【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 令包格式：2bytes4bytes1 byte2 bytes1 byte2bytes包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長(zhǎng)度指令碼校驗(yàn)和0xEF01Xxxx01H03H05H09H應(yīng)答包格式：2bytes4bytes1 byte2 bytes1 byte2bytes包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長(zhǎng)度確認(rèn)碼校驗(yàn)和0xEF01Xxxx07H03HxxHSUM注：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(zhǎng)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(zhǎng)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 表示收包有錯(cuò)；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(zhǎng)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：2bytes4bytes1byte2bytes1byte2bytes2bytes2bytes包頭模塊地址包標(biāo)識(shí)包長(zhǎng)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； 電源模塊電源模塊可以直接提供正5V的直流電壓，但是由于在一些工業(yè)環(huán)境中并不提供直流電源，而都是交流電源，為確保其實(shí)用性，在電源這一部分，提供了整流穩(wěn)壓電路，可以把交流電壓變成5V的電壓，為整個(gè)電路板提供電源。從圖26可以看出，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)，電路接通，先通過一個(gè)整流電路，使交流電壓變成直流電壓。為了保證其輸出的電壓是5V，在后面接一個(gè)穩(wěn)壓電路，由一個(gè)7805穩(wěn)壓器和一個(gè)發(fā)光二極管組成，發(fā)光二極管作為電源導(dǎo)通的指示燈。當(dāng)電源導(dǎo)通時(shí)二極管發(fā)光。其中電容C1起濾波作用，電容C2是抑制高平信號(hào)。電容C3, C4直接接地，起到抗干擾的作用，能使電壓穩(wěn)定在5V。有了電源模塊避免了因沒有直流電源而無法使用的問題，使這個(gè)儀表能夠在更多的環(huán)境中使用。電源模塊電路圖如圖26所示：圖 26 電源模塊電路圖3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序工作分析在本文的電路板中，單片機(jī)是作為控制器嵌入到系統(tǒng)中。應(yīng)用程序的開發(fā)主要分為兩大部分，即對(duì)ZAZ010指紋識(shí)別模塊的的應(yīng)用程序開發(fā)以及對(duì)HS12864液晶、按鍵程序的開發(fā)。因此，要實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用，需要對(duì)其進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。電路軟件應(yīng)用開發(fā)根據(jù)所設(shè)計(jì)的硬件。程序開發(fā)的方式將主要建立一系列的C語言函數(shù)子程序供主程序的隨時(shí)調(diào)用。即對(duì)ZAZ010指紋識(shí)別模塊或液晶電路分別編制C語言函數(shù)子程序。因此，需要有專門的開發(fā)工具。本設(shè)計(jì)中，由于該編譯器支持模塊化程序設(shè)計(jì)，因此可以先將源程序劃分為幾個(gè)模塊分別編寫，然后再由編譯器生成一個(gè)最終文件. 該開發(fā)環(huán)境可以對(duì)程序進(jìn)行軟件仿真調(diào)試，因此可以方便地進(jìn)行程序的編寫和調(diào)試。調(diào)試通過的代碼文件通過開發(fā)板下載到單片機(jī)。單片機(jī)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(duì)液晶初始化、同時(shí)對(duì)按鍵進(jìn)行檢測(cè)，如果有對(duì)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(duì)指紋模塊進(jìn)行讀寫。 設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備工作由于使用串口和模塊通訊，所以必須先約定好單片機(jī)和模塊的的串口工作速度和數(shù)據(jù)包格式。UART數(shù)據(jù)格式定位為:8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無奇偶校驗(yàn)位，數(shù)據(jù)傳輸速率為57600bps。通訊數(shù)據(jù)包格式定義為：?jiǎn)纹瑱C(jī)發(fā)送串行數(shù)據(jù)包格式如圖31 MCU發(fā)送數(shù)據(jù)包格式D7D6D5D4D3D2D1D0發(fā)送數(shù)據(jù)共1114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58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。參考meg16資料后編寫了以下一段串口初始化。各寄存器設(shè)置的程序.如下面的一段程序既是對(duì)個(gè)寄存器的初始值的設(shè)置void UART_Init(void){UCSRB=0x00。//disable while setting baud rateUCSRA=0x00。//Bit1為1則倍速發(fā)送UCSRC=0x06。UBRRL=0x07。//波特率：57600BpsUBRRH=0x00。//誤差率：%UCSRB=0x18。 } 注:. 單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)根據(jù)上節(jié)分析，制定如下圖的程序流程圖。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。主程序設(shè)計(jì)流程如圖31所示：掃描是否有按鍵按下開 始各模塊初始化YN按鍵2按鍵1按鍵3按鍵4顯示與已經(jīng)存儲(chǔ)的指紋的比對(duì)效果采集指紋1采集指紋2合成指紋模板存儲(chǔ)顯示與新存儲(chǔ)的指紋數(shù)據(jù)的比對(duì)結(jié)果圖31主程序流程圖判斷鍵值YYYY程序的巡檢過程: 首先對(duì)各模塊進(jìn)行初始化，檢測(cè)在有無按鍵按下,如果按下判斷是那一個(gè)按鍵，并作出判斷是否調(diào)用相應(yīng)子程序；當(dāng)按鍵1按下后，調(diào)用通信模塊子程序，錄入指紋并將其存入模塊緩沖區(qū)，同理當(dāng)按鍵2按下后，效果相同。依次當(dāng)按鍵3按下時(shí),將指紋模塊兩緩沖區(qū)中的指紋特征文件合成特征模板并存儲(chǔ)與指紋模板庫中,。程序關(guān)鍵的就是對(duì)指紋模塊的通信控制, 考慮到處理過程太過冗長(zhǎng)，限于篇幅只能將其省略，如需查看，可以看附錄1。其它命令發(fā)送子函數(shù)因大部分的命令大體格式基本相同。 鍵盤管理程序設(shè)計(jì)流程鍵盤模塊的工作流程圖如圖32所示： 圖 32 鍵盤模塊流程圖 LCD顯示模塊程序設(shè)計(jì)流程顯示模塊主要完成數(shù)據(jù)的顯示功能。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。 指紋通信模塊的程序設(shè)計(jì)流程串口通信數(shù)據(jù)發(fā)送、接收流程圖如圖33：開始串口初始化檢測(cè)發(fā)送緩沖區(qū)是否為空等 待繼續(xù)發(fā)送YN圖33 串口通信數(shù)據(jù)發(fā)送、接收流程圖 4 實(shí)物的制作與調(diào)試 電路的焊接 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。 元器件裝焊順序依次為：電阻器、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。（1）電阻器焊接按圖將電阻器準(zhǔn)確裝人規(guī)定位置。要求標(biāo)記向上，字向一致。裝完同一種規(guī)格后再裝另一種規(guī)格，盡量使電阻器的高低一致。焊完后將露在印制電路板表面多余引腳齊根剪去。（2）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(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，最后裝電解電容器。（3）二極管的焊接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(duì)最短引線焊接時(shí)間不能超過 2S 。（4）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。（5）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?gòu)淖蟮接易陨隙轮饌€(gè)焊接。對(duì)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。 電路和程序的調(diào)試 單片機(jī)的程序下載程序存儲(chǔ)器的更新以頁的方式進(jìn)行。在用臨時(shí)頁緩沖器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對(duì)一頁存儲(chǔ)器進(jìn)行編程時(shí)，首先要將這一頁擦除。SPM指令以一次一個(gè)字的方式將數(shù)據(jù)寫入臨時(shí)頁緩沖器。臨時(shí)頁緩沖器的寫入可以在頁擦除命令之前完成，也可以在頁擦除和頁寫操作之間完成。通過電腦上的下載軟件將*.HEX文件傳輸?shù)剑ㄈ鐖D41所示）USB下載線板上的ATmega8芯片里，程序代碼在這里經(jīng)過處理后從固定的I/O管腳中輸出燒寫到單片機(jī)的Flash存儲(chǔ)器中。此外單片機(jī)一般采用5V以下的電源供電，USB接口也采用5V電源，所以，該下載線還可以通過電腦向單片機(jī)提供工作電源。，還有它小巧精致，攜帶方便，下載程序速度快等優(yōu)點(diǎn)得到了眾多編程愛好者的青睞而被廣泛的使用著。 圖41 USB下載線實(shí)物圖 串口調(diào)試使用串口調(diào)試助手進(jìn)行測(cè)試串口調(diào)試程序見附錄1:測(cè)試結(jié)果如圖42所示:圖42 串口通信測(cè)試結(jié)果圖 液晶鍵盤調(diào)試液晶鍵盤測(cè)試程序見附錄2：液晶鍵盤測(cè)試程序結(jié)果如圖 43所示： 圖 43 液晶鍵盤測(cè)試結(jié)果 結(jié) 論根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成題目要求但還存在不足之處。由于單片機(jī)flash容量有限，在指紋存儲(chǔ)數(shù)目上較少，只能錄入三個(gè)指紋 ，并進(jìn)行比對(duì)。通過方案論證、資料查詢及電路設(shè)計(jì)和反復(fù)調(diào)試，不斷的解決電路調(diào)試過程中的問題，最終在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。本設(shè)計(jì)由于水平有限，電路及程序設(shè)計(jì)還有需要改進(jìn)的地方，在今后的學(xué)習(xí)和研究中，將繼續(xù)改進(jìn)完善。另外在調(diào)試過程中，以保證作品實(shí)現(xiàn)功能準(zhǔn)確為前提，盡量做到電路簡(jiǎn)單、美觀、效果好、成本低，以增強(qiáng)其實(shí)用價(jià)值。本設(shè)計(jì)最終可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)指紋錄入、比對(duì)和模擬開鎖的過程，但存儲(chǔ)指紋數(shù)目有待進(jìn)一步的研究開發(fā)。參考文獻(xiàn)[1] 楊若冰,2006年 [2]張成,2004年[3] 柴曉光,北京:人民郵電出版社,2004[4] 丁化成,北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002[5] ,北京:高等教育出版社,2006[6] ,北京:電子工業(yè)出版社,2008[7] 溫正,中國(guó)電力出版,2009[8] ,北京航空航天大學(xué),2008[9] 佟長(zhǎng)福. AVR單片機(jī)GCC程序設(shè)計(jì), 北京航空航天大學(xué)出版社, 2006[10] 張軍, 電子工業(yè)出版社, 2009年01月[11] ，北京航天航空大學(xué)出版社，2005[12] :北京航空航天大學(xué)出版社，1990.[13] [M],北京:銀聲音像出版社,2004 [14] 李貴山。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.[15] ：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.[16] ：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.[17] ：電子科技大學(xué)出版社，1998.[18] 李貴山，：西安電子科技大學(xué)出版社，2006.附錄1：串口調(diào)試子程序串口調(diào)試子程序includeavr/ includeutil///通信協(xié)議定義unsigned char FP_Pack_Head[6] = {0xEF,0x01,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF}。 //協(xié)議包頭unsigned char FP_Get_Img[6] = {0x01,0x00,0x03,0x01,0x0,0x05}。 //獲得指紋圖像unsigned char a[6] ={}。unsigned char b[6] ={}。//初始化 UART 子程序void UART_Init(void){ UCSRB = 0x00。 //disable while setting baud rate UCSRA = 0x00。 //Bit1為1則倍速發(fā)送 UCSRC = 0x06。 UBRRL = 0x07。 //波特率：57600 Bps UBRRH = 0x00。 //誤差率：% UCSRB = 0x18。 }//發(fā)送一個(gè)位void UART_Send_Byte(unsigned char ucData){ while(!(UCSRAamp。(1UDRE)))。 //等待緩沖區(qū)為空 UDR = ucData。}unsigned char UART_Receive_Byte(void){ while(!(UCSRA amp。 ( 1RXC )) )。 ret