【文章內(nèi)容簡介】 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對端口 P2 寫 ―1‖，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX @RI 指令）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 4） P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入 ―1‖時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部 拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 。 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 5） RST 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 6） ALE/PROG 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于 定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。 7） PSEN 程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次 PSEN 信號(hào)。 8） EA/VPP 外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器， EA 端必須保持低電平（接地）。 9） 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 。 10） XTAL2 振蕩器反相放大器的輸出端。 11） VDD 電源 +5V。 12） VSS GND 接地。 13）特殊功能寄存器如 表 23 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） 8 表 23 特殊功能寄存器 表 主控芯片模塊設(shè)計(jì) [10] AT89C52 作為 此次門禁系統(tǒng)開發(fā)的處理器的核心部件是非常重要的， 通過圖 可知： 通過鍵盤，讀卡器模塊的連接完成對其輸入的功能，而 LCD 顯示器以及指紋識(shí)別模塊的連接則完成了 AT89C52 處理后的信息輸出的功能，來完成系統(tǒng)的輸入以及輸出的功能。 圖 系統(tǒng)硬件功能示意圖 本次系統(tǒng)中， 完成與鍵盤的 4*4 的按鍵來識(shí)別并確認(rèn)鍵盤的信號(hào)；引腳號(hào) 第二功能 RXD TXD 外部中斷 0 外部中斷 0 T0 T1 WR RD 微控器 AT89C52 LCM MAX603 SM60 采集頭 MAX232 鍵盤 電控鎖門 電壓檢測 PCF8563 24WC02 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 和 作為 LCD 液晶顯示器模塊的控制及顯示； 用于指紋識(shí)別模塊； 則對應(yīng)開關(guān)門控制。 對應(yīng)時(shí)鐘 /日歷芯片。 指紋識(shí)別模塊的硬件設(shè)計(jì) [6] 指紋識(shí)別模塊 SM60 系列光學(xué)頭指紋識(shí)別模塊是杭州中正公司的產(chǎn)品。由高性能 DSP 處理器和 FLASH 等芯片構(gòu)成，具有指紋圖像處理、模板提取、模板匹配、指紋搜索和模板存儲(chǔ)等項(xiàng)功能。指紋適應(yīng)性強(qiáng)；價(jià)格低廉；算法性能優(yōu)異；轉(zhuǎn)換靈活；簡單易用方便擴(kuò)充；低功耗；以及靈活設(shè)置安全等級(jí)等諸多優(yōu)點(diǎn)。 SM60 技術(shù)參數(shù) 如表 25 所示 ： 表 25 SM60 技術(shù)參數(shù) 表 SM60 工作方式 : 根據(jù)不同開發(fā)任務(wù)和應(yīng)用要求，模塊分為“獨(dú)立”和“命令”兩種工作模式。 1） 獨(dú)立工作模式 模塊不需要 PC 機(jī)或上位機(jī)的控制，自己就能完成指紋錄入，生成模板，模板存儲(chǔ)，指紋比對，指紋搜索等功能。 2） 命令工作模式 模塊在 PC 機(jī)或上位機(jī)的控制下，通過各種指令的組合實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜，更具個(gè)性化的功。這兩種工作模式的設(shè)定是通過主板上的一組撥碼開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。 撥碼開關(guān) : 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 撥碼開關(guān) S1 有兩個(gè)作用 :其一，設(shè)定命令工作模式 。其二，在設(shè)定獨(dú)立工作模式狀態(tài)前提下，通過位置的不同組合，指使模塊進(jìn)行指紋登錄、刪除、搜 索等處理。開關(guān)“ ON”代表邏輯“ 0 。 撥碼開關(guān) 功能表如表 26 所示： 表 26 撥碼開關(guān)功能表 Pin2 Pin1 所設(shè)定的工作模式 開關(guān)功能 1 1 命令工作模式 設(shè)定命令工作模式 0 0 獨(dú)立工作模式 刪除指紋 0 1 獨(dú)立工作模式 登陸指紋 1 0 獨(dú)立工作模式 指紋搜索 電平信號(hào)轉(zhuǎn)換 EIA 與 TTL 轉(zhuǎn)換 :EIA 是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)，與 TTL 以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的 TTL 器件連接，必須在 EIA 與 TTL 電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的 變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用集成電路轉(zhuǎn)換器件，如 MC1488,SN75150 芯片可完成 TTL 電平到 EIA 電平的轉(zhuǎn)換，而 MC1489, SN75154 可實(shí)現(xiàn) EIA 電平到 TTL 電平的轉(zhuǎn)換。 MAX232 芯片可完成 TTLEIA 向電 平轉(zhuǎn)換。 MAXIM 公司生產(chǎn)的芯片 MAX232，是一個(gè)低功耗、 5V 供電、雙路的 TTL電平與 RS232 電平轉(zhuǎn)換芯片，因?yàn)樗鈬骷伲瑧?yīng)用電路簡單，功耗低，所以選用它進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。在此使用的集成電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 為 RS 232C / TTL 電平轉(zhuǎn)換芯片。它只使用單 +5V 為其 工作，配接 4 個(gè)電解電容即可完成 RS 232 電平與 TTL 電平之間的轉(zhuǎn)換。 MAX232 管腳圖及 內(nèi)部電路如圖 所示： 圖 MAX232 管腳圖及內(nèi)部電路圖 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 穩(wěn)壓器 [13] 從上面可知，指紋識(shí)別獨(dú)立模塊 SM60 工作電壓為 5V 、 200mv， 電流為200mA、但是該系統(tǒng)是電池供電，電壓隨著電池的消耗會(huì)下降，并且指紋識(shí)別獨(dú)立模塊 SM60 的靜態(tài) (或空閑 )電流太大，不能長時(shí)間處于空閑狀態(tài)，必須在不使用的時(shí)候?qū)⑵潢P(guān)斷，所以，給指紋識(shí)別獨(dú)立模塊供電的電源要求穩(wěn)壓和可關(guān)斷。 低壓差線性穩(wěn)壓器 MAX603 作為穩(wěn)壓器，具有低的降落電壓和電源電流 (與輸出電流無關(guān) )，它比通常的雙極型穩(wěn)壓器有更寬的工作范圍。它的輸入電壓范圍為 至 ，穩(wěn)壓輸出電壓 5V，輸出電流 500mA 時(shí)壓降為 320mV，穩(wěn)壓器的輸出電壓有折返電流限制和熱過載線路保護(hù)，靜態(tài)電流典型值 15uA，最大值 35uA， MAX603 對電池的消耗非常低。這種低壓差線性穩(wěn)壓器在輕負(fù)載時(shí)具有節(jié)省電池的特性，在重負(fù)載時(shí)仍能提供低的降落電壓。 其主要性能 : 1）雙模式工作，固定或 至 11V 可調(diào)輸出 2） 7V 至 大輸入電壓范圍 3） 最大輸出電流 500mA 4）典型 15uA 靜態(tài)電流 5）最大 3uA 靜態(tài)電流 (關(guān)斷方式 ) 6）輸出過流限制 7）反向電流保護(hù) 8）高功率 8 腳小型封裝 MAX603 引腳圖如圖 所 示 ： 圖 MAX603 引腳圖 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 引腳名稱如表 29 所示 : 表 29 MAX603 引腳名稱 表 引腳 符號(hào) 功能 1 IN 電源電壓輸入 GND 地，散熱 4 /OFF 關(guān)斷 5 SET 設(shè)置電壓輸出 8 OUT 穩(wěn)壓輸出 應(yīng)用 MAX603 輸出 5V 電壓的應(yīng)用電路如圖 所示 : 圖 MAX603 輸出 5V 電壓的應(yīng)用電路圖 數(shù)據(jù)接收設(shè)置 微控器 AT89C52 內(nèi)部有一個(gè)全雙工的串行接口，有兩個(gè)獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器，可同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出，接收緩沖器只能讀出不能寫入，兩個(gè)緩沖器占用一個(gè)地址，只用讀 、寫指令加以區(qū)分。串行口也有接收緩沖器，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(shí)別獨(dú)立模塊 SM60。指紋識(shí)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。 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 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 LCD 元件 SMC1601A 的外形如圖 所示，它有 16 根信號(hào)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 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 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(hào)、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： 圖 LCD 接口電路圖 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 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(huì)自動(dòng)增加。 圖 PCF8563 管腳圖 主要特性 : 1）低工作電流典型值為 A。 2）大工作電壓范圍 。 3）低休眠電 流典型值為 A(VDD=,Tamb=25 )。 4） 400KHz 的 I2C總線接口 VDD= 時(shí) 。 5）可編程時(shí)鐘輸出頻率為 、 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） I2C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(dòng)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 I2C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，南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 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(hào) 管腳號(hào) 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/O SCL 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 PCF8