基于51單片機(jī)的指紋密碼鎖設(shè)計(jì)

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。現(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)。將生物識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于筆記本、門鎖等方面，可以對文件、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(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：單片機(jī)，密碼鎖，指紋識(shí)別51singlefingerprint-basedelectroniccodelockABSTRACTresearchanddevelopmentpreferredcontrolletheftalarmfunctiongradseveralcharactersfragiletoovulnerable.Now,thedevelopmentofscienceandtechnolomodule,throughtheserialcommunicationcontrolZFM-60fingerprintmoThesystemissmall,cost-effective,andfastandsuitablef第一章緒論..........................錯(cuò)誤!未定義書簽課題研究意義.......................錯(cuò)誤!未定義書簽國內(nèi)外指紋密碼鎖發(fā)展歷史及現(xiàn)狀...............錯(cuò)誤!未定義書簽本文主要內(nèi)容.......................錯(cuò)誤!未定義書簽第二章整體設(shè)計(jì)方案.....................錯(cuò)誤!未定義書簽方案比較與論證......................錯(cuò)誤!未定義書簽系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).......................錯(cuò)誤!未定義書簽系統(tǒng)功能描述......................錯(cuò)誤!未定義書簽系統(tǒng)總體框架......................錯(cuò)誤!未定義書簽本章小節(jié).........................錯(cuò)誤!未定義書簽第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).....................錯(cuò)誤!未定義書簽單片機(jī)及最小系統(tǒng)....................錯(cuò)誤!未定義書簽STC89C52單片機(jī)介紹..................錯(cuò)誤!未定義書簽外部晶振設(shè)計(jì)......................錯(cuò)誤!未定義書簽復(fù)位電路設(shè)計(jì)......................錯(cuò)誤!未定義書簽指紋模塊設(shè)計(jì)........................錯(cuò)誤!未定義書簽指紋識(shí)別技術(shù)簡介....................錯(cuò)誤!未定義書簽指紋模塊簡介......................錯(cuò)誤!未定義書簽指紋模塊指令......................錯(cuò)誤!未定義書簽指紋模塊接口電路設(shè)計(jì)..................錯(cuò)誤!未定義書簽按鍵電路設(shè)計(jì)........................錯(cuò)誤!未定義書簽液晶顯示模塊設(shè)計(jì)....................錯(cuò)誤!未定義書簽FYD12864工作流程..................錯(cuò)誤!未定義書簽FYD12864指令說明..................錯(cuò)誤!未定義書簽FYD12864液晶顯示接口電路設(shè)計(jì)............錯(cuò)誤!未定義書簽本章小節(jié).........................錯(cuò)誤!未定義書簽第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).....................錯(cuò)誤!未定義書簽系統(tǒng)工作過程分析......................錯(cuò)誤!未定義書簽主程序流程圖.......................錯(cuò)誤!未定義書簽鍵盤程序流程設(shè)計(jì)....................錯(cuò)誤!未定義書簽LCD顯示模塊程序流程設(shè)計(jì).................錯(cuò)誤!未定義書簽指紋識(shí)別程序設(shè)計(jì)......................錯(cuò)誤!未定義書簽指紋模塊通訊協(xié)議說明..................錯(cuò)誤!未定義書簽指紋模版的采集存儲(chǔ)..................錯(cuò)誤!未定義書簽指紋比對程序設(shè)計(jì)..................錯(cuò)誤!未定義書簽編程...........................錯(cuò)誤!未定義書簽本章小結(jié).........................錯(cuò)誤!未定義書簽第五章實(shí)物制作與調(diào)試....................錯(cuò)誤!未定義書簽電路的焊接........................錯(cuò)誤!未定義書簽程序的燒寫........................錯(cuò)誤!未定義書簽小燈、繼電器的調(diào)試.....................錯(cuò)誤!未定義書簽液晶的調(diào)試........................錯(cuò)誤!未定義書簽指紋模塊、按鍵的調(diào)試...................錯(cuò)誤!未定義書簽本章小結(jié)..........................錯(cuò)誤!未定義書簽總結(jié).............................錯(cuò)誤!未定義書簽參考文獻(xiàn)..........................錯(cuò)誤!未定義書簽附錄一...........................錯(cuò)誤!未定義書簽附錄二...........................錯(cuò)誤!未定義書簽英文原文..........................錯(cuò)誤!未定義書簽中文翻譯..........................錯(cuò)誤!未定義書簽第一章緒論我們今天的工作生活中，很多場合需要身份驗(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。現(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)是基于對人的外貌，聲音和對其它生物特征身份驗(yàn)證的科學(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)。生物識(shí)別技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是：1，減少[1]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。對這些包含的數(shù)據(jù)信息對比不是一個(gè)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(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]。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)尷尬的們對于安全性的要求越來越高，同時(shí)也希望認(rèn)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(shí)別技術(shù)，希望能借助人體的生理特征或行為動(dòng)作來不會(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ATMPOS終端等識(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、虹膜等來對來看是發(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，但是一把合格的指紋鎖，須采用國際領(lǐng)先水平的智能芯片和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(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。可以進(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)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5我們生活更加安全，方便【】。5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)用選擇了基于單片機(jī)的指紋識(shí)別系統(tǒng)這個(gè)課題，我希望我的設(shè)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，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，以及可靠的比對算法的研究發(fā)展，另一方面，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)。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(qiáng)勢品牌，目前在中國市場上已經(jīng)有一些指紋鎖廠江科技、新加坡璽瑪克、深圳愛迪爾和長春鴻達(dá)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(jī)關(guān)、金融系統(tǒng)提供產(chǎn)品。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(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(gè)快速發(fā)展的時(shí)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)，在第二章中對設(shè)計(jì)方第二章整體設(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。通過比對該特征和模版特征來控制是否開鎖。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)、比對各個(gè)流程的結(jié)果，系統(tǒng)另外還有指紋模版的存版，該用戶就可以通過指紋開鎖。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)簡單。以74L112雙JK觸發(fā)器構(gòu)造的數(shù)字邏輯電路作為控入：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、執(zhí)行電路、開鎖電路、報(bào)警電路、鍵盤輸入次數(shù)其原理方框圖如圖2-1所示正方案二：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)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(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/0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/0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)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)為核心的控系統(tǒng)功能描述個(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(jì)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(gè)指紋的能力個(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指紋，同時(shí)液晶顯示比對結(jié)果，繼電器動(dòng)作、發(fā)光二極管亮。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，對系統(tǒng)所需元件、設(shè)備參數(shù)進(jìn)行必要的計(jì)算，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STC89C5單片機(jī)。系統(tǒng)總體框圖如圖2-2所示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)介紹單片機(jī)，亦稱單片微電腦或單片微型計(jì)算機(jī)。它是把中央處理器（CP）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM、只讀存儲(chǔ)器（ROM、輸入/輸出端口（I/O）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，世界上各大芯片制造公司都推應(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【】?？v觀單片機(jī)的發(fā)展6過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢。MCS-51系列的8031推出時(shí)的功耗達(dá)630mWV而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mV左右，隨著對單片機(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)金屬氧化高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）?，F(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，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7STC89C52R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)，指令增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)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。過串口（RXD/,TXD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片具有看門狗功能共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)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)UARTSTC89C52R單片機(jī)的工作模式掉電模式：典型功耗＜卩A,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VCC（40引腳）：電源電壓VSS（20引腳）：接地），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），P2口：為8位準(zhǔn)雙向I/O接口，當(dāng)它作為I/O接口使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3-1o外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通外部數(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。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)行在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十，高級(jí)的精度更咼。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，精確的單頻振單片機(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。STC89C5使用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。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。周期約為卩s,所以這個(gè)晶振可以滿足這個(gè)系統(tǒng)的要求。并且晶振不能離單片機(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)。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)值可復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。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10KQ和10卩F。（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。指紋識(shí)別技術(shù)簡介指紋識(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個(gè)體身份進(jìn)行分辨和識(shí)對用戶來說非常簡單，而且指紋識(shí)別準(zhǔn)確率很高。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。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)例對于指紋身份鑒定，特別是對現(xiàn)場的模糊指紋進(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)。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，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。指紋模塊簡介片主要是對指紋進(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，成功錄指紋模板就是“照一次相”，將指紋模塊里面的CMO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CMO芯片采集一次指紋，然后和FLASHS片的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比?？词遣皇谴嬖?，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1、光學(xué)頭2、通信連接線3、DSP芯片4、穩(wěn)壓芯片5、FLASHS片6背光顏色：綠色亮燈方式：長亮/閃爍搜索方式（1:N）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：應(yīng)答包格式: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。應(yīng)答包格式:確認(rèn)碼=02H表示傳感器上無手指;圖像生成特征lmg2Tz指令:應(yīng)答包格式:注：確認(rèn)碼=00H表示生成特征成功;確認(rèn)碼=06H表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；功能說明：將CharBufferl與CharBuffer2中的特征文件合成特征模板包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長度指令碼OxEFOlXxxx01H03H應(yīng)答包格式:確認(rèn)碼=0aH表示合并失?。▋擅吨讣y不屬于同一手指）存儲(chǔ)模板Store指令:應(yīng)答包格式:注：確認(rèn)碼=00H表示儲(chǔ)存成功;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，如果是就讀出是幾號(hào)指紋。模塊會(huì)自動(dòng)探測是不是有指紋，如果有則發(fā)送下面的命令：sXxxx01H應(yīng)答包格式:ss注：確認(rèn)碼=00H表示搜索到;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。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：4GND一信號(hào)地。內(nèi)部指紋模塊電路如圖3-7所示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(rèn)鍵按下與否。為了確保CPU對一次按鍵動(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到有鍵按下時(shí)，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，執(zhí)從而消按鍵接口設(shè)計(jì)有兩種方法，獨(dú)立式按鍵和矩陣式鍵盤。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)簡單，但每個(gè)按鍵需占用一根輸入口。由于該設(shè)計(jì)方案資源浪費(fèi)大。故此方法只適用于按鍵少或其他控制功能很簡單的場合。的按鍵較多，考慮系統(tǒng)可靠性和鍵盤設(shè)計(jì)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(jī)影響。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)生變化，單片機(jī)通過檢測行或列線上的電平變化可以確定哪個(gè)按鍵矩陣鍵盤的檢測方法有多種，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，其中作為列線，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，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按鍵進(jìn)行編碼，本實(shí)例采用計(jì)算法編碼。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°C,因此在設(shè)計(jì)相應(yīng)產(chǎn)品時(shí)，務(wù)必要考慮周全，選取合適的液晶。輸出：無輸出：無2）狀態(tài)字說明表3-3狀態(tài)字說明對控制器每次進(jìn)行讀寫操作之前都必須進(jìn)行讀寫檢測，確保STA7為0。實(shí)際上,由于單片機(jī)的操作速度慢于液晶控制器反應(yīng)速度，因此可以不進(jìn)行讀/寫檢測，或只進(jìn)行簡短延時(shí)即可。到開頭原點(diǎn)位置；這個(gè)指令并不改設(shè)定游標(biāo)移動(dòng)方向及指定顯示的移位S:顯示畫面整體位移設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)與顯示的移位控制位元；這個(gè)指令并不改變S/C=0,R/L=0:游標(biāo)向左移動(dòng)S/C=0,R/L=1:游標(biāo)向右移動(dòng)制疋MM值0000011000010100010111X0XX讀取忙碌標(biāo)志(BF)可以確認(rèn)內(nèi)部動(dòng)作是否完成，同時(shí)可以讀出地址計(jì)數(shù)器(AC)的值MM式擇擇式0000000000000000000000001000010001XSR=1:允許輸入垂直卷動(dòng)地址否SL=0:進(jìn)入睡眠模式址0000當(dāng)模塊在接受指令前，微處理順必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài)，即讀取BF標(biāo)志時(shí)BF需為0,方可接受新的指令；如果在送出一個(gè)指令前并不檢查BF標(biāo)志，那么在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延遲一段較長的時(shí)間，執(zhí)行完成，指令執(zhí)行的時(shí)間請參考指令表中的個(gè)別指令說明?！癛E為基本指令集與擴(kuò)充指令集的選擇控制位元，當(dāng)變更“RE位元后，往后的指令集將維持具體指令介紹:LLLLLLLLLLLHL功能：清除顯示屏幕，把DDRA位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H2）位址歸位XLHLLLLLLL功能：把DDRAI位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H，游標(biāo)回原點(diǎn)，該功能不影響顯示DDRAM3）位址歸位SLLLLLHLL功能：把DDRA位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H，游標(biāo)回原點(diǎn)，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(jì)數(shù)器控制的，該命令自動(dòng)將A0-A5位地址送入Z地址計(jì)數(shù)器，起始地址可以是0-63范圍內(nèi)任意一行。Z地址計(jì)數(shù)器具有循環(huán)計(jì)數(shù)功能，用于顯示行掃描同步，當(dāng)掃描完一行后自動(dòng)加一。4）顯示狀態(tài)開/關(guān)CLLBLLHDLL5）游標(biāo)或顯示移位控制LHXLLXLL功能：設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)與顯示的移位控制位：這個(gè)指令并不改變6）功能設(shè)定HXLLXXLLHLLL功能：設(shè)定CGRAI位址到位址計(jì)數(shù)器（ACLLLLH功能：設(shè)定DDRAI位址到位址計(jì)數(shù)器（AC9）讀取忙碌狀態(tài)（BF）和位址LHLH功能：讀取忙碌狀態(tài)（BF）可以確認(rèn)內(nèi)部動(dòng)作是否完成，同時(shí)可以讀出位址計(jì)數(shù)器（AC的值LH功能：寫入資料到內(nèi)部的RAM（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM功能：從內(nèi)部RAM讀取資料（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM12）待命模式（12H）LLLLLLLLLLLLLHL功能：進(jìn)入待命模式，執(zhí)行其他命令都可終止待命模式LLLLLLHLL14）反白選擇（14H）LLLLLHLL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（015H）XXLLLLHLL16）擴(kuò)充功能設(shè)定（016H繪圖顯示OFFLHLLLLH功能：設(shè)定GDRAI位址到位址計(jì)數(shù)器（ACFYD12864液晶顯示接口電路設(shè)計(jì)FYD12864共有20個(gè)引腳，各引腳說明如表3-6所示表3-6接口信號(hào)說明123液晶顯示對比度調(diào)節(jié)端45讀/寫選擇端（H/L）6E7復(fù)位，低電平有效89AKFYD1286敘字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（16X16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8X16點(diǎn)陣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(jìn)行初始化,否則模塊無法正常顯示，首先當(dāng)模塊接受指令前，單片機(jī)必須確認(rèn)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(biāo)顯示/不顯示、光標(biāo)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(dá)數(shù)據(jù)線上。4、給E一個(gè)高脈沖將數(shù)據(jù)送入液晶控制器，完成寫操作本章首先介紹了主要控制元件STC89C52單片機(jī)，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(diǎn)，接著敘述了如何對按鍵編程，因?yàn)榘存I必須添加防抖動(dòng)設(shè)置，以減少誤差。最后介紹指紋模塊，列出本設(shè)計(jì)需要的程序模塊。第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要以硬件電路設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能為導(dǎo)向，主要包括指紋識(shí)別程序設(shè)計(jì)、ADCM盤程序設(shè)計(jì)、液晶FYD12864程序設(shè)計(jì)幾部分。在本文的硬件電路中，單片機(jī)嵌入到系統(tǒng)中作為控制器。應(yīng)用程序開發(fā)分為兩個(gè)部分，即指紋識(shí)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(shí)別模塊和液晶顯示電路編制子程序。在此設(shè)計(jì)中，使用編程單片機(jī)的keil軟件作為開發(fā)環(huán)境的，因?yàn)榫幾g器支持模塊化設(shè)計(jì)，可以將源程序分成幾個(gè)模塊各自進(jìn)行編寫，最后通過編譯器生成一個(gè)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(jìn)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(jī)中。單片機(jī)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(jī)通過串行接口進(jìn)行的。所以要對串口進(jìn)由于使用串口和模塊通訊，所以必須先約定好單片機(jī)和模塊的串口工作速度和數(shù)據(jù)包格式。SCON是一個(gè)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(biāo)志：位位54320761SM（和SM偽工作方式選擇位，可選擇四種工作方式:000fosc/12011102fosc/64或fosc/32113PCON中只有一位SMO與串行口工作有關(guān)位76SMOD）波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3時(shí)，波特率與SMOD有關(guān)，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)共11-14個(gè)字節(jié)，前6個(gè)字節(jié)是模塊的包頭和模塊地址為固定值，后5-8個(gè)字節(jié)是傳輸?shù)哪K的命令。同時(shí)根據(jù)外部晶振和系統(tǒng)默認(rèn)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(jī)要與指紋模塊進(jìn)行通信是，必須波特率一致，此時(shí)需要在編程時(shí)設(shè)置單片機(jī)的波特率為9600bps。串行口工作之前，應(yīng)對其進(jìn)行初始化，主要是設(shè)置產(chǎn)生波特率的定時(shí)器2、計(jì)算T1的初值，裝載TH1TL1；；5、串行口在中斷方式工作時(shí)，要進(jìn)行中斷設(shè)置（編程開始各模塊初始化N掃描是否有按鍵按下NN指紋模塊初始化是指紋圖像轉(zhuǎn)化成特征文件r1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(hào)、規(guī)格及數(shù)量是否是否搜索到指紋是顯示并打開電子鎖顯示結(jié)果前準(zhǔn)備符合圖紙要求，并做好裝配前元器件引線成型等準(zhǔn)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3.對元器件焊接要求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(cuò)，電容器上的標(biāo)記方向要易看可見。先裝玻璃釉電容器、有機(jī)介質(zhì)電容器、瓷介質(zhì)電容器，最后裝電解二極管焊接要注意以下幾點(diǎn)：第一，注意陽極陰極的極性，不能裝錯(cuò)；第二，型號(hào)標(biāo)記要易看可見；第三，焊接立式二極管時(shí)，對最短引線焊接時(shí)間不能超過2S。（3）三極管焊接注意e、b、c三引線位置插接正確；焊接時(shí)間盡可能短，焊接時(shí)用鑷子夾住引線腳，以利散熱。焊接大功率三極管時(shí)，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(shí)，切勿忘記加薄膜。管腳與電路板上需連接時(shí)，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(hào)、引腳位置是否符合要求。焊接時(shí)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(gè)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]。1）要避免在處理機(jī)械振動(dòng)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(jiān)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(jī)體來清洗顯示屏。因?yàn)檫@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CMO電路。6）不能把模塊放在溫度高的地方，尤其不能長時(shí)間放在濕度大的地方，最好把模塊放7）模塊不能貯存在太陽直射的地方。8）當(dāng)電源接通時(shí)，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，也不能超過最大的按照以上順序及要求焊接好后的實(shí)物如圖5-1所示圖5-1焊接后的實(shí)物圖STC-ISP是一款單片機(jī)下載編程燒錄軟件，是針對STC系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，可下載1、打開STC-ISP,如下圖界面，在MCUType欄目下選中單片機(jī)STC89C52RC2、選中COM端口，波特率選擇9600。3、點(diǎn)擊“打開文件”并在對話框內(nèi)找到要下載的HEX文件。4、點(diǎn)擊download/下載，根據(jù)提示給單片機(jī)上電，完成程序燒主程序應(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(shí)對按鍵進(jìn)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(jī)通過串行接口對指紋模塊進(jìn)行讀寫。首先按下電源，看電源指示燈是否點(diǎn)亮，證明電源電路正常。然后測試單片機(jī)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(jī)，上電后發(fā)現(xiàn)小燈按照化的程序檢測繼電器是否正常工作。導(dǎo)入12864液晶的測試程序，上電后，通過調(diào)節(jié)液晶屏背面的電位器調(diào)節(jié)12864的對比度，在調(diào)試液晶時(shí)要注意：屏上顯示小方格，產(chǎn)生原因：程序中對液晶初始化不正常，應(yīng)是部分初始化指令沒有正常接收，按照標(biāo)準(zhǔn)初始化步驟調(diào)整程序，或者調(diào)整指令之間的延時(shí)（加大一些試試）--補(bǔ)充：也有可能是對比度太大，需要調(diào)整對比度電阻。在經(jīng)調(diào)試后液晶的結(jié)果為：然后導(dǎo)入本設(shè)計(jì)的程序，測試指紋模塊及按鍵是否工作，操作步驟為：1）按下電源，電源指示燈點(diǎn)亮。2）按“*”鍵后屏幕顯示“請按指紋”，指紋模塊亮，將手指放到指紋頭處就可以識(shí)別3）若放入的指紋，指紋識(shí)別成功繼電器動(dòng)作，LED燈亮，門開鎖，人員可以進(jìn)任意鍵返回初始界面，等待下一個(gè)人掃描指紋。若放入的指紋，指紋沒有識(shí)別成功，繼電器沒有動(dòng)作，LED燈不亮，將不能開鎖，人員不能進(jìn)入，按任意鍵返回初始界面，繼續(xù)掃描指紋。4）按下A按鍵，輸入6位密碼，按下B按鍵，可刪除輸入的數(shù)字，按下D按鍵確認(rèn)，密碼輸入正確可進(jìn)入管理員模式。5）在管理員模式下，按數(shù)字鍵“1”進(jìn)入錄入指紋模式，指紋頭亮起，這時(shí)就可以把手指放到指紋頭上進(jìn)行指紋的錄入，錄入指紋時(shí)需要錄入2次指紋來完成這個(gè)指紋的錄入存6）按數(shù)字鍵“2”進(jìn)入刪除指紋模式，屏幕提示如下圖所示信息，輸入要?jiǎng)h除指定的指紋號(hào)按“D”鍵確認(rèn)，若指紋號(hào)輸入錯(cuò)誤可按“B'鍵刪除，再重新輸入要?jiǎng)h除的指紋號(hào)即7）在非正常情況下（指紋模塊不好用或緊急情況）可按數(shù)字鍵“3”進(jìn)行開鎖。8）按數(shù)字鍵“4”可進(jìn)行管理員密碼的修改。如果以上步驟不符合要求則重新檢查程序，直到實(shí)物可以正常工作。如滿足上述要求時(shí)，實(shí)物就算調(diào)試完成，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本章首先介紹了如何進(jìn)行實(shí)物焊接，行調(diào)試，本文隨后介紹了燒寫軟件STC-ISP紹如何調(diào)試液晶、指紋模塊及其他硬件。的用法，把程序?qū)雴纹瑱C(jī)后進(jìn)行調(diào)試。最后介在沒有做刁'I*「卄用'II-叩II!J對所學(xué)知識(shí)約基澈肚緒「鳳毘遛沌這次世竽立設(shè)I：i：7總ur_/M看法有點(diǎn)太片為，住壯站丁忖工，.-討汀角所學(xué)知認(rèn)閣一秫檢廠力的一種提：umnI點(diǎn)眼高手低口通過這複畢業(yè)設(shè)計(jì)*我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期決臭鬥過私三艮后工『?十應(yīng)該不斷用審列警扌剜高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。卜裝計(jì):匚洱二「渾冷閱大量的有關(guān)好b“同土空朮經(jīng)驗(yàn)和L工亂貂向老「亍負(fù)f知識(shí)，也經(jīng)歷獲同樣「m整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂的了洋多東四也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能丿人Im,-,m—卉它空圣廣啟付作過程中探索的艱辛和心說.育譽(yù)工二設(shè)計(jì)做的也不太好但是在曲是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收抄和燈詛徨於池生受益。討融廳蘭’丸三上的收獲重洱特;i上江豐收更加可心山郵::甲「學(xué)無止境的道理口我們毎-個(gè)人永遠(yuǎn)不能滿足與現(xiàn)有的成就，人主就像在爬山*一座山峰的后面還有更高的山峰在等I肴你。挫折是一份財(cái)富*經(jīng)歷是一份擁有[3]趙玉蘭，姜春風(fēng)，方修豐．指紋識(shí)別技術(shù)在煤礦門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)[J]．煤炭技術(shù)．2010:132-134.[4]趙曉玲．單片機(jī)在指紋保險(xiǎn)柜中的應(yīng)用[J]．微計(jì)算機(jī)信息．2006:134-136.[5]劉小華，王燕生．指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展[J]．光學(xué)技術(shù)．1998:78-80.[9]陳光新．自動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)及其應(yīng)用[J]．江蘇船舶．2004:32-35.[11]鄭春來，韓團(tuán)軍，李鑫．編譯軟件Keil在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J]．高教論壇．2009:96-97.[13]吳凌燕．基于Proteus的單片機(jī)仿真設(shè)計(jì)[J]．儀表技術(shù)．2011:31-37.[14]唐錢輝，丁明亮．ProteusISIS和Keil在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J]．重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)．2006:46-49.#include""/**************************************************************general-purposeprogrammablecomputer,fournecessThememorystoresinstructionsanddata.anexternaldevice.Thisiscarriedoutusingtheidata,addressandcontrolinformationbetweentheothercomputerelements.contentsofthatlocation.uniqueopcode),operandaddress,immediateoperands,branchaddress.theaddressingrangeofthemicroprinstructionlength.Wewillnotvariousdifferentrepresebits),word(2bytes),doubleword(4bytes).Someprocessorsprovideinstructionsthatmanipulateotherdatprecisionfloating-pointdatatypes(32bits)anddouble-precisionfloating-pointTypeofmemoryintheapplistoredinformationtemporarilyanelectronicallyerasTheCPU'sjobistofetchinstructionscontroller.cyclearedescribedinthefollowingsections.suchasAND,OR,andCOMPLEMEoNnTbinarydata.Otheroperations,sucusedtodeterminethestepsoftheexecutionsequence.aregistercalledtheprogramcounter.theinstructionsshorterandmakeexecutionfaster.ControllerThecontrollerprovidestheproperseqcyclesandeachmachinecyclecolinesofthebus(CB),theCPUinformsalldevicesattachedtothebusthatan“opcode”theoperation-codeportionoftheinstructiontoseewhatstepsarereq“opcodefetch”machinecycle.instructionprocessingsequence.Onetypeofexternalattentionrequestistheresetimmediatelyexecuteaservicesubroutinewhichcompletingtheservicesubroutine,theprocessorwillcontinuethetaskfromwhichitwasoriginallyinterrupted.becomesinactiveuntilthetransferiscomplcontroloftheCPU,adatasourcedeviceandadatadestinationdeviceare“enabled”onto(equivalenttobeinshorttransmission.connectedtotheexternalprocessorbusbyasetofbusbufferslocatedonthemicroprocessorintegratedcircuit.SystembusThemicrocomconnectingitsbustoanexternalsydetail.DEVICESallowdirecmagneticallyrecordedonsrcomponentsforinterpretationandcommunicationbetweenpeopleandcomputersystems.system:theprimarystoragesallsizes.communicationbetweenhumansandcoanotherprocessingcycle.devices.Largerandfastercommonlyfoundinlargesystems.Theinput/outputandsecondarystoragedevices(orjustperipherals).ThisterminologyreferstothefactthOperatingsystemshavedevelopedoverthepastthirtyyearsFirst,theyprovideaconvenientenvprograms.Second,operatingsystemsattempttoschedulecomputationalactivitiestoensuregoodperformanceofthecomputingsystem.Theoperatingsystemmustensurecorrectoppreventuserprogramsforchanges(dualmode,privilegedinstructions,memoryprotection,timerinterrupt)havebeenmadetothebasiccomputeroperationalsoftwarethatcaneffectivelysupporttheirprocessingactivities.Thoughoperationalsoftwarevariesbetwecharacteristics.Modernhardwnormallyassociatedwithoperationalsoftwarea5)Memorymanagement.Communicationbetweendistributedcocountryusepubliccommunicationservicestoexchanelectronicmessages(mail)ancomputer-basedworkstationsuselocalcommunicationnsharedresourcesnetworksproliferate,computer-to-computercommunicationwillexpaultimatelydominatethefieldofdistributedsystems.Althoughthephysicalseparationofthecommunicatingcomputersmayvarywithineachattachedcomputertohandletheappropriatenetwork-dependentprotocols.Typically,theseareconcernedwiththeestablishmentapplicationsthecommunicatingcomputersma這一節(jié)介紹計(jì)算機(jī)的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)，描述了指令如何存儲(chǔ)和譯碼，并解釋了指令執(zhí)行周期怎樣分解成不同的部分。從最基本的水平來講，計(jì)算機(jī)簡單執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的二進(jìn)制編碼指令。這些指令按照二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)來產(chǎn)生二進(jìn)制編碼結(jié)果。對于通用可編程計(jì)算機(jī)，四個(gè)必要部件是存儲(chǔ)器、中央處理單元（CPU或簡稱處理器），外部處理器總線，輸入/輸出系統(tǒng)。存儲(chǔ)器儲(chǔ)存指令和數(shù)據(jù)。CPU賣取和解釋指令，讀每條指令所需的數(shù)據(jù)，執(zhí)行指令所需的操作，將結(jié)果存外部處理器總線是一套能在其他計(jì)算機(jī)部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的電導(dǎo)線。計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器是由一套連續(xù)編號(hào)的單元所組成。每個(gè)存儲(chǔ)單元是一個(gè)能存二進(jìn)制信息的寄存器。單元的編號(hào)稱為地址。初始地址為0。制造商定義處理器的一個(gè)字長為單元的整數(shù)長。在每個(gè)字中，各位表示數(shù)據(jù)或指令。對于英特爾8086/87和摩托羅拉MC68000微處理器來說，一個(gè)字是16位長，但每個(gè)存儲(chǔ)單元僅為8位，因此兩個(gè)8位單元來存取獲得一個(gè)數(shù)據(jù)字為了使用存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，處理器必須取來右邊的內(nèi)容。為了完成這一次讀取，處理器把所需單元的二進(jìn)制編碼地址放到外部處理器地址總線的地址線上，然后，存儲(chǔ)器允許處理器讀取所尋址的存儲(chǔ)單元的內(nèi)容。讀取存儲(chǔ)單元的內(nèi)容的這一過程并不改變該單元的內(nèi)容。存儲(chǔ)器中的指令存儲(chǔ)器中的指令由CPU取來。除非發(fā)生程序轉(zhuǎn)移，它們按在有效形式的方法是將（這些）位分成段，如圖3-1A-2所示。每一段都包含一個(gè)不同類型信息的在簡單的計(jì)算機(jī)中，每條指令可分為四段，每段有四位。每條指令包括操作代碼（或操作碼，每條指令有唯一的操作碼）、操作數(shù)地址、立即數(shù)、轉(zhuǎn)換地址。在一個(gè)實(shí)際的指令集中，有很多指令。也有大量的存儲(chǔ)單元來存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)。為了增加度外，還有很多增加微處理器尋址范圍的方法：可變指令段、多字指令、多尋址模式，可變指令長度。我們不將詳細(xì)討論它們。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)器中代表代碼的信息。為了有效利用存儲(chǔ)空間和處理時(shí)間，大多數(shù)計(jì)算機(jī)提供了不同長度和表示方法的處理數(shù)據(jù)能力。能被處理器識(shí)別的各種不同表示稱作數(shù)據(jù)類型。常用的數(shù)據(jù)類型有：位、二進(jìn)制碼、十進(jìn)制數(shù)字（4位字節(jié)，BCD、字節(jié)（8位）、字（2個(gè)字節(jié)）、雙字（4個(gè)字節(jié)）。有一些處理器提供了可處理其他數(shù)據(jù)類型。例如單精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)類（32位）和雙精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)（64位）等的指令。還有另一類的數(shù)據(jù)--------------特征數(shù)據(jù)。通常也表示為美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼的7位碼。存儲(chǔ)器類型在數(shù)字控制系統(tǒng)的應(yīng)用中，我們也關(guān)注不同存儲(chǔ)技術(shù)的特征。對主存儲(chǔ)器來作隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器（RAM。在某些情況下，我們不想讓存儲(chǔ)器中的信息丟失。因此我們愿使用特殊技術(shù)寫入存儲(chǔ)器。如果寫入只在物理改變連接時(shí)才能實(shí)現(xiàn)，那么這種存儲(chǔ)器稱為只讀存儲(chǔ)器（RO）如果相互連接的模式可由程序設(shè)定，那存儲(chǔ)器叫做可編程只讀存儲(chǔ)器（PRO）如果需要實(shí)現(xiàn)改寫的情況，我們有可擦的可編程只讀存儲(chǔ)器（EPRO）電可擦除的PROM縮寫為中央處理單元CPUCPU的這些及其其他部件和它們在指令周期的分享將在后面的章節(jié)中說明。算術(shù)—邏輯單元（ALUAL