【正文】 .............. 35 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) IV 4． 2 系統(tǒng)軟件各部分設(shè)計(jì) ........................................................................................... 37 4． 2． 1 鍵輸入程序設(shè)計(jì) ...................................................................................... 37 4． 2． 2 驅(qū)動(dòng)電路程序設(shè)計(jì) .................................................................................. 37 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 .................................................................................................................... 39 系統(tǒng)硬件調(diào)試 ......................................................................................................... 39 系統(tǒng)軟件調(diào)試 ......................................................................................................... 41 系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試 ......................................................................................................... 43 總 結(jié) ........................................................................................................................................ 47 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 51 致 謝 ........................................................................................................................................ 53 附 錄 ........................................................................................................................................ 55 1 第 1章 緒 論 1． 1 題目來源及意義 近年來，隨著生活水平 的提高，人們對于社會(huì)消費(fèi)品的質(zhì)量和數(shù)量的要求也在逐漸增加。在國內(nèi)因?yàn)椤皢纹瑱C(jī)”一詞已約定俗成，故而繼續(xù)沿用。計(jì)算機(jī)的單芯片集成探索取得成功后，隨后的任務(wù)就是要完善單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 3．第三階段 —— 微控制器形成階段 (1983 年一 1990 年 )。電 子存包柜主要由以下幾種類型： (1)機(jī)設(shè)條碼式電子存包柜 存物時(shí)：按“存”鍵，寄存柜自動(dòng)打印一張密碼條，機(jī)器語音提示：“請取密碼條”。 1． 3 本 課題的 目標(biāo)與任務(wù) 本系統(tǒng)采用的單片機(jī)做控制器，可以同時(shí)管理多個(gè)存包柜。 常需要外接 A /D 轉(zhuǎn)換芯片；引腳為 3. 3 V，與單片機(jī)、 FPGA、 F lash 存儲(chǔ)器等連接時(shí)，要考慮電平匹配。 2. 程序下載區(qū)： I本運(yùn)作方式是通過控制 clock 及通過 ICE 喂食指令方式，老來控制 cpu的運(yùn)行及緩存器資料和內(nèi)存資料的存取，因此必須透過控制緩存器值得設(shè)定來控制目前cpu 的動(dòng)作。使用者抽出密碼紙，對應(yīng)的箱門自動(dòng)打開，存好后關(guān)上箱門。它是通過 8051 的并行口擴(kuò)展一片 8255A 芯片，并通過 8255A控制 20 個(gè)燈的狀態(tài)（亮滅）來模擬柜子的存包取包的過程。 指紋識別電子存包柜方案 以使用者指紋作為寄存的憑證；當(dāng)使用者進(jìn)行存物操作時(shí)，須先按一 下操作鍵盤中的“存”鍵，然后在指紋采集窗里采集指紋，機(jī)器會(huì)把該指紋與分配給使用者使用的寄存箱的箱號結(jié)合起來，并將信息自動(dòng)記錄下，同時(shí)自動(dòng)打開該箱，供使用者存物，存完后使用者自己關(guān)好箱門；取物時(shí)，只需須先按一下操作鍵盤中的“取”鍵，然后在指紋采集窗里采集指紋，寄存柜將指紋數(shù)據(jù)與先前記錄下的進(jìn)行比對，正確后才會(huì)打開該 箱供使用者取物（同時(shí)機(jī)器會(huì)自動(dòng)記錄當(dāng)時(shí)的時(shí)間、指紋以備查詢） 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 圖 設(shè)計(jì)框圖 優(yōu)點(diǎn)：識別度高，沒有多余的東西，方便，容易使用，成本相比 較而言較低，所以本次設(shè)計(jì)運(yùn)用該方案。在這里我們使用 DSNY 電磁鎖，他的技術(shù)指標(biāo)即參數(shù)都能夠滿足我們的需要。 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3． 1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì) 自動(dòng)存包柜的系統(tǒng)框圖如圖 ?？臻e模式下， CPU 停止工作，允按鍵 1 按鍵 2 按鍵 3 按鍵 4 燈 燈 燈 燈 繼電器 繼電器 繼電器 繼電器 AT89S52 單片機(jī) 指紋識別器 顯示屏 電源接口 存鍵 取鍵 復(fù)位鍵 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。程校驗(yàn) 時(shí)，需要外部上拉電阻。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR） 時(shí)， P2 口送出高八位地址。 端口引腳第二功能： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0位置位，可禁止 ALE 操作。 XTAL1： 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 （二）、掉電和低功耗方式 人們往往在程序運(yùn)行中發(fā)生系 統(tǒng)掉電的故障，使 RAM 和寄存器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容丟失，使人們丟失珍貴的數(shù)據(jù)而束手無策， AT89S52 有掉電保護(hù)功能，是先把有用的數(shù)據(jù)保存，再用備用電源進(jìn)行供電。 模式區(qū) 即指紋上包括了總體特征的區(qū)域，從此區(qū)域就能夠分辨出指紋是屬于哪一種類型的。 局部特征是指指紋上節(jié)點(diǎn)的特征，這些具有某種特征 的節(jié)點(diǎn)稱為細(xì)節(jié)特征或特征點(diǎn)。它們還在皮膚表層上組成特定形狀 —— 常見的 指紋 嵴線和溝。警察使用印臺(tái)獲取指紋，這是光纖圖像的一個(gè)示例。 激光。 綜上可以看出，光學(xué)類的指紋識別器性價(jià)比最高，所以本次的設(shè)計(jì)采用光學(xué)指紋識別華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 器。 該系統(tǒng)控制的核心是單片機(jī) 8051，因?yàn)橥ㄟ^比較 DSP 芯片，處理速度較快和存儲(chǔ)量較大，但性價(jià)比較低。目前，指紋采集儀主要有活體光學(xué)式、電容式和壓感式。紋形從屬于型，以中心線的形狀定名。 本系統(tǒng)采用 AT89S52 作為指紋識別系統(tǒng)的核心處理器，使用單片機(jī)內(nèi)部的 4K 程序存儲(chǔ)器，接 +5V 電源。多數(shù)光電開關(guān)選用的是波長接近可見光的紅外線光波型。槽式光電開關(guān)比較適合檢測高速運(yùn)動(dòng)的物體，并且它能分辨透明與半透明物體 ,使用安全可靠。 ⑤紅外線光電開關(guān)的透鏡可用擦鏡紙擦拭，禁用稀釋溶劑等化學(xué)品，以免永久損壞塑料鏡。我們使用 LJDFJ 型限位開關(guān) ，它的 特點(diǎn) 是： 單棒式探頭 ， 工作穩(wěn)定，感度 好。液晶顯示器在 單片機(jī)系統(tǒng)中作為輸出器被廣泛使用有以下原因： ① 顯示質(zhì)量高 ② 數(shù)字接口 ③ 體積小、重量輕 ④ 功率消耗小 LCD 的顯示原理： 在 LCD 顯示器的上下兩電極間加有液晶材料，液晶分子呈平行排列，具有旋光性，平華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 時(shí)呈透明態(tài)，當(dāng)上下電極間加上一定電壓時(shí)，液晶分子轉(zhuǎn)成垂直排列，失去旋光性而呈黑色。 HD44100 是擴(kuò)展顯示字符位用的。每個(gè)箱體的門都是由一個(gè)電磁線圈控制的，當(dāng)單片機(jī)接受到密碼檢測信號，并且密碼正確，就會(huì)給電磁線圈一個(gè)信號使電磁線圈的電，吸動(dòng)鎖扣，箱門就自動(dòng)打開。 14 DB0 我國和世界各大集成電路生產(chǎn)商均有同類產(chǎn)品可供選用，是使用極為廣泛的電源 AC/DC 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 一種通用集成電路。 2 腳為觸發(fā)端（ TR），是下比較器的輸入。如果在控制端 CV 加上控制電壓 VC，這時(shí)上觸發(fā)電平就變成 VC 值，而下觸發(fā)電平則變成 1/2VC。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。永久磁鐵、干簧管固定在一個(gè)不導(dǎo)磁也不帶有磁性的支架上。由遠(yuǎn)及近的調(diào)整永久磁鐵與干簧管之間的距離，當(dāng)干簧管剛好發(fā)生動(dòng)作（對于常開的干簧管，變?yōu)殚]合；對于常閉的干簧管，變?yōu)閿嚅_）時(shí)，將磁鐵的位置固定下來。對于繼電器的 “ 常開、常閉 ” 觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為 “ 常開觸點(diǎn) ” ；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為 “ 常閉觸點(diǎn) ” 。 （ 4） 開箱電路設(shè)計(jì) 開箱控制電路功能用來打開箱鎖。 7 腳為放電端（ DIS），是內(nèi)部放電管的輸出，它有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定。 LM555 時(shí)基電路有雙極型和 CMOS 型兩種。 DB7 8 位數(shù)據(jù)線 數(shù)據(jù)傳輸 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 工作原理： H（開鎖指示燈） R（限流電阻） S（電源按鈕） L（電磁鐵線圈） KA（閉鎖接點(diǎn)） 當(dāng)閉鎖接點(diǎn)接通后，按下電源按鈕，指示燈亮，電磁鐵的線圈通電，鐵芯往下吸解除鎖栓受控，用手撥動(dòng)開鎖鈕帶動(dòng)鎖栓即可開鎖。在這里我們使用 DSNY 電磁鎖。 （ 3）驅(qū)動(dòng)器和控制器 驅(qū)動(dòng)器 HD44100 是用低功耗 CMOS 技術(shù)制造的大規(guī)模 LCD 驅(qū)動(dòng) IC。本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)陣字式 LCD 顯示器。 依據(jù)所測定對象不同，可調(diào)整測定感度（高、中、低） 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 使用 15A 大容量接點(diǎn)繼電器開關(guān)，可直接實(shí)行對電機(jī)控制 。 ⑦產(chǎn)品均為 SMD 工藝生產(chǎn)制造，并經(jīng)嚴(yán)格的測試合格后才出廠，在一般情況下使用均不會(huì)出現(xiàn)損壞。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。 圖 部分光電開關(guān)外形 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 光電開關(guān)的分類 ①漫反射式光電開關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時(shí)，物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開 關(guān)信號。 /EA/Vpp 為訪問內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器的選擇信號 .由于 AT89S52 單片機(jī)有 4K 的內(nèi)部環(huán)形 弓形 螺旋形 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 程序存儲(chǔ)器，又外接了 128Kx8 的 EEPROM 存儲(chǔ)器，故該引腳必須接 +5V 高電平 ./PSEN 為外部程序存儲(chǔ)器讀選通控制信號 .此電路中無擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器 .故該腳懸空 . 串口通信接口設(shè)計(jì)采用 MAX232 實(shí)現(xiàn) TTL 與 RS232 的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)通信 。一般，指紋自動(dòng)識別系統(tǒng)將指紋分為弓形紋（弧形紋、帳形紋）、箕形紋（左箕、右箕） 斗形紋和雜形紋等。根據(jù)采集指紋面積大體可以分為滾動(dòng)捺印指紋和平面捺印指紋，公安行業(yè)普遍采用滾動(dòng)捺印指紋?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，128x8bit 內(nèi)部 RAM，能滿足設(shè)計(jì)要求。其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。一種是使用激光燈來 讀取皮膚表層下的毛細(xì)血管