【文章內(nèi)容簡介】 沖器，即從接收緩沖器中讀出前一個(gè)已收到的字節(jié)前，能開始接收第二個(gè)字節(jié)。然而，如果在第二個(gè)字節(jié)已接收完畢時(shí)，第一個(gè)字節(jié)還沒有讀出，則將丟失其中一個(gè)字節(jié)。微控器 AT89C52 有四種工作模式。串口的控制寄存器共有兩個(gè)，即特殊功能寄存器 SCON 和 PCON，SCON 中的 SMO 和 SM1 兩位控制串行口的工作方式。微控器 AT89C52 發(fā)出指令，通過 MAX232 將 TTL 轉(zhuǎn)換 EIA 標(biāo)準(zhǔn)，然后控制指紋識別獨(dú)立模塊 SM60。指紋識別獨(dú)立模塊 SM60 返回的信息再通過MAX232 將 EIA 轉(zhuǎn)換 TTL 標(biāo)準(zhǔn)，微控器 AT89C52 再對返回的信息進(jìn)行分析。指紋模塊總體連接如圖 所示：圖 指紋模塊總體連接示意圖 LCD 液晶顯示器模塊硬件設(shè)計(jì) [12] LCD 模塊南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13LCD 元件 SMC1601A 的外形如圖 所示，它有 16 根信號接口線。SMC1601A 是標(biāo)準(zhǔn)西文字符型液晶顯示模塊，5x7 點(diǎn)陣字符顯示位，顯示 16*1個(gè)字符，工作電壓為 ，工作電流 ()，并行接口方式。圖 SMC1601A 的外形圖引腳說明如表 213 所示：表 213 SMC1601A 的引腳說明表 接口電路設(shè)計(jì)利用 P0 作為數(shù)據(jù)口， 、 作為使能信號、讀 /寫選擇端、數(shù)據(jù)/命令選擇端控制口，模擬讀寫操作時(shí)序，控制液晶顯示器 SMC1601A 的顯示。三極管 PNP 用來控制液晶顯示器 SMC16O1A 的電源，由 來控制， 置高，三極管截止，停止給液晶顯示器供電， 置低，三極管導(dǎo)通，液晶顯示器上電，開始對其讀寫控制。電位器 R 用來調(diào)節(jié)液晶顯示偏壓值，來調(diào)節(jié)字符的顯示亮暗。接口電路如下圖 所示：南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14圖 LCD 接口電路圖 時(shí)鐘/日歷芯片模塊硬件設(shè)計(jì) [8] 時(shí)鐘/日歷芯片元器件PCF8563 是一款低功耗的 CMOS 實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片，如圖 所示，它提供一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)中斷輸出和掉電檢測器，所有的地址和數(shù)據(jù)通過 I2C 總線接口串行傳遞。最大總線速度為 400KbitS/s，每次讀寫數(shù)據(jù)后，內(nèi)嵌的字地址寄存器會自動增加。圖 PCF8563 管腳圖 主要特性:1） A。2） 。3） A(VDD=,Tamb=25 )。南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）154）400KHz 的I 2C總線接口 VDD= 時(shí)。5） 、1024Hz 、 32Hz 、1Hz。6）報(bào)警和定時(shí)器。7）內(nèi)部集成的振蕩器電容片內(nèi)電源復(fù)位功能掉電檢測器。8）I 2C總線從地址：讀0A3H ，寫0A2H。9）開漏中斷引腳。PCF8563有16 個(gè)8位寄存器 :一個(gè)可自動增量地地址寄存器，一個(gè)內(nèi)置的振蕩器，一個(gè)分頻器( 用于給實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC提供源時(shí)鐘) ，一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)定時(shí)器，一個(gè)報(bào)警器，一個(gè)掉電檢測器和一個(gè)400KHz I 2C總線接口。所有16個(gè)寄存器設(shè)計(jì)成可尋址的8位并行寄存器，但不是所有位都有用。前兩個(gè)寄存器用于控制寄存器和狀態(tài)寄存器，內(nèi)存地址02H08H用于時(shí)鐘計(jì)數(shù)器(秒 年計(jì)數(shù)器) ，地址09H0CH用于報(bào)警寄存器(定義報(bào)警條件 )，地址0DH控制CLOCKOUT管腳的輸出頻率，地址0EH和0FH分別用于定時(shí)器控制寄存器和定時(shí)器寄存器。秒、分鐘、小時(shí)、日、月、年、分鐘報(bào)警、小時(shí)報(bào)警、日報(bào)警寄存器，編碼格式為BCD 碼，星期和星期報(bào)警寄存器不以BCD 格式編碼。引腳圖如表216所示：表216 PCF8563引腳功能表符號 管腳號 描述OSCI 1 振蕩器輸入OSCO 2 振蕩器輸出/INT 3 中斷輸出Vss 4 地SDA 5 串行數(shù)據(jù)I/OSCL 6 串行時(shí)鐘輸入CLKOUT 7 時(shí)鐘輸出VDD 8 正電源寄存器格式如表217所示：表217 PCF8563寄存器格式表地址 名稱 Bit7 Bit6Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit002H 秒 VL 0059BCD03H 分鐘 0059BCD04H 小時(shí) 0059BCD05H 日 0131BCD06H 星期 06南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1607H 月 C 0112BCD08H 年 0059BCD09H 分鐘報(bào)警 AE 0059BCD0AH 小時(shí)報(bào)警 AE 0023BCD0BH 日報(bào)警 AE 0031BCD0CH 星期報(bào)警 AE 06 接口電路設(shè)計(jì)AT89C52 和 PCF8563 的地址和數(shù)據(jù)都是通過 I2C 總線接口串行傳遞，用I2C 總線傳遞數(shù)據(jù)前，接收的設(shè)備應(yīng)先標(biāo)明地址，在 I2C 總線起動后，這個(gè)地址與第一個(gè)傳送字節(jié)一起被傳送。主器件通過發(fā)送起始信號起動發(fā)送過程，然后發(fā)送它所要尋址的從器件的地址。8 位從器件地址的高 4 位固定為 1010，接下來的 3 位為器件的地址位。從器件 8 位地址的最低位，作為讀寫控制位， “1”表示對從器件進(jìn)行讀操作， “0”表示對此器件進(jìn)行寫操作。PCF8563 的 I2C 總線從地址為 :讀:0A3H。寫:0A2H。由于 AT89C52 沒有 I2C 總線通訊接口，因此用普通的 I/0 口模擬 I2C 通訊。接口電路如圖 所示：南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17圖 時(shí)鐘/日歷模塊電路 E2PROM 的讀寫程序模塊硬件設(shè)計(jì) 元器件參數(shù)CAT24WC02 如圖 可知是一個(gè) 2K 位串行 CMOSE，內(nèi)部含有 256 個(gè) 8位字節(jié)，CAT24WC02 有一個(gè) 16 字節(jié)頁寫緩沖器，該器件通過 I2C 總線接口進(jìn)行操作，有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。主要特性:1）與 400KH I2C 總線兼容2） 到 伏工作電壓范圍3）低功耗 CMOS 技術(shù)4）寫保護(hù)功能:當(dāng) WP 為高電平時(shí)進(jìn)入寫5）保護(hù)狀態(tài)6）頁寫緩沖器7）100 萬編程/擦除周期,可保存數(shù)據(jù) 100 年圖 CAT24WC02 管腳圖表 220 CAT24WC02 管教功能表管腳名稱 功能南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18A0、AA2 器件地址選擇SDA 串行數(shù)據(jù)/地址SLA 串行時(shí)鐘WP 寫保護(hù)VCC ++ 工作電壓VSS 接地 元器件工作分配CAT24WC02 是一個(gè) 2K 位串行 CMOSE，內(nèi)部含有 256 個(gè) 8 位字節(jié)。它里面存儲密碼、占用/空閑 ID 號、開門記錄緩沖區(qū)、10 條開門記錄，禁止開門的時(shí)間。對應(yīng)空間分配表如表 221：表 221 CAT24WC02 對應(yīng)空間分配表名稱 地址密碼 05H09H占用/空閑 ID 號 0AH16H開門記錄緩沖區(qū) 18H1CH開門記錄 1 20H24H開門記錄 2 28H2CH開門記錄 3 30H3CH開門記錄 4 38H3CH開門記錄 5 40H44H開門記錄 6 48H4CH開門記錄 7 50H54H開門記錄 8 58H5CH 接口電路設(shè)計(jì) CAT24WC02 的地址和數(shù)據(jù)是通過 I2C 總線接口串行傳遞，用 I2C 總線傳遞數(shù)據(jù)前，接收的設(shè)備應(yīng)先標(biāo)明地址，在 I2C 總線起動后，這個(gè)地址與第一個(gè)傳送字節(jié)一起被傳送。主器件通過發(fā)送起始信號起動發(fā)送過程，然后發(fā)送它所要尋址的從器件的地址。8 位從器件地址的高 4 位固定為 1010，接下來的 3 位為器件的地址位。從器件 8 位地址的最低位，作為讀寫控制位， “1”表示對從器件南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19進(jìn)行讀操作， “0”表示對此器件進(jìn)行寫操作。 CAT24WC02 的地址由 A0、A1 和 A2 決定。 將 CAT24WC02 的 A0、A1 和 A2 管腳接地，這樣。CAT24WC02 的從地址為:讀:0A1H。寫:0A0H。如果將 WP 管腳連接到 Vcc，所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)(只能讀) ，所以， WP 管腳連接到 Vss 或懸空，這樣才能允許器件進(jìn)行正常的讀/寫操作。由于 AT89C52 沒有 I2C 總線通訊接口，因此用普通的 I/0 口模擬 I2C 通訊。接口電路如圖 所示：圖 E2PROM 的讀寫程序模塊硬件接口電路圖 鍵盤輸入模塊的硬件設(shè)計(jì) [10]鍵盤上的按鍵和液晶顯示器組成人機(jī)界面，按鍵包括“0”“9”鍵以及“菜單”鍵、 “下一行”鍵、 “上一行”鍵、 “確定”鍵、 “取消”鍵、 “開/關(guān)門”鍵。日常開/關(guān)門操作只需要“開/關(guān)門”鍵就可以完成，不需要其他鍵。而錄入指紋、刪除指紋、瀏覽開門記錄、設(shè)置時(shí)間、設(shè)置密碼、應(yīng)急密碼開門等操作南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20時(shí)，需要結(jié)合屏幕提示，按其余鍵來完成操作。但是在錄入指紋、刪除指紋、瀏覽開門記錄、設(shè)置時(shí)間、設(shè)置密碼、應(yīng)急密碼開門等操作時(shí)，都要先按“菜單”鍵后，再選擇各個(gè)功能，進(jìn)行操作。所以，所有的操作，都必須先按“菜單”鍵或者“開/關(guān)門”鍵。在平時(shí)系統(tǒng)不需要工作時(shí)，微控器 AT89C52 處于“掉電”狀態(tài)，以節(jié)省電能。當(dāng)需要工作時(shí)，必須把單片機(jī)微控器 AT89C52“喚醒” 。微控器AT89C52 可用軟件實(shí)現(xiàn)掉電模式。硬件復(fù)位或外部中斷均可結(jié)束掉電模式。因此，可將“菜單”鍵所在列的口線和“開/關(guān)門”鍵與兩個(gè)外部中斷口相連。當(dāng)按下“菜單”鍵和“開/關(guān)門”鍵時(shí)，產(chǎn)生中斷，喚醒微控器 AT89C52，完成相應(yīng)的操作。4*4 矩陣鍵盤，采用 P1 口的 、 口提供行線，、 、 口提供列線，列線通過上拉電阻接到 +5V 上，平時(shí)無鍵動作時(shí)，列線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，列線電平狀態(tài)將由與列線相連的行線決定。行線電平如果為低，則列線電平為低。行線電平如果為高，則列線電平為高。由于矩陣鍵盤中千行、列線為多鍵公用，各個(gè)按鍵均影響該鍵所在行和列的電平。矩陣鍵盤按鍵的識別方法:第一步，識別有無鍵按下，讓所有的行線均置為低電平，檢查各列線電平有無變化，如果有變化，則說明有鍵被按下，如果沒有變化，則說明無鍵被按下。第二步，如果有鍵按下，識別具體的按鍵，逐行置低電平，其余各行置高電平，檢查各列線電平的變化，如果南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21某列電平由高電平變?yōu)榈碗娖?，則可確定此行此列交叉點(diǎn)處的按鍵被按下。在編程的過程中，要考慮按鍵抖動的影響，可以采用軟件延時(shí)的方法進(jìn)行消抖處理。鍵盤電路和與微控器 AT89C52 的接口如圖 所示:南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22圖 鍵盤輸入模塊硬件連接圖 電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路設(shè)計(jì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路如圖 所示實(shí)際上就是開關(guān)門控制電路，電機(jī)正轉(zhuǎn)，經(jīng)過減速器減速，再由機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，伸出鎖桿，完成上鎖動作。反之，電機(jī)反轉(zhuǎn)，經(jīng)過減速器減速，再由機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，縮回鎖桿，完成開鎖動作。鎖桿有一定的行程，所以需要判斷是否到位。通常采用行程開關(guān)的方法，判斷是否到位。另外，我們知道電機(jī)在遇到大力矩或者被制動時(shí)，線圈里的電流會很快增大，因此，我們可以通過判斷流過電機(jī)線圈里電流的方法來判斷是否到位。:當(dāng) 和 都置高時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)動 :當(dāng) 置低 置高時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，電流流向:VccQ1 —MOTORQ3R7GND。當(dāng) 置高， 置低時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，電流流向:Vcc—Ql— MOTORQ4R7GND。 和 不能同時(shí)置低。當(dāng)鎖桿到位，電機(jī)被制動，電機(jī)線圈電流急劇增大，Q7 的基極電壓增大，使得Q7 導(dǎo)通， 的電平由高變低，通過檢測 口可以判斷鎖桿是否到位。南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23圖 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路圖 緊急復(fù)位電路設(shè)計(jì)出現(xiàn)意外情況系統(tǒng)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)紊亂，比如串行 E2PROM 中的占用/空閑 ID號與指紋識別獨(dú)立模塊 SM60 中的數(shù)據(jù)不符，某些 ID 號就不能錄入指紋，這時(shí)，可以將串行 E2PROM 中的數(shù)據(jù)和指紋識別獨(dú)立模塊 SM60 中的數(shù)據(jù)全部清除，恢復(fù)到開始狀態(tài)。為此，設(shè)計(jì)了一個(gè)“總清” 鍵，在上電開始，系統(tǒng)就判斷該鍵是否閉合，如果閉合，則全部清除串行 E2PROM 中的數(shù)據(jù)和指紋識別獨(dú)立模塊 SM60 中的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。下圖 上電復(fù)位電路。在通電的瞬間，在 RC 電路充電過程中，RST 端出現(xiàn)正脈沖，從而使單片機(jī)復(fù)位。南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24圖 復(fù)位電路南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)功能按操作流程或系統(tǒng)職能，軟件主要由以下幾部分構(gòu)成:1） 開/關(guān)門：該部分為常用的打開/關(guān)閉保險(xiǎn)箱門。當(dāng)箱門為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，按“開/關(guān)門”執(zhí)行開門操作，比對指紋，通過開門，沒通過門保持關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)箱門為打開狀態(tài)時(shí)，按“開/關(guān)門”執(zhí)行關(guān)門操作。2） 錄入指紋：該部分的功能是采集并存儲指紋特征信息。在采集新的指紋特征信息之前必須要管理者授權(quán)，也就是管理者指紋比對通過后，輸入新指紋的功號，再采集新指紋的特征信息。3） 刪除指紋：該部分的作用是刪除存儲過的指紋特征信息。該項(xiàng)功能只有管理者才有此權(quán)限，所以，再執(zhí)行刪除操作之前，現(xiàn)驗(yàn)證管理者指紋。該項(xiàng)操作包括兩種操作方式:按 ID 號刪除和按級刪除。4） 瀏覽開門記錄：該部分供管理者瀏覽最近 10 次的開門記錄。在瀏覽之前，必須驗(yàn)證管理者指紋。按“下一條”和“上一條”鍵，可以查看任意一條記錄( 包括開