【正文】 因此設(shè)計(jì)一點(diǎn)不得馬虎，幸好整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到問(wèn)題同學(xué)們有建議出建議，有設(shè)備的出設(shè)備，最終順利完成了整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，當(dāng)板子焊接好程序跑起來(lái)的時(shí)候感覺(jué)所有的努力都是值得的。這兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我感覺(jué)學(xué)到了以前一學(xué)期都學(xué)不到的東西，雖然每天都要查找資料到很晚，但是每天都有收獲，每天都很充實(shí)。2002后來(lái)只能使用USB轉(zhuǎn)接線來(lái)供電，辛虧當(dāng)時(shí)多擴(kuò)展出一排插針，否則供電異常，整個(gè)板子就廢掉了。但是依然有許多可以改進(jìn)的地方，比如在設(shè)計(jì)之初打算整塊PCB除了電源線之外，其他的所有電路都會(huì)畫(huà)在板子里，設(shè)計(jì)到的模塊會(huì)使用排針或者排母直接插在PCB板子上，渾然一體不需要一根杜邦線，這樣可以讓整個(gè)系統(tǒng)看起來(lái)更加的簡(jiǎn)潔方便。圖47 液晶顯示 按鍵的調(diào)試按鍵的調(diào)試主要有按鍵掃描程序和鍵值編碼程序，在第三章軟件設(shè)計(jì)部分已經(jīng)進(jìn)行了介紹，核心代碼也都進(jìn)行了注釋?zhuān)@里不贅述，只是測(cè)試每個(gè)按鍵的按下是否能夠被檢測(cè)到，如過(guò)按鍵被按下則進(jìn)行一次繼電器的吸合操作來(lái)驗(yàn)證。 } If（0x81==Key) //管理員操作 { LcdClear()。 if(1==k2) // sbit k2=P3^7。 }} 液晶的調(diào)試LCD的測(cè)試程序?qū)懞弥笙螺d，觀察寫(xiě)入的字符串能否正常顯示，其中寄存器的操作，數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)程序內(nèi)容較多，本次測(cè)試的核心代碼如下：void CodeStart(){ PutStr(0,2,歡迎使用)。void main(){ while(1) { delay()。所以代碼和繼電器類(lèi)似。圖46 單片機(jī)程序下載圖打開(kāi)程序文件，選擇生成的*.hex文件，點(diǎn)擊下載，然后按下開(kāi)發(fā)板電源的開(kāi)關(guān)，在上電的一瞬間即可完成程序的下載，大概需要幾秒鐘，程序越小時(shí)間越短。 Bell=0。void delay()。圖43 正確的繼電器模塊PCB圖印刷出來(lái)的PCB板如圖44所示。在繼電器電路中，原理圖設(shè)計(jì)本身沒(méi)有沒(méi)有問(wèn)題但在生成PCB文件后引腳的連接則和元路圖的對(duì)應(yīng)不一致。最終將PCB文件發(fā)往廠家制成板子，然后開(kāi)始焊接元器件進(jìn)行測(cè)試硬件各功能模塊的電路是否可以正常工作，測(cè)試完畢沒(méi)有問(wèn)題則可開(kāi)始繼續(xù)調(diào)試軟件部分的代碼，觀察運(yùn)行效果是否滿足本次設(shè)計(jì)的需求。 主程序主程序作為所有函數(shù)執(zhí)行的入口，里邊的程序不要寫(xiě)得太長(zhǎng)，需要實(shí)現(xiàn)的功能單獨(dú)封裝成函數(shù)作為接口程序供主函數(shù)調(diào)用，主函數(shù)主要是完成硬件各模塊的初始化工作，如供提供顯示功能的液晶LCD1286掉電存儲(chǔ)的AT24C0定時(shí)器及串口的初始化，保證各模塊處于可正常運(yùn)行狀態(tài)。具體的做法為：1　 設(shè)置串口的工作方式和相關(guān)控制（SCON）2　 選擇定時(shí)器并設(shè)置定時(shí)器工作方式3　 計(jì)算定時(shí)器初值并載入TH、TL4　 啟動(dòng)定時(shí)器5　 打開(kāi)總中斷下面是串口初始化程序。（T1溢出率）T1 溢出率 = fosc /{12[256 －（TH1）]}其中SMOD位在特殊功能寄存器PCON中設(shè)置，PCON寄存器如表37所示。SCON地址位如表35所示。定時(shí)器實(shí)現(xiàn)定時(shí)的相關(guān)核心代碼如下。定時(shí)計(jì)數(shù)器有四種工作方式如表33所示。中斷是指CPU在處理事件A的時(shí)候，收到了事件B的請(qǐng)求（中斷請(qǐng)求），CPU轉(zhuǎn)而去處理事件B，完成后返回中斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行事件A。單片機(jī)的工作就是掃描是否有按鍵被按下，并判斷是哪個(gè)按鍵被按下進(jìn)而定義每個(gè)按鍵的作用執(zhí)行相應(yīng)的功能。 主程序流程圖對(duì)系統(tǒng)功能分析后，制定如圖31的主程序流程圖。圖225 報(bào)警電路圖第三章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)的電路板中，單片機(jī)是作為控制器，主要向LCD12864及指紋模塊發(fā)送命令和寫(xiě)入數(shù)據(jù)，同時(shí)接受這兩個(gè)模塊返還的應(yīng)答或采集的數(shù)據(jù)，因此軟件部分應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)主要針對(duì)LCD1286按鍵程序進(jìn)行開(kāi)發(fā)。接通電源后，電流通過(guò)線圈后產(chǎn)生磁場(chǎng)，使得振動(dòng)膜片有規(guī)律的振動(dòng)從而發(fā)出聲音。圖224 繼電器模擬開(kāi)關(guān)電路設(shè)計(jì)中的繼電器使用一個(gè)三極管Q2來(lái)驅(qū)動(dòng)，三極管使用PNP型，型號(hào)9012。常開(kāi)觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)組成。這樣數(shù)據(jù)就會(huì)被寫(xiě)入到24C02的指定地址中。圖220 啟動(dòng)信號(hào)和終止信號(hào)時(shí)序圖以上所有操作操作只是為主從設(shè)備之間的通訊做準(zhǔn)備工作，真正的通訊最終還是涉及到具體的讀寫(xiě)操作，24C02設(shè)備的讀寫(xiě)操作比較靈活，有多種方式可以選擇，例如寫(xiě)操作有字節(jié)寫(xiě)和頁(yè)寫(xiě)，讀操作有立即地址讀，選擇性讀和連續(xù)讀，本次設(shè)計(jì)的讀寫(xiě)操作使用選擇性讀和字節(jié)寫(xiě)。在單片機(jī)與AT24C02通訊的過(guò)程中首先單片機(jī)作為一個(gè)主設(shè)備會(huì)通過(guò)發(fā)送一個(gè)起始信號(hào)來(lái)啟動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程，然后發(fā)送從器件的地址，發(fā)送的地址格式是一個(gè)8位的數(shù)據(jù)，如圖219所示。WP=1：寫(xiě)保護(hù)打開(kāi)，只讀；WP=0：寫(xiě)保護(hù)關(guān)閉，可讀可寫(xiě)。每個(gè)引腳都有0和1兩種值，三個(gè)引腳組合就有8種可能，也就是說(shuō)IIC總線上可以同時(shí)掛在8個(gè)24C02這樣的存儲(chǔ)設(shè)備，如下217所示。內(nèi)部含有256個(gè)8位字節(jié)。指紋識(shí)別和采集不在一個(gè)模式下進(jìn)行，所以進(jìn)行識(shí)別時(shí)要切換到識(shí)別模式，該模式下會(huì)自動(dòng)檢測(cè)指紋采集窗口是否有手指存在，如果有則采集指紋并與模板庫(kù)里的指紋信息進(jìn)行匹配，如果匹配上則返回該指紋對(duì)應(yīng)的編號(hào)。表28 指令包格式表29 應(yīng)答包格式2　 特征生成指令I(lǐng)mg2Tz和應(yīng)答的包格式如表210和211所示。命令如下。表25指紋模塊引腳定義注：in：表示輸入到模塊， out：表示從模塊輸出。比如指紋識(shí)別的過(guò)程：先采集一次指紋，提取特征文件后會(huì)和指紋模板進(jìn)行匹配，成功則會(huì)返回該指紋模板對(duì)應(yīng)的編號(hào)，單片機(jī)以此來(lái)判斷指紋是否為授權(quán)的指紋，進(jìn)而決定是否打開(kāi)密碼鎖。如圖214所示：圖214 指紋圖2　 特征生成：根據(jù)指紋的生物特征（紋路、斷點(diǎn)、交叉的不同），通過(guò)指紋算法進(jìn)行模糊處理提取這種特征，轉(zhuǎn)換為0和1序列，做成特征文件。3　 確認(rèn)按鍵具體位置后，就需要給按下的鍵進(jìn)行編碼，即每一個(gè)鍵被按下都有一個(gè)確定的值與這個(gè)件唯一對(duì)應(yīng)，然后再將這個(gè)編碼值轉(zhuǎn)換為我們自己定義的鍵值，如a、b、c等。完整步驟如下：1　 檢測(cè)是否有按鍵按下。1=0；1單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)行或列線上的電平變化可以確定哪個(gè)按鍵被按下。 矩陣按鍵本次設(shè)計(jì)的數(shù)字及字母按鍵數(shù)量較多，至少需要13個(gè)，也就是說(shuō)如果采用獨(dú)立按鍵的方式需要占用單片機(jī)13個(gè)引腳，浪費(fèi)大量I/O資源，而其他的模塊也需要適應(yīng)I/O，這樣會(huì)導(dǎo)致I/O不夠用的情況，因此采用了4*4的矩陣式鍵盤(pán)設(shè)計(jì)方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。 獨(dú)立按鍵獨(dú)立式按鍵每個(gè)鍵各占用一個(gè)引腳，只要檢測(cè)該引腳的電平就可以判斷按鍵的狀態(tài)。這種方法叫延時(shí)去抖，本次設(shè)計(jì)次用軟件延時(shí)去抖來(lái)排除干擾因素。圖29 微動(dòng)開(kāi)關(guān)實(shí)物圖微動(dòng)開(kāi)關(guān)封裝尺寸及其引腳之間的關(guān)系如圖210所示。具體指令介紹如表24所示。表23 RS/RW的四種工作模式 指令說(shuō)明當(dāng)單片機(jī)向模塊發(fā)送指令前，必須先檢測(cè)模塊此時(shí)是否正在執(zhí)行其他命令，即確認(rèn)模塊當(dāng)前處于空閑狀態(tài)。 12864系列液晶的引腳功能本次設(shè)計(jì)使用的顯示器件為L(zhǎng)CD12864，之所以選擇除了它可以顯示漢字之外，最重要的是它可以顯示的內(nèi)容更多，這也是本次設(shè)計(jì)沒(méi)有選擇使用更加方便、接口更加簡(jiǎn)單的LCD1602的原因。液晶的一大優(yōu)點(diǎn)就是顯示效果好，而且功耗低，使用起來(lái)簡(jiǎn)單又方便所以成為電子設(shè)計(jì)人員顯示功能的首選。2　 按鍵復(fù)位：按鍵復(fù)位就是當(dāng)復(fù)位開(kāi)關(guān)被按下時(shí)，按鍵將與之并聯(lián)的電容短路，直接將RESET與VCC接通，因此RESET被拉為高電平，同時(shí)電容C3沿回路放電，松開(kāi)按鈕開(kāi)關(guān)，電容充電，延時(shí)后RESET為低電平，從而完成復(fù)位操作。圖27 復(fù)位模塊原理圖本復(fù)位電路可實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種復(fù)位。 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位電路的基本功能是：?jiǎn)纹瑱C(jī)在上電啟動(dòng)時(shí)都需要進(jìn)行復(fù)位，對(duì)CPU和各個(gè)模塊的硬件進(jìn)行初始化，并對(duì)一些寄存器以及存儲(chǔ)設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的值使其從初始狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)行。CC2和晶振構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，最后通過(guò)XTAL1，XTAL2腳與單片機(jī)相連接，即可為單片機(jī)的所有指令的執(zhí)行提供一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)序。一個(gè)完整的系統(tǒng)可能有成千上萬(wàn)條指令，所有的指令都必須按照一個(gè)時(shí)間刻度或者節(jié)拍有條不紊的執(zhí)行，這個(gè)節(jié)拍就由晶振來(lái)提供。復(fù)用功能的定義如表21所示。P0口在當(dāng)輸入輸出使用時(shí)由于是開(kāi)漏的必須要加一個(gè)上拉電阻，本次設(shè)計(jì)使用一個(gè)10K的排阻。STC89C52RC的主要特性如下：工作電壓：（3V）（5V）8K字節(jié)FLASH（8K bytes flash ROM）512字節(jié)RAM（512 bytes data RAM）32個(gè)I/O口（3236 I/O Lines）晶振頻率范圍：0到40MHz之間均可，可通過(guò)USB轉(zhuǎn)串口工具連接單片機(jī)的RXD/，TXD/，VCC/20腳，GND/40腳，4個(gè)引腳即可完成用戶程序的直接下載，（本次設(shè)計(jì)便是采用這種方法）。單片機(jī)也有自己的最小系統(tǒng)，分別是負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算和控制的單片機(jī)、為整個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力的電源電路、為整個(gè)系統(tǒng)提供時(shí)序節(jié)拍的晶振電路、可以使得系統(tǒng)隨時(shí)從一個(gè)正常的初始狀態(tài)開(kāi)始執(zhí)行的復(fù)位電路。這是最簡(jiǎn)單也是最重要的原則，決定了系統(tǒng)性能的穩(wěn)定；其次電源和接地信號(hào)線要粗一些，本次設(shè)計(jì)使用30mil,而且布線過(guò)程中盡量避免90度走線，應(yīng)使用45度拐角；最后板子要發(fā)到加工廠進(jìn)行加工，出于對(duì)成本的考慮，板子面積控制在10*10cm。 系統(tǒng)PCB圖設(shè)計(jì)原理圖設(shè)計(jì)完成后需要編譯，查看有沒(méi)有輸出錯(cuò)誤信息則將原理圖更新到PCB文件開(kāi)始布線，PCB布線首先影響的是板子的外形是否美觀，當(dāng)然最重要的還是板子能夠穩(wěn)定高效的運(yùn)行。圖21 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)由于本次是模塊化的設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊的電路分開(kāi)設(shè)計(jì)，引腳之間的連接使用Place Net Label連接，即電氣連接。