【正文】 試，調(diào)試成功的代碼文件通過開發(fā)板就可以下載到單片機(jī)中。單片機(jī)上電后，主程序應(yīng)完成相應(yīng)的初始化。根據(jù)電路的功能性要求，主要程序必須初始化液晶，并且檢測(cè)按鍵。如果有相應(yīng)的鍵被按下，執(zhí)行相應(yīng)的操作，對(duì)指紋模塊的讀寫是單片機(jī)通過串行接口進(jìn)行的。所以要對(duì)串口進(jìn)行初始化由于使用串口和模塊通訊，所以必須先約定好單片機(jī)和模塊的串口工作速度和數(shù)據(jù)包格式。SCON 是一個(gè)特殊功能寄存器，用以設(shè)定串行口的工作方式、接收/發(fā)送控制以及設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志：表41 SCON寄存器地址位位76543210字節(jié)地址：98HSM0SM1SM2SM3SM4SM5SM6SM7SCONSM0和SM1為工作方式選擇位，可選擇四種工作方式：表42 串行口工作方式SM0SM1方式說明波特率000移位寄存器fosc/1201110位異步收發(fā)器（8位數(shù)據(jù)）可變10211位異步收發(fā)器（9位數(shù)據(jù)）fosc/64或fosc/3211311位異步收發(fā)器（9位數(shù)據(jù)）可變PCON中只有一位SMOD與串行口工作有關(guān) ： 表43 PCON寄存器位76543210字節(jié)地址：97HSMODPCONSMOD（） 波特率倍增位。在串行口方式方式方式3時(shí)，波特率與SMOD有關(guān)，當(dāng)SMOD=1時(shí)，波特率提高一倍。復(fù)位時(shí)，SMOD=0。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。指紋模塊的通訊波特率（UART）的要求為9600bps，所以如果單片機(jī)要與指紋模塊進(jìn)行通信是，必須波特率一致，此時(shí)需要在編程時(shí)設(shè)置單片機(jī)的波特率為9600bps。串行口工作之前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行初始化，主要是設(shè)置產(chǎn)生波特率的定時(shí)器串行口控制和中斷控制。具體步驟如下：確定T1的工作方式（編程TMOD寄存器）；計(jì)算T1的初值，裝載THTL1；啟動(dòng)T1（編程TCON中的TR1位）；確定串行口控制（編程SCON寄存器）；串行口在中斷方式工作時(shí)，要進(jìn)行中斷設(shè)置（編程IE、IP寄存器）。下面是串口初始化程序：SCON=0x50。 //UART方式1:8位UART。 REN=1:允許接收 PCON=0x00。 //SMOD=0:波特率不加倍 TMOD=0x21。 //T1方式2，用于UART波特率，T0方式1TH1=0xFD。 TL1=0xFD。 //UART波特率設(shè)置:9600根據(jù)分析后，制定如下圖的程序流程圖。主程序設(shè)計(jì)流程如圖41所示。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。主程序主要由液晶顯示、通訊子程序和按鍵程序組成。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。包括液晶顯示、鍵盤掃描、指紋模塊建立通信。圖41 主程序流程圖鍵盤是系統(tǒng)與外部傳遞信息的通道，在硬件的基礎(chǔ)上需要進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)。鍵盤模塊的工作流程圖如圖42所示。圖42 鍵盤程序流程圖 LCD顯示模塊程序流程設(shè)計(jì)顯示模塊主要完成數(shù)據(jù)的顯示功能，然后根據(jù)接受到指令顯示相關(guān)的內(nèi)容在屏幕上。圖43 顯示程序流程圖 指紋識(shí)別程序設(shè)計(jì) 指紋模塊通訊協(xié)議說明指紋模塊采用UART與單片機(jī)通訊，對(duì)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(duì)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(biāo)識(shí)包長度包內(nèi)容（指令/數(shù)據(jù)/參數(shù)/確認(rèn)碼）校驗(yàn)和包頭固定為0xef01, 傳送時(shí)高字節(jié)在前。地址默認(rèn)值為0xffffffff, 用戶可通過指令生成新地址，模塊會(huì)拒絕地址錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)包。傳送時(shí)高字節(jié)在前。包標(biāo)識(shí)，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(dú)進(jìn)入執(zhí)行流程，必須跟在指令包或應(yīng)答包后面。0x07表示是應(yīng)答包，可以跟后續(xù)包。0x08表示是最后一個(gè)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(yàn)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(shí)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(yīng)答結(jié)果等。（指紋特征值、指紋模板都是數(shù)據(jù)）。校驗(yàn)和是包標(biāo)示、包長度和包內(nèi)容的所有字節(jié)的算術(shù)累計(jì)和，超過2 字節(jié)的進(jìn)位忽略。指令只能由上位機(jī)下發(fā)給模塊，模塊向上位機(jī)應(yīng)答。模塊收到指令后，會(huì)通過應(yīng)答包，將有關(guān)命令執(zhí)行情況與結(jié)果上報(bào)給上位機(jī)。應(yīng)答包含有參數(shù)，并可跟后續(xù)數(shù)據(jù)包。上位機(jī)只有在收到模塊的應(yīng)答包后才能確認(rèn)模塊的收包情況與指令執(zhí)行情況。應(yīng)答包的內(nèi)容包括一個(gè)字節(jié)的確認(rèn)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(jī)命令。在收到正確命令后，迅速執(zhí)行相應(yīng)的, 操作，在操作完成后返回對(duì)應(yīng)的信息。在模塊執(zhí)行命令的過程中，模塊不會(huì)響應(yīng)上位機(jī)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(hào)代碼功能說明類型序號(hào)代碼功能說明系統(tǒng)類10x13校驗(yàn)口令指紋處理130x08上傳特征20x12設(shè)置口令140x09下載特征30x15設(shè)置地址150x06存儲(chǔ)模版40x0e設(shè)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(duì)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(jī)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(chǔ)指紋模版的采集與存儲(chǔ)主要是單片機(jī)控制指紋模塊對(duì)用戶的同一枚指紋連續(xù)取兩次，存儲(chǔ)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(chǔ)在特征文件緩沖區(qū)CharBuffer1或CharBuffer2，然后將兩個(gè)指紋特征文件合成一個(gè)模版放在指紋庫中，每一個(gè)指紋模板對(duì)應(yīng)一個(gè)ID號(hào)，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(chǔ)區(qū)域作為指紋模板存放區(qū)，即指紋庫。存儲(chǔ)容量為1000枚，指紋庫中的數(shù)據(jù)是斷電保護(hù)的。指紋模板按照序號(hào)存放，若指紋庫容量為N，則指紋模板在指紋庫中的序號(hào)定義為：0、2……NN1。用戶只能根據(jù)序號(hào)訪問指紋庫內(nèi)容，相應(yīng)的存儲(chǔ)和搜索功能對(duì)應(yīng)的都是針對(duì)指紋序號(hào)的操作。 ATmega16控制指紋模塊進(jìn)行各種操作，主要涉及單片機(jī)串口控制的幾個(gè)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(shè)計(jì)時(shí)，串口采用異步倍速模式，需要設(shè)定的波特率寄存器UBRR的值，計(jì)算公式為UBRR=f/8BAUD 1，指紋模塊的波特率為57600bps，可以計(jì)算得到UBRR=12。指紋模版登錄的程序流程圖如圖44所示。圖44 指紋模版采集存儲(chǔ)程序流程圖 指紋比對(duì)程序設(shè)計(jì)指紋比對(duì)程序設(shè)計(jì)是指紋鎖系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的主要方面，指紋匹配時(shí)，通過指紋傳感器，錄入要驗(yàn)證指紋圖像并進(jìn)行處理，然后與模塊中的指紋模板進(jìn)行匹配比較（若與模塊中指定的一個(gè)模板進(jìn)行匹配，稱為指紋比對(duì)方式，即1:1方式；若與多個(gè)模板進(jìn)行匹配，稱為指紋搜索方式，即1:N方式），模塊給出匹配結(jié)果（通過或失敗），然后單片機(jī)控制電子鎖動(dòng)作。指紋比對(duì)程序設(shè)計(jì)如圖45所示：圖45 指紋匹配程序流程圖所需要的各種硬件已經(jīng)選擇好，單片機(jī)是電路中主控制器，由單片機(jī)對(duì)指紋模塊及液晶、按鍵進(jìn)行開發(fā)。首先應(yīng)建立一系列的C語言子程序供主程序進(jìn)行調(diào)用。本設(shè)計(jì)采用Keil uVision2對(duì)單片機(jī)編程。Keil 可以編譯C源碼，匯編源程序，生成代碼效率非常高，多數(shù)語句生成的匯編代碼緊湊容易理解[11]。[Keil軟件可以提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，能夠連接和重定位目標(biāo)文件和庫文件，創(chuàng)建HEX文件，調(diào)試目標(biāo)程序。使用Keil軟件的主要工作流程為：創(chuàng)建一個(gè)新工程，命名為“Fingerprint”，然后從器件庫中選擇單片機(jī)型號(hào)，因?yàn)槠渲袥]有STC89C52，所以選擇與它完全兼容的Atmel 89c52代替。新建text文件，然后在Target 1的子文件Source Group 。點(diǎn)擊下圖中箭頭所指的圖標(biāo)，彈出如下對(duì)話框，在Xtal后輸入9600，即單片機(jī)的工作頻率為9600MHz[12]。圖46 設(shè)置波特率點(diǎn)擊Output標(biāo)簽，在Create HEX前的方框內(nèi)勾選，這樣可以生成hex文件以便輸入單片機(jī)中。用C語言創(chuàng)建源程序。修改源程序中的錯(cuò)誤。測(cè)試，鏈接應(yīng)用。本章介紹了硬件選擇后設(shè)計(jì)軟件工作流程，及如何進(jìn)行Keil軟件編程，然后創(chuàng)建“”文件，程序燒寫時(shí)需要。接著若想系統(tǒng)各個(gè)部分工作有序，必須保持時(shí)鐘狀態(tài)一致。第五章 實(shí)物制作與調(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、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。（2）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。（3）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。（4）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，然后再從左到右自上而下逐個(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[15]。（5）FYD12864注意事項(xiàng)：1）要避免在處理機(jī)械振動(dòng)和對(duì)模塊施加外力，都可能使屏不顯示或損壞。2）不能用手或堅(jiān)硬工具或物體接觸、按壓、磨擦顯示屏，否則屏上的偏光片被物體劃壞。3）如果屏破裂液晶材料外漏，液晶可以通過空氣被吸入，而且要避免液晶與皮膚接觸，如果接觸應(yīng)立即用酒精沖洗，然后再用水徹底沖洗。4）不能使用可溶有機(jī)體來清洗顯示屏。因?yàn)檫@些可溶的溶劑對(duì)偏光片不利，清洗顯示屏?xí)r，可用棉花蘸少量石油苯輕輕擦拭或用透明膠帶粘起臟物。5）要防止高壓靜電產(chǎn)生的放電，將損壞模塊中的CMOS電路。 6）不能把模塊放在溫度高的地方，尤其不能長時(shí)間放在濕度大的地方，最好把模塊放在溫度為0℃35℃，濕度低于70%的環(huán)境中。7）模塊不能貯存在太陽直射的地方。8）當(dāng)電源接通時(shí)，不能組裝或拆卸模塊。9）在電源電壓的偏差、輸入電壓的偏差及環(huán)境溫度等最壞條件下，也不能超過最大的額定值，否則將損壞LCD模塊。 按照以上順序及要求焊接好后的實(shí)物如圖51所示圖51焊接后的實(shí)物圖 程序的燒寫STCISP是一款單片機(jī)下載編程燒錄軟件，是針對(duì)STC系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，可下載STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC單片機(jī)，使用簡(jiǎn)便，現(xiàn)已被廣泛使用。圖52 STCISP工作界面調(diào)試通過的代碼文件通過STC_ISP_V480下載到單片機(jī)。STC_ISP_V480使用步驟為：打開STCISP，如下圖界面，在MCU Type欄目下選中單片機(jī)STC89C52RC。選中COM端口，波特率選擇9600。點(diǎn)擊“打開文件”并在對(duì)話框內(nèi)找到要下載的HEX文件。點(diǎn)擊download/下載，根據(jù)提示給單片機(jī)上電，完成程序燒寫。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。 小燈、繼電器的調(diào)試首先按下電源，看電源指示燈是否點(diǎn)亮，證明電源電路正常。然后測(cè)試單片機(jī)是否正常工作，在Keil上編寫了一段紅綠小燈以一秒間隔閃爍的程序，導(dǎo)入單片機(jī)，上電后發(fā)現(xiàn)小燈按照我所要求的方式工作，證明單片機(jī)及小燈工作正常。再加一條與繼電器連接引腳電平高低變化的程序檢測(cè)繼電器是否正常工作。圖53 小燈，繼電器調(diào)試圖 液晶的調(diào)試導(dǎo)入12864液晶的測(cè)試程序，上電后，通過調(diào)節(jié)液晶屏背面的電位器調(diào)節(jié)12864的對(duì)比度，在調(diào)試液晶時(shí)要注意：屏上顯示小方格，產(chǎn)生原因：程序中對(duì)液晶初始化不正常，應(yīng)是部分初始化指令沒有正常接收，按照標(biāo)準(zhǔn)初始化步驟調(diào)整程序，或者調(diào)整指令之間的延時(shí)（加大一些試試）補(bǔ)充：也有可能是對(duì)比度太大，需要調(diào)整對(duì)比度電阻。在經(jīng)調(diào)試后液晶的結(jié)果為：圖54 液晶顯示 指紋模塊、按鍵的調(diào)試然后導(dǎo)入本設(shè)計(jì)的程序