【文章內容簡介】 輸出不同的電壓，通過對電壓進行 AD 轉換之后就可以判 斷鍵值 。 ADC 鍵盤電路如 圖 33 所示： 圖 33 ADC鍵盤電路 設計 ADC 鍵盤電路時主要有兩個問題，第一 個是電阻阻值問題，即如何讓不同的按鍵按下之后， 輸出 電壓 的差值盡可能大 ，以便于區(qū)分。第二個是無按鍵按下時，電壓輸出端是接地還是懸空 ，即如圖 32 所示中，電阻 R26 是接在 R10 左端還是如上圖接在開關 S2 右端。 第一個問題主要可以通過硬件電路或者軟件解決，按圖 32 所示，每個電阻的阻值都為 10K， 16 個按鍵依次按下時輸出電壓分別為 電源電壓 VCC的 1/1 2/13/1 16/17,不同按鍵按下時輸出電壓區(qū)分比較明顯。 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 11 第二個問題， 按圖 32 所示， 如果 電阻 R26 是接在 R10 左端，那么在沒有按鍵按下時 電壓輸出端會懸空，單片機 AD 轉換輸出的值會 隨機 大幅度波動， 給 鍵值檢測 帶來困難 ，并且在任何 時候電路都會耗電，如果采用電池對指紋鎖供電，該設計并不合理，如果 采用圖 32 所 示的設計，主要有兩個方面的優(yōu)點，第 一 ， 在沒有按鍵按下時電壓輸出為 0V，電壓輸出 不會波動， 在這基礎上設計軟件 也很簡便，第二，這種 電路 設計幾乎不會耗電， 對于獨立的供電電源來說是很合理的。 液晶 RX12864ZW電路 RX12864ZW 是自帶中文標準字庫（控制芯片 ST7920）圖形點陣液晶顯示器，它主要由行驅動器 /列驅動器及 128X64全點陣液晶顯示器組成，可完成圖形顯示，也可以顯示 8X4 個（ 16X16點陣漢字 ） ， 在該系統(tǒng)與單片機采用并行控制。 接口電路如圖 34所示： RX12864ZW 上電之后不會自動 復位，因此把復位端口 RST接單片機 PC1口，通過單片機給 RST一個持續(xù)的低電平觸發(fā)復位。 系統(tǒng)處于空閑狀態(tài)時，液晶只需要 顯示時間以及提示信息，系統(tǒng)采用獨立的電源供電，對于電路的耗電必須做嚴格的控制，因此在無用戶進行操作的空閑狀態(tài)，液晶不需要開背光。因此控制背光的引腳 LEDA、 LEDK應該由系統(tǒng)的工作狀態(tài)決定。 液晶的控制引腳 RS(CS)、 R/W(SID)、 E(SCLK)分別接 單片機的 PC PC PC5 引腳。 DB0~DB7接單片機的端口 B。 PSB 端口為液晶串口 /并口控制的選擇端 口， 該系統(tǒng)中液晶采用并口控制， PSB接高電平 圖 34 液晶 12864 接口電路 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 12 DS1302 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 天時可以自動調整，且具有閏年補償功能。工作電壓寬達 ～ 。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 DS1302 外圍電路的晶振為 ， Vcc2：主電源； Vcc：備份電源。當 Vcc2Vcc+ 時，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； 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 13 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, 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 14 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。 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 15 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： 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 16 否 是 是 否 是 否 圖 41 整體程序流程圖 模塊初始化 開始 掃描是否有鍵按下 判斷鍵值 按鍵 1 按鍵 2 按鍵 3 采集指紋兩次 合成模版 掃描是否有手指 采集指紋圖像 搜索指紋庫 是否搜索到 開 鎖 顯示記錄 顯示結果 顯示結果 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 17 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，即結束包。 包長度指的是包內容 (指令 /數(shù)據(jù) )的長度加上效驗和的長度（即包內容長度 +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。 包內容 可以是指令、數(shù)據(jù)、指令的參數(shù)、應答結果等。（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： 成都理工大學畢業(yè)設計（論文） 18 類型 序號 代碼 功能說明 類型 序號 代碼 功能說明 系 統(tǒng) 類 1 0x13 校驗口令 指 紋 處 理 13 0x08 上傳特征 2 0x12 設置口令 14 0x09 下載特征 3 0x15 設置地址 15 0x06 存儲模版 4 0x0e 設置系統(tǒng)參數(shù) 16 0x07 下載模版 5 0x0f 讀系統(tǒng)參數(shù) 17 0x0c 刪除模版 6 0x1f 讀指紋模板索引表 18 0x0d 清空指紋庫 7 0x1d 讀指紋模板數(shù) 19 0x03 比對特征 指 紋 處 理 類 8 0x01 錄指紋圖像 20 0x04 搜索指紋 9 0x0a 上傳圖像 其