【文章內(nèi)容簡介】 1302電路系帶有時間顯示和記錄功能，采用時鐘芯片DS1302來實現(xiàn)，DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與31天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補償功能?！?。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設置備用電源充電方式，提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時間同時記錄，因此非常適用于系統(tǒng)中記錄指紋鎖系統(tǒng)一些動作的時間。DS1302及其外圍接口電路如圖35所示：圖35 DS1302及其外圍接口電路 ， Vcc2：主電源；Vcc：備份電源。當Vcc2Vcc+，由Vcc2向DS1302供電，當Vcc2 Vcc時，由Vcc向DS1302供電。SCLK：串行時鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出；I/O：三線接口時的雙向數(shù)據(jù)線；CE：輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個功能：第一，CE開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次，CE提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?電子鎖及相關電路電子鎖KL03工作的額定電壓12V，額定電流1A，為方便單片機控制電子鎖動作，在單片機和電子鎖之間采用了一個繼電器，電子鎖由外部電源供電，單片機通過控制繼電器來控制電子鎖動作，為簡化系統(tǒng)的供電電源，采用了一個7805芯片直接將給電子鎖供電的電源電壓轉(zhuǎn)化成5V，給系統(tǒng)供電。電子鎖以及系統(tǒng)5V供電電路如圖36所示：圖36 電子鎖以及系統(tǒng)5V供電電路 單片機I/O口的輸出電流比較小，因此在單片機的控制引腳輸出端接一個三極管，繼電器的吸合電流就是三極管的集電極電流，三極管的基極電流=集電極電流/放大倍數(shù)，為保證繼電器工作穩(wěn)定，可以讓基極電流為計算值的2倍左右。通過計算，基極電阻可以選在2K左右，該設計中基極電阻為1K, 當三極管由導通變?yōu)榻刂箷r，繼電器繞組感生出一個較大的自感電壓。它與電源電壓疊加后加到控制繼電器線圈的三極管的發(fā)射極和集電極兩極上，使發(fā)射結(jié)有可能被擊穿。為了消除這個感生電動勢的有害影響，在繼電器線圈兩端反向并聯(lián)抑制二極管，以吸收該電動勢。自感電壓與電源電壓之和對二極管來說卻是正向偏壓，使二極管導通形成環(huán)流。感應的高電壓就會通過回路釋放掉，保證了三極管的安全。 繼電器的常閉端接有一個指示燈，指示繼電器的吸合狀態(tài)，當繼電器吸合時指示燈熄滅，沒有吸合時指示燈亮。 第4章 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)軟件設計主要以硬件電路設計為基礎，以實現(xiàn)系統(tǒng)功能為導向，主要包括指紋識別程序設計、ADC鍵盤程序設計、DS1302程序設計、液晶RX12864ZW程序設計幾部分。 整體程序流程圖基于指紋識別的電子鎖系統(tǒng)圍繞指紋圖像采集、識別主要實現(xiàn)三種功能，指紋登陸、驗證指紋、記錄查詢。指紋登陸主要是為用戶在指紋鎖中存入指紋模板，驗證指紋主要是對待驗證的指紋進行識別并判斷是否和以存儲的指紋模版相同，并對電子鎖做出相應的控制，記錄查詢主要是針對驗證指紋的記錄進行的歷史查詢。因此系統(tǒng)的整體程序設計就圍繞系統(tǒng)的三種功能，用ADC鍵盤輸入密碼來實現(xiàn)對于三種功能的選擇，因此系統(tǒng)程序設計的主要內(nèi)容就是對三種功能的設計。系統(tǒng)的整體流程圖如圖41所示：開始模塊初始化掃描是否有鍵按下 否判斷鍵值 是按鍵2按鍵3按鍵1 是 否采集指紋兩次掃描是否有手指顯示記錄合成模版采集指紋圖像顯示結(jié)果搜索指紋庫是否搜索到 是 否顯示結(jié)果開 鎖圖41 整體程序流程圖 指紋識別程序設計 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：包頭地址包標識包長度包內(nèi)容（指令/數(shù)據(jù)/參數(shù)/確認碼）校驗和包頭固定為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(Data packet),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答包后面。0x07表示是應答包，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，模塊向上位機應答。模塊收到指令后，會通過應答包，將有關命令執(zhí)行情況與結(jié)果上報給上位機。應答包含有參數(shù)，并可跟后續(xù)數(shù)據(jù)包。上位機只有在收到模塊的應答包后才能確認模塊的收包情況與指令執(zhí)行情況。應答包的內(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)行相應的, 操作，在操作完成后返回對應的信息。在模塊執(zhí)行命令的過程中，模塊不會響應上位機發(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設置口令140x09下載特征30x15設置地址150x06存儲模版40x0e設置系統(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 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)Image Buffer，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、2……NN1。用戶只能根據(jù)序號訪問指紋庫內(nèi)容，相應的存儲和搜索功能對應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。 在程序設計時，串口采用異步倍速模式，需要設定的波特率寄存器UBRR的值，計算公式為UBRR=f/8BAUD 1，指紋模塊的波特率為57600bps，可以計算得到UBRR=12。指紋模版登陸的程序流程圖如圖42所示：指紋模塊初始化