圖、電路圖,對原理進行必要說明,綜合考慮系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性要求,以保證所設(shè)計的系統(tǒng)達到預(yù)期的要求。通過查閱大量的文獻資料、綜合分析考慮。主控芯片選用STC89C51單片機。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控制的優(yōu)缺點。根據(jù)總體設(shè)計原則,最終確定本系統(tǒng)采用單片機控制的方案。在采用單片機控制方案確定后,本章又給出了該系統(tǒng)的總體設(shè)計。并簡單的對系統(tǒng)功能進行了描述,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)計系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計主要是根據(jù)系統(tǒng)整體框圖來具體的設(shè)計各個部分的電路,主要包括STC89C52單片機外圍電路設(shè)計、指紋模塊ZFM-60電路、ADC鍵盤電路、液晶FYD12864電路幾部分。3.1單片機及最小系統(tǒng)3.1.1STC89C52單片機介紹單片機,亦稱單片微電腦或單片微型計算機。它是把中央處理器〔CPU、隨機存取存儲器〔RAM、只讀存儲器〔ROM、輸入/輸出端口〔I/0等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機?，F(xiàn)在可以說單片機是百花齊放的時期,世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機,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,為單片機的應(yīng)用提供廣闊的天地[6]?？v觀單片機的發(fā)展過程,可以預(yù)示單片機的發(fā)展趨勢。MCS-51系列的8031推出時的功耗達630mW,而現(xiàn)在的單片機普遍都在100mW左右,隨著對單片機功耗要求越來越低,現(xiàn)在的各個單片機制造商基本都采用了CMOS〔互補金屬氧化物半導(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〔互補高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝?，F(xiàn)在常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器〔CPU、隨機存取數(shù)據(jù)存儲〔RAM、只讀程序存儲器〔ROM、并行和串行通信接口,中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上,增強型的單片機集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW〔脈寬調(diào)制電路、WDT〔看門狗、有些單片機將LCD〔液晶驅(qū)動電路都集成在單一的芯片上,這樣單片機包含的單元電路就更多,功能就越強大。[7]STC89C52RC單片機是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超強抗干擾的單片機,指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機,12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任意選擇。主要特性如下：增強型8051單片機,6時鐘/機器周期和12時鐘/機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：5.5V～3.3V〔5V單片機/3.8V～2.0V〔3V單片機工作頻率范圍：0～40MHz,相當于普通8051的0～80MHz,實際工作頻率可達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,復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上拉,P0口是漏極開路輸出,作為總線擴展用時,不用加上拉電阻,作為I/O口用時,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16位定時器/計數(shù)器。即定時器T0、T1、T2外部中斷4路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路,PowerDown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,還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART工作溫度范圍：-40～+85℃〔工業(yè)級/0～75℃〔商業(yè)級PDIP封裝STC89C52RC單片機的工作模式掉電模式：典型功耗<0.1μA,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4mA～7mA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3-1STC89C52引腳圖VCC〔40引腳：電源電壓VSS〔20引腳：接地P0口：為8位準雙向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,口鎖存器必須置1,可啟動4個TTL負載。P1口：為8位準雙向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,口鎖存器必須置1,可啟動4個TTL負載。P2口：為8位準雙向I/O接口,當它作為I/O接口使用時,可直接連接外部I/O設(shè)備；在接有片外存儲器或擴展I/O且尋址范圍超過256字節(jié)時,P2口可用做高8位的地址總線。P3口：為8位準雙向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3-1STC89C52P3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/0〔外中斷0P3.3INT/1〔外中斷1P3.4T0〔定時/計數(shù)器0P3.5T0〔定時/計數(shù)器1P3.6外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通P3.7外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(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行初始化。包括開機液晶顯示、鍵盤掃描、指紋模塊建立通信。3.1.2外部晶振設(shè)計單片機系統(tǒng)里都有晶振,在單片機系統(tǒng)里晶振作用非常大,全程叫晶體振蕩器,它結(jié)合單片機內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機所需的時鐘頻率,單片機晶振提供的時鐘頻率越高,那么單片機運行速度就越快,單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率。在通常工作條件下,普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十,高級的精度更高。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,精確的單頻振蕩[8]。單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振,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)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號,可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。STC89C52使用11.0592MHz的晶體振蕩器作為振蕩源,由于單片機內(nèi)部帶有振蕩電路,所以外部只要連接一個晶振和兩個電容即可,電容容量一般在15pF至50pF之間。STC89C52的內(nèi)部有一個用于構(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0~24MHz。我們選用的是11.0592MHz的晶振,振蕩周期約為1μs機器周期約為0.1μs,所以這個晶振可以滿足這個系統(tǒng)的要求。并且晶振不能離單片機太遠,不然使用外部晶振進行軟件調(diào)試時就會發(fā)現(xiàn)找不到信號。3.1.3復(fù)位電路設(shè)計單片機的置位和復(fù)位,都是為了把電路初始化到一個確定的狀態(tài),一般來說,單片機復(fù)位電路作用是把一個例如狀態(tài)機初始化到空狀態(tài),而在單片機內(nèi)部,復(fù)位的時候單片機是把一些寄存器以及存儲設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的一個值[9]。單片機復(fù)位電路原理是在單片機的復(fù)位引腳RST上外接電阻和電容,實現(xiàn)上電復(fù)位,當復(fù)位電平持續(xù)兩個機器周期以上時復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時間必須大于單片機的兩個機器周期。具體數(shù)值可以由RC電路計算出時間常數(shù)。復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成?！?上電復(fù)位：STC89系列單片機為高電平復(fù)位,通常在復(fù)位引腳RST上連接一個電容到VCC,再連接一個電阻到GND,由此形成一個RC充放電回路保證單片機在上電時RST腳上有足夠時間的高電平進行復(fù)位,隨后回歸到低電平進入正常工作狀態(tài),這個電阻和電容的典型值為10KΩ和10μF。〔2按鍵復(fù)位：按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個開關(guān),當開關(guān)按下時電容被放電、RST也被拉到高電平,而且由于電容的充電,會保持一段時間的高電平來使單片機復(fù)位。本系統(tǒng)采用的復(fù)位電路如圖3-3所示。單片機在上電瞬間,RC電路充電,RST引腳端出現(xiàn)正脈沖,只要RST端保持兩個機器周期以上的高電平,就能使單片機有效復(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)計指紋識別技術(shù)簡介指紋識別技術(shù)的原理和其他生物識別技術(shù)的原理類似。它是使用指紋特征對個體身份進行分辨和識別。指紋識別技術(shù)是所有生物識別技術(shù)中最成熟的,也是應(yīng)用最廣泛的。這主要是因為使用指紋識別對用戶來說非常簡單,而且指紋識別準確率很高。嚴格地說,指紋識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,所以當暴露于光,反射光的強度是不同的。當接觸于平面上,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算機系統(tǒng)中形成一個指紋圖象。指紋特征分析原理是通過對指紋圖案的整體特征和細節(jié)特征進行提取,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導(dǎo)致指紋圖像不理想。另外,通過掃描儀或者攝像機進行數(shù)字化的時候,由于光照的影響,也會引入各種噪聲。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。所描述的是指紋的全局紋路結(jié)構(gòu),如圖3-4所示,利用計算機處理時具體劃分為：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。斷點和分叉是最常用的指紋局部結(jié)構(gòu)特征,也稱為細節(jié)特征。采用這種特征的一個例子是細節(jié)—坐標模型,也就是使用指紋的細節(jié)點及其坐標和其他一些特征來描述指紋。對于指紋身份鑒定,特別是對現(xiàn)場的模糊指紋進行認定的時候所使用的信息是細節(jié)特征點,如圖3-5中的小橋、三角點、分叉點、端點和環(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多種細節(jié)特征,如果同時使用所有的這些特征,將很難自動而且迅速地從指紋圖像中提取并且區(qū)分他們。通常,自動指紋鑒定系統(tǒng)只使用其中2種主要的特征,即分叉點和斷點。其他細節(jié)特征都可以用他們的組合來表示。例如小橋是由2個端點組成的,而環(huán)是由2個分叉點組成的。指紋特征值匹配原理是對指紋圖案的整體特征和細節(jié)特征按模式識別的原理進行比對匹配。匹配是在已經(jīng)登記指紋與當前需要驗證的指紋之間進行的。匹配操作不是對兩個指紋圖像做比較,而是將已經(jīng)數(shù)字化的指紋特征值進行匹配。3.2.2指紋模塊簡介指紋模塊里面主要是DSP芯片,型號為AS606,加上外面的CMOS芯片,CMOS芯片主要是對指紋進行"照相",生成指紋特征,如下圖所示就是一個指紋模板,錄入兩次這樣的指紋特征就能生成一個指紋模板。具體的工作過程是：掃描指紋〔錄入圖像、生成特征、合成模板〔建立一個指紋庫文件,成功錄入一個指紋。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。當切換到識別模式的時候,指紋模塊就會先讓CMOS芯片采集一次指紋,然后和FLASH芯片的數(shù)據(jù)進行對比?？词遣皇谴嬖?如果存在就能返回是幾號指紋。這樣我們就能通過單片機或者電腦進行指紋識別與登記了。具體指紋模塊介紹如下：此指紋模塊型號是：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傳感器等部件組成。主要技術(shù)指標：供電電壓：DC3.8~7.0V背光顏色：綠色亮燈方式：長亮/閃爍供電電流：工作電流：<65mA峰值電流：<95mA指紋圖像錄入時間：＜0.5秒窗口面積：14.5×19.4mm匹配方式：比對方式〔1:1搜索方式〔1:N特征文件：256字節(jié)模板文件：512字節(jié)存儲容量：1000枚安全等級：3級〔從低到高：1、2、3、4、5認假率<FAR>：＜0.001%〔安全等級為3時拒真率<FRR>：＜1.0%〔安全等級為3時搜索時間：＜1.0秒〔1:500時,均值上位機接口：UART〔TTL邏輯電平通訊波特率<UART>：〔9600×Nbps其中N=1～12〔默認值N=6,即57600bps3.2.3指紋模塊指令進行指紋模塊的操作是通過單片機的串口發(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數(shù)據(jù)。再通過單片機進行數(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開機的時候進行模塊握手,從而判斷模塊是不是連接正常。命令如下：驗證口令：指令包格式：2bytes4bytes1byte2bytes1byte4bytes2bytesXX模塊地址包標識包長度指令碼口令校驗和0xEF01Xxxx01H07H13HPasswordSUM應(yīng)答包格式：2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytesXX模塊地址包標識包長度確認碼校驗和0xEF01Xxxx07H03HxxHSUM注：確認碼=00H表示口令驗證正確；確認碼=01H表示收包有錯；確認碼=13H表示口令不正確；2生成指紋模板需要進行如下四個個命令：錄入圖像、生成特征、合成指紋模板、存儲指紋模板。錄入指紋圖像指令：指令包格式：2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytesXX模塊地址包標識包長度指令碼校驗和0xEF01Xxxx01H03H01HSUM應(yīng)答包格式：2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytesXX模塊地址包標識包長度確認碼校驗和0xEF01Xxxx07H03HxxHSUM注：確認碼=00H表示錄入成功；確認碼=01H表示收包有錯；確認碼=02H表示傳感器上無手指；確認碼=03H表示錄入不成功；圖像生成特征Img2Tz指令：指令包格式：2bytes4bytes1byte2bytes1byte1byte2bytesXX模塊地址包標識包長度指令碼緩沖區(qū)號校驗和0xEF01Xxxx01H04H02HBufferIDSUM應(yīng)答包格式：2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytesXX模塊地址包標識包長度確認碼校驗和0xEF01Xxxx07H03HxxHSUM注：確認碼=00H表示生成特征成功；確認碼=01H表示收包有錯；確認碼=06H表示指紋圖像太亂而生不成特征；確認碼=07H表示指紋圖像正常,但特征點太少而生不成特征；確認碼=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：2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytesXX模塊地址包標識包長度指令碼校驗和0xEF01Xxxx01H03H05HSUM應(yīng)答包格式：2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytesXX模塊地址包標識包長度確認碼校驗和0xEF01Xxxx07H03HxxHSUM注：確認碼=00H表示合并成功；確認碼=01H表示收包有錯；確認碼=0aH表示合并失敗〔兩枚指紋不屬于同一手指；存儲模板Store指令：指令包格式：2bytes4bytes1byte2bytes1byte1byte2bytes2bytesXX模塊地址包標識包長度指令碼緩沖區(qū)號位置號校驗和0xEF01XXXX01H06H06HBufferIDPageIDSUM應(yīng)答包格式：2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytesXX模塊地址包標識包長度確認碼校驗和0xEF01Xxxx07H03HxxHSUM注：確認碼=00H表示儲存成功；確認碼=01H表示收包有錯；經(jīng)過以上四個步驟與命令,我們就錄入了一個指紋,重復(fù)以上步驟,我們可以再錄入其它指紋。3指紋識別是先轉(zhuǎn)換到識別模式,然后不斷的探測是不是有指紋出現(xiàn)在光學(xué)采集頭上。如果有則掃描指紋,與庫里面的指紋進行比對,如果是就讀出是幾號指紋。模塊會自動探測是不是有指紋,如果有則發(fā)送下面的命令：搜索指紋Search指令：指令包格式：2bytes4bytes1byte2bytes1byte1byte2bytes2bytes2bytesXX模塊地址包標識包長度指令碼緩沖區(qū)號參數(shù)參數(shù)校驗和0xEF01Xxxx01H08H04HIDStarPagePageNumSUM應(yīng)答包格式：2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytes2bytes2bytesXX模塊地址包標識包長度確認碼頁碼得分校驗和0xEF01Xxxx07H07HxxHSUM注：確認碼=00H表示搜索到；確認碼=09H表示沒有搜索；如果搜索到就返回相應(yīng)的指紋號,如果沒有就會返回0。3.2.4指紋模塊接口電路設(shè)計ZFM60系列獨立式指紋識別模塊引腳功能：模塊中引腳1與電源相連,引腳2接單片機的RXD端,引腳3接單片機的TXD端,引腳4懸空,引腳5接地。表3-2如下：表3-2指紋識別模塊引腳功能引腳號名稱類型功能描述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邏輯電平4GND－信號地。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)的檢測可確認鍵按下與否。為了確保CPU對一次按鍵動作只確認一次,并且防止干擾信號的影響,必需加入消除電平抖動的措施,下圖3-8為按鍵抖動示意。消除抖動通常有硬、軟硬兩種方法,硬件消除抖動可采取雙穩(wěn)態(tài)電路或濾波消抖電路；軟件消抖是在第一次檢測到有鍵按下時,執(zhí)行一段延時程序再確認該鍵是否仍閉合,如果還是閉合狀態(tài)則確認該鍵按下,從而消除抖動和干擾影響。按鍵接口設(shè)計有兩種方法,獨立式按鍵和矩陣式鍵盤。獨立式按鍵各鍵相獨立,每個按鍵各接入一根輸入線,只要檢測輸入線的電平就可以識別按鍵狀態(tài)。這種方法電路配置靈活,軟件結(jié)構(gòu)簡單,但每個按鍵需占用一根輸入口。由于該設(shè)計方案IO資源浪費大。故此方法只適用于按鍵少或其他控制功能很簡單的場合。由于本設(shè)計中的按鍵較多,考慮系統(tǒng)可靠性和鍵盤設(shè)計的簡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的單片機影響。有鍵按下有鍵按下前沿抖動按鍵確定后沿抖動圖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、列的交叉點上。當鍵被按下時,其交點的行線和列線接通,相應(yīng)的行線或列線上的電平發(fā)生變化,單片機通過檢測行或列線上的電平變化可以確定哪個按鍵被按下。矩陣鍵盤的檢測方法有多種,常見的有：逐點掃描法、逐行掃描法、全局掃描法。在本實例中我們采用逐行掃描法來實現(xiàn)按鍵檢測,其中P1.4-P1.7作為列線,P1.0-P1.3作為行線。識別過程如下：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。在確認有鍵按下后〔進行按鍵消抖處理后,接下來就是確定具體哪個案件被按下,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按鍵進行編號,也就是進行按鍵編碼,程序設(shè)計中常用計算法和查表法兩種方式對按鍵進行編碼,本實例采用計算法編碼。圖3-9按鍵電路3.4液晶顯示模塊設(shè)計液晶是一種高分子材料,因為其特殊的物理、化學(xué)、光學(xué)特性,20世紀中葉開始廣泛應(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、線、面并配合背部燈管構(gòu)成畫面。為敘述簡便,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)實操作簡單,但是它有一個致命的弱點,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,存儲溫度范圍為-20°C～+60°C,因此在設(shè)計相應(yīng)產(chǎn)品時,務(wù)必要考慮周全,選取合適的液晶。3.4.1FYD12864工作流程1基本操作時序：讀狀態(tài)：輸入：RS=L,RW=H,E=H輸出：D0~D7=狀態(tài)字寫指令：輸入：RS=L,RW=L,D0~D7=指令碼,E=高脈沖輸出：D0~D7=數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H,RW=H,E=H輸出：無寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=H,RW=L,D0~D7=數(shù)據(jù),E=高脈沖輸出：無2狀態(tài)字說明表3-3狀態(tài)字說明STA7D7STA6D6STA5D5STA4D4STA3D3STA2D2STA1D1STA0D0STA0~6當前數(shù)據(jù)地址指針的數(shù)值STA7讀寫操作使能1：禁止0：允許對控制器每次進行讀寫操作之前都必須進行讀寫檢測,確保STA7為0。實際上,由于單片機的操作速度慢于液晶控制器反應(yīng)速度,因此可以不進行讀/寫檢測,或只進行簡短延時即可。3.4.2FYD12864指令說明表3-4指令集〔RE=0：基本指令集指令指令碼說明RSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0清除顯示0000000001將DDRAM填滿"20H",并且設(shè)定DDRAM的地址計數(shù)器〔AC到"00H"地址歸位000000001X設(shè)定DDRAM的地址計數(shù)器〔AC到"00H",并且將游標移到開頭原點位置；這個指令并不改變DDRAM的內(nèi)容進入點設(shè)定00000001I/DS指定在資料的讀取與寫入時,設(shè)定游標移動方向及指定顯示的移位I/D=1：游標向右移,DDRAM地址計數(shù)器〔AC加1I/D=0：游標向左移,DDRAM地址計數(shù)器〔AC減1S：顯示畫面整體位移顯示狀態(tài)開/關(guān)0000001DCBD=1：整體顯示ONC=1：游標ONB=1：游標位置ON游標或顯示移位控制000001S/CR/LXX設(shè)定游標的移動與顯示的移位控制位元；這個指令并不改變DDRAM的內(nèi)容S/C=0,R/L=0:游標向左移動S/C=0,R/L=1:游標向右移動功能設(shè)定00001DLX0REXXDL=1〔必須設(shè)為1RE=1：擴充指令集動作RE=0：基本指令集動作設(shè)定CGRAM地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0設(shè)定CGRAM地址到地址計數(shù)器〔AC設(shè)定CGRAM地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0設(shè)定CGRAM地址到地址計數(shù)器〔AC設(shè)定DDRAM地址001AC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0設(shè)定DDRAM地址到地址計數(shù)器〔AC讀取忙碌標志〔BF和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0讀取忙碌標志〔BF可以確認內(nèi)部動作是否完成,同時可以讀出地址計數(shù)器〔AC的值寫資料到RAM10D7D6D5D4D3D2D1D0寫入資料到內(nèi)部的RAM〔DDRAM/CGRAM/IRAM/GDRAM讀出RAM的值11D7D6D5D4D3D2D1D0從內(nèi)部RAM讀取資料〔DDRAM/CGRAM/IRAM/GDRAM表3-5指令表〔RE=1：擴充指令集指令指令碼說明RSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0待命模式0000000001將DDRAM填滿"20H",并且設(shè)定DDRAM的地址計數(shù)器〔AC到"00H"卷動地址或IRAM地址選擇000000001SRSR=1：允許輸入垂直卷動地址SR=0：允許輸入IRAM地址反白選擇00000001R1R0選擇4行中的任一行作反白顯示,并可決定反白與否睡眠模式0000001SLXXSL=1：脫離睡眠模式SL=0：進入睡眠模式擴充功能設(shè)定000011XREG0RE=1：擴充指令集動作RE=0：基本指令集動作G=1：繪圖顯示ONG=0：繪圖顯示OFF設(shè)定IRAM地址或卷動地址0001AC5AC4AC3AC2AC1AC0SR=1：AC5—AC0為垂直卷動地址SR=0：AC3—AC0為ICONIRAM地址設(shè)定繪圖RAM地址001AC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0設(shè)定CGRAM地址到地址計數(shù)器〔AC當模塊在接受指令前,微處理順必須先確認模塊內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài),即讀取BF標志時BF需為0,方可接受新的指令；如果在送出一個指令前并不檢查BF標志,那么在前一個指令和這個指令中間必須延遲一段較長的時間,即是等待前一個指令確實執(zhí)行完成,指令執(zhí)行的時間請參考指令表中的個別指令說明。"RE"為基本指令集與擴充指令集的選擇控制位元,當變更"RE"位元后,往后的指令集將維持在最后的狀態(tài),除非再次變更"RE"位元,否則使用相同指令集時,不需每次重設(shè)"RE"位元。具體指令介紹：1清除顯示RSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLLLH功能：清除顯示屏幕,把DDRAM位址計數(shù)器調(diào)整為"00H"2位址歸位RSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLLHX功能：把DDRAM位址計數(shù)器調(diào)整為"00H",游標回原點,該功能不影響顯示DDRAM3位址歸位RSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLHI/DS功能：把DDRAM位址計數(shù)器調(diào)整為"00H",游標回原點,該功能不影響顯示DDRAM功能：執(zhí)行該命令后,所設(shè)置的行將顯示在屏幕的第一行。顯示起始行是由Z地址計數(shù)器控制的,該命令自動將A0-A5位地址送入Z地址計數(shù)器,起始地址可以是0-63范圍內(nèi)任意一行。Z地址計數(shù)器具有循環(huán)計數(shù)功能,用于顯示行掃描同步,當掃描完一行后自動加一。4顯示狀態(tài)開/關(guān)RSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLHDCB功能：D=1；整體顯示ONC=1；游標ONB=1；游標位置ON5游標或顯示移位控制RSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLHS/CR/LXX功能：設(shè)定游標的移動與顯示的移位控制位：這個指令并不改變DDRAM的內(nèi)容6功能設(shè)定RSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLHDLX0REXX功能：DL=1〔必須設(shè)為1RE=1；擴充指令集動作RE=0：基本指令集動作7設(shè)定CGRAM位址RSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLHAC5AC4AC3AC2AC1AC0功能：設(shè)定CGRAM位址到位址計數(shù)器〔AC8設(shè)定DDRAM位址RSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLHAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0功能：設(shè)定DDRAM位址到位址計數(shù)器〔AC9讀取忙碌狀態(tài)〔BF和位址RSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LHBFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0功能：讀取忙碌狀態(tài)〔BF可以確認內(nèi)部動作是否完成,同時可以讀出位址計數(shù)器〔AC的值10寫資料到RAMRSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0HLD7D6D5D4D3D2D1D0功能：寫入資料到內(nèi)部的RAM〔DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM11讀出RAM的值RSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0HHD7D6D5D4D3D2D1D0功能：從內(nèi)部RAM讀取資料〔DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM12待命模式〔12HRSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLLLH功能：進入待命模式,執(zhí)行其他命令都可終止待命模式13卷動位址或IRAM位址選擇〔13HRSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLLHSR功能：SR=1；允許輸入卷動位址SR=0；允許輸入IRAM位址14反白選擇〔14HRSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLHR1R0功能：選擇4行中的任一行作反白顯示,并可決定反白的與否15睡眠模式〔015HRSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLHSLXX功能：SL=1；脫離睡眠模式SL=0；進入睡眠模式16擴充功能設(shè)定〔016HRSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLHHX1REGL功能：RE=1；擴充指令集動作RE=0；基本指令集動作G=1；繪圖顯示ONG=0；繪圖顯示OFF17設(shè)定IRAM位址或卷動位址〔017HRSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLHAC5AC4AC3AC2AC1AC0功能：SR=1；AC5~AC0為垂直卷動位址SR=0；AC3~AC0寫ICONRAM位址18設(shè)定繪圖RAM位址〔018HRSRWDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLHAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0功能：設(shè)定GDRAM位址到位址計數(shù)器〔AC3.4.3FYD12864液晶顯示接口電路設(shè)計FYD12864共有20個引腳,各引腳說明如表3-6所示。表3-6接口信號說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地11D4DataI/O2VDD電源正極12D5DataI/O3VO液晶顯示對比度調(diào)節(jié)端13D6DataI/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端〔H/L14D7DataI/O5R/W讀/寫選擇端〔H/L15PSB并/串選擇H并行L串行6E使能信號16NC空腳7D0DataI/O17RST復(fù)位,低電平有效8D1DataI/O18NC空腳9D2DataI/O19A背光電源正極10D3DataI/O20K背光電源負極FYD12864漢字圖形點陣液晶顯示模塊,可顯示漢字及圖形,內(nèi)置8192個中文漢字〔16X16點陣、128個字符〔8X16點陣及64X256點陣顯示RAM〔GDRAM。下圖為FYD12864與單片機的接口連接圖。圖3-1012864引腳與單片機連接圖顯示模塊主要完成數(shù)據(jù)的顯示功能。用戶所編的顯示程序,開始必須進行初始化,否則模塊無法正常顯示,首先當模塊接受指令前,單片機必須確認模塊內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài),然后根據(jù)接受到指令顯示相關(guān)的內(nèi)容在屏幕上。1、通過RS確定是寫數(shù)據(jù)還是寫命令。寫命令包括使液晶的光標顯示/不顯示、光標閃爍/不閃爍、需/不需要移屏、在液晶的什么位置顯示,等等。寫數(shù)據(jù)是指要顯示什么內(nèi)容。2、讀/寫控制端設(shè)置為寫模式,即低電平。3、將數(shù)據(jù)或命令送達數(shù)據(jù)線上。4、給E一個高脈沖將數(shù)據(jù)送入液晶控制器,完成寫操作。3.5本章小節(jié)本章首先介紹了主要控制元件STC89C52單片機,并且介紹了各引腳功能及組成最小系統(tǒng)各部分的原理。然后,了解了12864液晶的使用方法及其編程要點,接著敘述了如何對按鍵編程,因為按鍵必須添加防抖動設(shè)置,以減少誤差。最后介紹指紋模塊,列出本設(shè)計需要的程序模塊。第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計主要以硬件電路設(shè)計為基礎(chǔ),以實現(xiàn)系統(tǒng)功能為導(dǎo)向,主要包括指紋識別程序設(shè)計、ADC鍵盤程序設(shè)計、液晶FYD12864程序設(shè)計幾部分。4.1系統(tǒng)工作過程分析在本文的硬件電路中,單片機嵌入到系統(tǒng)中作為控制器。應(yīng)用程序開發(fā)分為兩個部分,即指紋識別模塊的應(yīng)用開發(fā),和12864液晶,按鍵程序的開發(fā)。程序開發(fā)將建立主程序調(diào)用一系列子程序通過C語言函數(shù)作為主要途徑,也就是利用C語言函數(shù)分別對指紋識別模塊和液晶顯示電路編制子程序。在此設(shè)計中,使用編程單片機的keil軟件作為開發(fā)環(huán)境的,因為編譯器支持模塊化設(shè)計,可以將源程序分成幾個模塊各自進行編寫,最后通過編譯器生成一個最終的文件。開發(fā)環(huán)境可以調(diào)試軟件模擬程序,可以輕松進行程序的編寫和調(diào)試,調(diào)試成功的代碼文件通過開發(fā)板就可以下載到單片機中。單片機上電后,主程序應(yīng)完成相應(yīng)的初始化。根據(jù)電路的功能性要求,主要程序必須初始化液晶,并且檢測按鍵。如果有相應(yīng)的鍵被按下,執(zhí)行相應(yīng)的操作,對指紋模塊的讀寫是單片機通過串行接口進行的。所以要對串口進行初始化由于使用串口和模塊通訊,所以必須先約定好單片機和模塊的串口工作速度和數(shù)據(jù)包格式。SCON是一個特殊功能寄存器,用以設(shè)定串行口的工作方式、接收/發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標志：表4-1SCON寄存器地址位位76543210字節(jié)地址：98HSM0SM1SM2SM3SM4SM5SM6SM7SCONSM0和SM1為工作方式選擇位,可選擇四種工作方式：表4-2串行口工作方式SM0SM1方式說明波特率000移位寄存器fosc/1201110位異步收發(fā)器〔8位數(shù)據(jù)可變10211位異步收發(fā)器〔9位數(shù)據(jù)fosc/64或fosc/3211311位異步收發(fā)器〔9位數(shù)據(jù)可變PCON中只有一位SMOD與串行口工作有關(guān)：表4-3PCON寄存器位76543210字節(jié)地址：97HSMODPCONSMOD〔PCON.7波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3時,波特率與SMOD有關(guān),當SMOD=1時,波特率提高一倍。復(fù)位時,SMOD=0。發(fā)送數(shù)據(jù)共11-14個字節(jié),前6個字節(jié)是模塊的XX和模塊地址為固定值,后5-8個字節(jié)是傳輸?shù)哪K的命令。同時根據(jù)外部晶振和系統(tǒng)默認的傳輸速率算出控制串口的各寄存器的初始值。指紋模塊的通訊波特率〔UART的要求為9600bps,所以如果單片機要與指紋模塊進行通信是,必須波特率一致,此時需要在編程時設(shè)置單片機的波特率為9600bps。串行口工作之前,應(yīng)對其進行初始化,主要是設(shè)置產(chǎn)生波特率的定時器1、串行口控制和中斷控制。具體步驟如下：1、確定T1的工作方式〔編程TMOD寄存器；2、計算T1的初值,裝載TH1、TL1；3、啟動T1〔編程TCON中的TR1位；4、確定串行口控制〔編程SCON寄存器；5、串行口在中斷方式工作時,要進行中斷設(shè)置〔編程IE、IP寄存器。下面是串口初始化程序：SCON=0x50;//UART方式1:8位UART;REN=1:允許接收PCON=0x00;//SMOD=0:波特率不加倍TMOD=0x21;//T1方式2,用于UART波特率,T0方式1TH1=0xFD;TL1=0xFD;//UART波特率設(shè)置:96004.2主程序流程圖根據(jù)分析后,制定如下圖的程序流程圖。主程序設(shè)計流程如圖4-1所示。程序的巡檢過程：首先對各模塊進行初始化,檢測在有無按鍵按下,如果按下判斷是那一個按鍵,并作出判斷是否調(diào)用相應(yīng)子程序。主程序主要由液晶顯示、通訊子程序和按鍵程序組成。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。包括液晶顯示、鍵盤掃描、指紋模塊建立通信。圖4-1主程序流程圖4.3鍵盤程序流程設(shè)計鍵盤是系統(tǒng)與外部傳遞信息的通道,在硬件的基礎(chǔ)上需要進行軟件的設(shè)計。鍵盤模塊的工作流程圖如圖4-2所示。圖4-2鍵盤程序流程圖4.4LCD顯示模塊程序流程設(shè)計顯示模塊主要完成數(shù)據(jù)的顯示功能,然后根據(jù)接受到指令顯示相關(guān)的內(nèi)容在屏幕上。圖4-3顯示程序流程圖4.5指紋識別程序設(shè)計4.5.1指紋模塊通訊協(xié)議說明指紋模塊采用UART與單片機通訊,對命令、數(shù)據(jù)、結(jié)果的接收和發(fā)送,都采用數(shù)據(jù)包的形式。對于多字節(jié)的,高字節(jié)在前低字節(jié)在后。數(shù)據(jù)包格式：XX地址包標識包長度包內(nèi)容〔指令/數(shù)據(jù)/參數(shù)/確認碼校驗和XX固定為0xef01,傳送時高字節(jié)在前。地址默認值為0xffffffff,用戶可通過指令生成新地址,模塊會拒絕地址錯誤的數(shù)據(jù)包。傳送時高字節(jié)在前。包標識,0x01表示是命令包,0x02表示是數(shù)據(jù)包<Datapacket>,且有后續(xù)包。數(shù)據(jù)包不能單獨進入執(zhí)行流程,必須跟在指令包或應(yīng)答包后面。0x07表示是應(yīng)答包,可以跟后續(xù)包。0x08表示是最后一個數(shù)據(jù)包,即結(jié)束包。包長度指的是包內(nèi)容<指令/數(shù)據(jù)>的長度加上效驗和的長度〔即包內(nèi)容長度+2。長度以字節(jié)為單位〔即字節(jié)數(shù),傳送時高字節(jié)在前。包內(nèi)容可以是指令、數(shù)據(jù)、指令的參數(shù)、應(yīng)答結(jié)果等。〔指紋特征值、指紋模板都是數(shù)據(jù)。校驗和是包標示、包長度和包內(nèi)容的所有字節(jié)的算術(shù)累計和,超過2字節(jié)的進位忽略。指令只能由上位機下發(fā)給模塊,模塊向上位機應(yīng)答。模塊收到指令后,會通過應(yīng)答包,將有關(guān)命令執(zhí)行情況與結(jié)果上報給上位機。應(yīng)答包含有參數(shù),并可跟后續(xù)數(shù)據(jù)包。上位機只有在收到模塊的應(yīng)答包后才能確認模塊的收包情況與指令執(zhí)行情況。應(yīng)答包的內(nèi)容包括一個字節(jié)的確認碼〔必須有和可能有的返回參數(shù)。模塊在上電完成初始化工作以后,等待接收上位機命令。在收到正確命令后,迅速執(zhí)行相應(yīng)的,操作,在操作完成后返回對應(yīng)的信息。在模塊執(zhí)行命令的過程中,模塊不會響應(yīng)上位機發(fā)出的其他命令。指紋模塊的命令如下表格所示類型序號代碼功能說明類型序號代碼功能說明系統(tǒng)類10x13校驗口令指紋處理130x08上傳特征20x12設(shè)置口令140x09下載特征30x15設(shè)置地址150x06存儲模版40x0e設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)160x07下載模版50x0f讀系統(tǒng)參數(shù)170x0c刪除模版60x1f讀指紋模板索引表180x0d清空指紋庫70x1d讀指紋模板數(shù)190x03比對特征指紋處理類80x01錄指紋圖像200x04搜索指紋90x0a上傳圖像其他類210x14采樣隨機數(shù)100x0b下載圖像220x18寫記事本110x02圖像轉(zhuǎn)特征230x19讀記事本120x05特征合成模板4.5.2指紋模版的采集存儲指紋模版的采集與存儲主要是單片機控制指紋模塊對用戶的同一枚指紋連續(xù)取兩次,存儲在圖像緩沖區(qū)ImageBuffer,然后分別將指紋圖像轉(zhuǎn)化為指紋特征,存儲在特征文件緩沖區(qū)CharBuffer1或CharBuffer2,然后將兩個指紋特征文件合成一個模版放在指紋庫中,每一個指紋模板對應(yīng)一個ID號,指紋庫中的模版是斷電保存的。指紋模塊在FLASH中開辟了一段存儲區(qū)域作為指紋模板存放區(qū),即指紋庫。存儲容量為1000枚,指紋庫中的數(shù)據(jù)是斷電保護的。指紋模板按照序號存放,若指紋庫容量為N,則指紋模板在指紋庫中的序號定義為：0、1、2……N-2、N-1。用戶只能根據(jù)序號訪問指紋庫內(nèi)容,相應(yīng)的存儲和搜索功能對應(yīng)的都是針對指紋序號的操作。ATmega16控制指紋模塊進行各種操作,主要涉及單片機串口控制的幾個特殊寄存器,USART寄存器包括I/O數(shù)據(jù)寄存器－UDR、控制和狀態(tài)寄存器A－UCSRA、控制和狀態(tài)寄存器B－UCSRB、控制和狀態(tài)寄存器C－UCSRC、波特率寄存器－UBRRL和UBRRH。在程序設(shè)計時,串口采用異步倍速模式,需要設(shè)定的波特率寄存器UBRR的值,計算公式為UBRR=f/8BAUD-1,指紋模塊的波特率為57600bps,單片機晶振為6.0MHz,可以計算得到UBRR=12。指紋模版登錄的程序流程圖如圖4-4所示。圖4-4指紋模版采集存儲程序流程圖4.5.3指紋比對程序設(shè)計指紋比對程序設(shè)計是指紋鎖系統(tǒng)程序設(shè)計的主要方面,指紋匹配時,通過指紋傳感器,錄入要驗證指紋圖像并進行處理,然后與模塊中的指紋模板進行匹配比較〔若與模塊中指定的一個模板進行匹配,稱為指紋比對方式,即1:1方式；若與多個模板進行匹配,稱為指紋搜索方式,即1:N方式,模塊給出匹配結(jié)果〔通過或失敗,然后單片機控制電子鎖動作。指紋比對程序設(shè)計如圖4-5所示：圖4-5指紋匹配程序流程圖4.6Keil編程所需要的各種硬件已經(jīng)選擇好,單片機是電路中主控制器,由單片機對指紋模塊及液晶、按鍵進行開發(fā)。首先應(yīng)建立一系列的C語言子程序供主程序進行調(diào)用。本設(shè)計采用KeiluVision2對單片機編程。Keil可以編譯C源碼,匯編源程序,生成代碼效率非常高,多數(shù)語句生成的匯編代碼緊湊容易理解[11]。[Keil軟件可以提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具,能夠連接和重定位目標文件和庫文件,創(chuàng)建HEX文件,調(diào)試目標程序。使用Keil軟件的主要工作流程為：1、創(chuàng)建一個新工程,命名為"Fingerprint",然后從器件庫中選擇單片機型號,因為其中沒有STC89C52,所以選擇與它完全兼容的Atmel89c52代替。2、新建text文件,命名為main.c,然后在Target1的子文件SourceGroup1中添加main.c文件。3、點擊下圖中箭頭所指的圖標,彈出如下對話框,在Xtal后輸入9600,即單片機的工作頻率為9600MHz[12]。圖4-6設(shè)置波特率4、點擊Output標簽,在CreateHEX前的方框內(nèi)勾選,這樣可以生成hex文件以便輸入單片機中。5、用C語言創(chuàng)建源程序。6、修改源程序中的錯誤。7、測試,鏈接應(yīng)用。4.7本章小結(jié)本章介紹了硬件選擇后設(shè)計軟件工作流程,及如何進行Keil軟件編程,然后創(chuàng)建"Fingerprint.hex"文件,程序燒寫時需要。接著若想系統(tǒng)各個部分工作有序,必須保持時鐘狀態(tài)一致。第五章實物制作與調(diào)試5.1電路的焊接1.焊前準備首先要熟悉所焊印制電路板的裝配圖,并按圖紙配料,檢查元器件型號、規(guī)格及數(shù)量是否符合圖紙要求,并做好裝配前元器件引線成型等準備工作。2.焊接順序元器件裝焊順序依次為：電阻、電容器、二極管、三極管、集成電路、大功率管,其它元器件為先小后大。3.對元器件焊接要求〔1電容器焊接將電容器按圖裝人規(guī)定位置,并注意有極性電容器其"＋"與"－"極不能接錯,電容器上的標記方向要易看可見。先裝玻璃釉電容器、有機介質(zhì)電容器、瓷介質(zhì)電容器,最后裝電解電容器?！?二極管的焊接二極管焊接要注意以下幾點：第一,注意陽極陰極的極性,不能裝錯；第二,型號標記要易看可見；第三,焊接立式二極管時,對最短引線焊接時間不能超過2S?！?三極管焊接注意e、b、c三引線位置插接正確；焊接時間盡可能短,焊接時用鑷子夾住引線腳,以利散熱。焊接大功率三極管時,若需加裝散熱片,應(yīng)將接觸面平整、打磨光滑后再緊固,若要求加墊絕緣薄膜時,切勿忘記加薄膜。管腳與電路板上需連接時,要用塑料導(dǎo)線。〔4集成電路焊接首先按圖紙要求,檢查型號、引腳位置是否符合要求。焊接時先焊邊沿的二只引腳,以使其定位,然后再從左到右自上而下逐個焊接。對于電容器、二極管、三極管露在印制電路板面上多余引腳均需齊根剪去[15]?！?FYD12864注意事項：1要避免在處理機械振動和對模塊施加外力,都可能使屏不顯示或損壞。2不能用手或堅硬工具或物體接觸、按壓、磨擦顯示屏,否則屏上的偏光片被物體劃壞。3如果屏破裂液晶材料外漏,液晶可以通過空氣被吸入,而且要避免液晶與皮膚接觸,如果接觸應(yīng)立即用酒精沖洗,然后再用水徹底沖洗。4不能使用可溶有機體來清洗顯示屏。因為這些可溶的溶劑對偏光片不利,清洗顯示屏?xí)r,可用棉花蘸少量石油苯輕輕擦拭或用透明膠帶粘起臟物。5要防止高壓靜電產(chǎn)生的放電,將損壞模塊中的CMOS電路。6不能把模塊放在溫度高的地方,尤其不能長時間放在濕度大的地方,最好把模塊放在溫度為0℃-35℃,濕度低于70%的環(huán)境中。7模塊不能貯存在太陽直射的地方。8當電源接通時,不能組裝或拆卸模塊。9在電源電壓的偏差、輸入電壓的偏差及環(huán)境溫度等最壞條件下,也不能超過最大的額定值,否則將損壞LCD模塊。按照以上順序及要求焊接好后的實物如圖5-1所示圖5-1焊接后的實物圖5.2程序的燒寫STC-ISP是一款單片機下載編程燒錄軟件,是針對STC系列單片機而設(shè)計的,可下載STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC單片機,使用簡便,現(xiàn)已被廣泛使用。圖5-2STC-ISP工作界面調(diào)試通過的代碼文件通過STC_ISP_V480下載到單片機。STC_ISP_V480使用步驟為：1、打開STC-ISP,如下圖界面,在MCUType欄目下選中單片機STC89C52RC。2、選中COM端口,波特率選擇9600。3、點擊"打開文件"并在對話框內(nèi)找到要下載的HEX文件。4、點擊download/下載,根據(jù)提示給單片機上電,完成程序燒寫。單片機在上電后,主程序應(yīng)該完成相應(yīng)的初始化工作。依據(jù)電路的功能要求,主程序必須對液晶初始化、同時對按鍵進行檢測,如果有對應(yīng)的按鍵按下,執(zhí)行相應(yīng)的操作,單片機通過串行接口對指紋模塊進行讀寫。5.3小燈、繼電器的調(diào)試首先按下電源,看電源指示燈是否點亮,證明電源電路正常。然后測試單片機是否正常工作,在Keil上編寫了一段紅綠小燈以一秒間隔閃爍的程序,導(dǎo)入單片機,上電后發(fā)現(xiàn)小燈按照我所要求的方式工作,證