【正文】 磁簧繼電器結(jié)構(gòu)堅固，觸點(diǎn)為密封狀態(tài)，耐用性高，可以作為機(jī)械設(shè)備的位置限制開關(guān)，也可以用以探測鐵制門、華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 窗等是否在指定位置。由遠(yuǎn)及近的調(diào)整永久磁鐵與干簧管之間的距離，當(dāng)干簧管剛好發(fā)生動作（對于常開的干簧管，變?yōu)殚]合；對于常閉的干簧管，變?yōu)閿嚅_）時，將磁鐵的位置固定下來。永久磁鐵、干簧管固定在一個不導(dǎo)磁也不帶有磁性的支架上。 當(dāng)整塊鐵磁金屬或者其它導(dǎo)磁物質(zhì)與之靠近的時候，發(fā)生動作，開通或者閉合電路。 磁簧繼電器是以線圈產(chǎn)生磁場將磁簧管作動之繼電器， 為一種線圈傳感裝置。對于繼電器的 “ 常開、常閉 ” 觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為 “ 常開觸點(diǎn) ” ；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為 “ 常閉觸點(diǎn) ” 。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。如圖 李少鵬：基于單片機(jī)的自動存包系統(tǒng)設(shè)計 32 圖 箱柜設(shè)計圖 電磁繼電器 一般由 鐵芯 、 線圈 、 銜鐵 、觸點(diǎn)簧片等組成的。同時在箱的門沿上還裝有限位開關(guān)，并用燈來顯示門的閉合與否。 （ 4） 開箱電路設(shè)計 開箱控制電路功能用來打開箱鎖。如果在控制端 CV 加上控制電壓 VC，這時上觸發(fā)電平就變成 VC 值，而下觸發(fā)電平則變成 1/2VC。 這個特殊的 RS 觸發(fā)器有兩個特點(diǎn)：（ 1）兩個輸入端的觸發(fā)電平要求一高一低：置零端 R 即閥值端 TH 要求高電平，而置位端 S 即觸 發(fā)端 TR 則要求低電平。 5 腳為控制電壓端 (CV )，可以用它來改變上下觸發(fā)電平值。 7 腳為放電端（ DIS），是內(nèi)部放電管的輸出，它有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定。 2 腳為觸發(fā)端（ TR），是 下比較器的輸入。 LM555 的引腳 圖如圖 圖 LM555引腳圖 LM555 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 圖 LM555的內(nèi)部功能 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 電路特點(diǎn) LM555 時基電路內(nèi)部由分壓器、比較器、觸發(fā)器、輸出管和放電管等組成，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。優(yōu)點(diǎn)是輸出功率大，驅(qū)動電流達(dá) 200mA。 LM555 時基電路有雙極型和 CMOS 型兩種。我國和世界各大集成電路生產(chǎn)商均有同類產(chǎn)品可供選用，是使用極為廣泛的電源 AC/DC 李少鵬：基于單片機(jī)的自動存包系統(tǒng)設(shè)計 30 一種通用集成電路。 驅(qū)動電路連接圖如圖 圖 電磁鎖驅(qū)動電路 （ 3） 報警電路設(shè)計 顧客在存包的時候很容易出現(xiàn)存完包或則是取完包忘記關(guān)門的現(xiàn)象，我們在這里設(shè)計一個自動報警裝置 ，可以在適當(dāng)?shù)臅r候提醒顧客關(guān)好柜門。當(dāng)閉鎖接點(diǎn)不接通，則不能開鎖。 DB7 8位數(shù)據(jù)線 數(shù)據(jù)傳輸 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 圖 工作原理： H（開鎖 指示燈） R（限流電阻） S（電源按鈕） L（電磁鐵線圈） KA（閉鎖接點(diǎn)） 當(dāng)閉鎖接點(diǎn)接通后，按下電源按鈕，指示燈亮，電磁鐵的線圈通電，鐵芯往下吸解除鎖栓受控，用手撥動開鎖鈕帶動鎖栓即可開鎖。 14 DB0 它的接線原理圖如圖 7 電氣部分：開鎖指示燈、電源按鈕、電磁鐵線圈 。在這里我們使用 DSNY電磁鎖。每個箱體的門都是由一個電磁線圈控制的，當(dāng)單片機(jī)接受到密碼檢測信號，并且密碼正確，就會給電磁線圈一個信號使電磁線圈的電，吸動鎖扣，箱門就自動打開。應(yīng)用 HD44780，用戶能用少量元件就可以組成一個完整點(diǎn)陣 LCD 系統(tǒng)。 表 引線功能 引 角 號 符 號 名 稱 功 能 1 VSS 地 0V 2 VDD 電路電源 5V177。 （ 3）驅(qū)動器和控制器 驅(qū)動器 HD44100 是用低功耗 CMOS 技術(shù)制造的大規(guī)模 LCD 驅(qū)動 IC。 HD44100 是擴(kuò)展顯示字符位用的。 在這里我們選用 LCM045 型號顯示器，它的基本結(jié)構(gòu)如下： （ 1）液晶板 在液晶板上排列著若干 5 10點(diǎn)陣的字符顯示位，沒個顯示位可以顯示 1 個字符?，F(xiàn)在人們已經(jīng)將 LCD控制器、驅(qū)動器、 RAM、 ROM和 LCD顯示器用 PCB連接到一起，稱為液晶顯示模塊 LCM（ LCD Module）。本設(shè)計采用點(diǎn)陣字式 LCD 顯示器。液晶顯示器在 單片機(jī)系統(tǒng)中作為輸出器被廣泛使用有以下原因： ① 顯示質(zhì)量高 ② 數(shù)字接口 ③ 體積小、重量輕 ④ 功率消耗小 LCD 的顯示原理： 在 LCD顯示器的上下兩電極間加有液晶材料，液晶分子呈平行排列，具有旋光性，平華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 時呈透明態(tài)，當(dāng)上下電極間加上一定電壓時，液晶分子轉(zhuǎn)成垂直排列，失去旋光性而呈黑色。 （ 1） 顯示部分設(shè)計 隨著儀器、儀表智能化、多功能化的要求，液晶顯示器以其體積小、功耗低、接口方便等優(yōu)點(diǎn)在顯示器市場中脫穎而出，取代了傳統(tǒng)的 LED、 CRT 等顯示方式而成為現(xiàn)代顯示技術(shù)發(fā)展的主流。剩下的一個為整個系統(tǒng)的開關(guān)。 依據(jù)所測定對象不同，可調(diào)整測定感度（高、中、低） 李少鵬：基于單片機(jī)的自動存包系統(tǒng)設(shè)計 26 使用 15A 大容量接點(diǎn)繼電器開關(guān)，可直接實行對電機(jī)控制 。我們使用 LJDFJ 型限位開關(guān) ，它的 特點(diǎn) 是： 單棒式探頭 ， 工作穩(wěn)定，感度 好。工作時由擋塊 和 限位開關(guān)的輪子或觸桿相撞使限位開關(guān)的觸點(diǎn)接通或斷開，常用于控制運(yùn)動部件的方向、行程長短、位置。 這本設(shè)計中我們需要對存包柜中進(jìn)行檢測，并且實時顯示無物的箱號，顧客門沒有關(guān)靠的時候發(fā)出報警，所以我們選用漫反射式光電開關(guān)。 ⑦產(chǎn)品均為 SMD工藝生產(chǎn)制造，并經(jīng)嚴(yán)格的測試合格后才出廠，在一般情況下使用均不會出現(xiàn)損壞。 ⑤紅外線光電開關(guān)的透鏡可用擦鏡紙擦拭，禁用稀釋溶劑等化學(xué)品，以免永久損壞塑料鏡。 ③對射式光電開關(guān)最小可檢測寬度為該種光電開關(guān)透鏡寬度的 80%。 圖 各種光電開 關(guān)的示意圖 光電開關(guān)的使用注意事項 ①紅外線傳感器屬漫反射型的產(chǎn)品，所采用的標(biāo)準(zhǔn)檢測體為平面的白色畫紙。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。槽式光電開關(guān)比較適合檢測高速運(yùn)動的物體，并且它能分辨透明與半透明物體 ,使用安全可靠。當(dāng)檢測物體為不透明時，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測裝置。 ②鏡反射式光電開關(guān)：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過 反射鏡 反射回接收器，當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。 圖 部分光電開關(guān)外形 李少鵬：基于單片機(jī)的自動存包系統(tǒng)設(shè)計 24 光電開關(guān)的分類 ①漫反射式光電開關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時，物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開 關(guān)信號。多數(shù)光電開關(guān)選用的是波長接近可見光的紅外線光波型。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。由于光電開關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場合得到應(yīng)用。 /EA/Vpp 為訪問內(nèi)部或外部程序存儲器的選擇信號 .由于 AT89S52 單片機(jī)有 4K 的內(nèi)部環(huán)形 弓形 螺旋形 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 程序存儲器，又外接了 128Kx8 的 EEPROM 存儲器，故該引腳必須接 +5V 高電平 ./PSEN 為外部程序存儲器讀選通控制信號 .此電路中無擴(kuò)展程序存儲器 .故該腳懸空 . 串口通信接口設(shè)計采用 MAX232 實現(xiàn) TTL 與 RS232 的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)與計算機(jī)通信 。 本系統(tǒng)采用 AT89S52 作為指紋識別系統(tǒng)的核心處理器，使用單片機(jī)內(nèi)部的 4K程序存儲器，接 +5V 電源。 當(dāng)指紋傳感器收到指紋信息，將通過串口給單片機(jī)發(fā)送命令，單片機(jī)同意并接收相應(yīng)的信息，指紋傳感器采集的指紋轉(zhuǎn)換成 RGB 格式，并且數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)通過存儲在 EEPROM 中的固化程序執(zhí)行大量的模式識別和圖像處理相關(guān)計算，當(dāng)用戶的指紋被確認(rèn)，單片機(jī)將命令執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，開關(guān) 開。 指紋比對：可以根據(jù)指紋的紋形進(jìn)行粗匹配，進(jìn)而利用指紋形態(tài)和細(xì)節(jié)特征進(jìn)行精確匹配，給出兩枚指紋的相似性得分。一般，指紋自動識別系統(tǒng)將指紋分為弓形紋（弧形紋、帳形紋）、箕形紋（左箕、右箕） 斗形紋和雜形紋等。紋形從屬于型，以中心線的形狀定名。 指紋圖像處理：包括指紋區(qū)域檢測、圖像質(zhì)量判斷、方向圖和頻率估計、圖像增強(qiáng)、指紋圖像二值化和細(xì)化等。 指紋圖像壓縮：大容量的指紋數(shù)據(jù)庫必須經(jīng)過壓縮后存儲，以減 少存儲空間。根據(jù)采集指紋面積大體可以分為滾動捺印指紋和平面捺印指紋，公安行業(yè)普遍采用滾動捺印指紋。目前，指紋采集儀主要有活體光學(xué)式、電容式和壓感式。通過計算機(jī)模糊比較的方法，把兩個指紋的模板進(jìn)行比較，計算出它們的相似程度，最終得到兩個指紋的匹配結(jié)果。 通過指紋讀取設(shè)備讀取到人體指紋的圖像，然后要對原始圖像進(jìn)行初步的處理，使之更清晰，再通過指紋辨識軟件建立指紋的特征數(shù)據(jù)?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，128x8bit 內(nèi)部 RAM，能滿足設(shè)計要求。 該系統(tǒng)控制的核心是單片機(jī) 8051，因為通過比較 DSP 芯片，處理速度較快和存儲量較大，但性價比較低。 基于單片機(jī) MCS51的指紋識別系統(tǒng)是由 8051 處理器、 68128RAM 和 EEPROM 芯片等構(gòu)成，具有指紋錄入、圖像處理、指紋對比、搜索和模版儲存等功能的智能型模塊。 MAX232 作為接口芯片用于實現(xiàn)指紋傳感器串口的 RS232 信號與 8051 串行口的 TTL 信號的相互轉(zhuǎn)換。其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。 綜上可以看出，光學(xué)類的指紋識別器性價比最高，所以本次的設(shè)計采用光學(xué)指紋識別華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 器。另一種是如果手指是死的（切斷的或仍在尸體上），毛細(xì)血管便會干癟（無心搏），傳感器根本不會傳導(dǎo)圖像。一種是您無法利用從玻璃等物體上盜取的指紋來以假亂真。一種是使用激光燈來 讀取皮膚表層下的毛細(xì)血管。 激光。它是一種光學(xué)變異，可發(fā)射雷達(dá)能量并讀取從呈現(xiàn)的手指上反射的信號。這一因素的使用之一是驗證是否存在活體手指（死的或非常冷的手指不會通過驗證）。 紅外線。警察使用印臺獲取指紋，這是光纖圖像的一個示例。 指紋識別器的種類： 光學(xué)。電阻 變化圖稱作 指紋圖像 。這就是電容式讀取器的工作方式 —— 它首先讀取 手指 活體表皮的電阻 變化，然后傳導(dǎo)顯示這些變化的手指圖。它們還在皮膚表層上組成特定形狀 —— 常見的 指紋 嵴線和溝。皮膚的表皮層，包括手指 的表皮層的細(xì)胞是非活體的。特征點(diǎn)的參數(shù)包括：方向（節(jié)點(diǎn)可以朝著一定的方向）、曲率（描述紋路方向改變的速度）、位置（節(jié)點(diǎn)的位置通過x/y 坐標(biāo)來描述，可以是絕對的，也可以是相對于三角點(diǎn)或特征點(diǎn)的）。 指紋紋路并不是連續(xù)的、平滑筆直的，而是經(jīng)常出現(xiàn)中斷、分叉或轉(zhuǎn)折。 局部特征是指指紋上節(jié)點(diǎn)的特征，這些具有某種特征 的節(jié)點(diǎn)稱為細(xì)節(jié)特征或特征點(diǎn)。 紋數(shù) 即模式區(qū)內(nèi)指紋紋路的數(shù)量。 三角點(diǎn) 位于從核心點(diǎn)開始的第一個分叉點(diǎn)或者斷點(diǎn)，或者兩條紋路會聚處、孤立點(diǎn)、折轉(zhuǎn)處，或者指向這些奇異點(diǎn)。 核心點(diǎn) 位于指紋紋路的漸進(jìn)中心，它在讀取指紋和比對指紋時作為參考點(diǎn)。 模式區(qū) 即指紋上包括了總體特征的區(qū)域，從此區(qū)域就能夠分辨出指紋是屬于哪一種類型的。包括紋形、模式區(qū)、核心點(diǎn)、三角點(diǎn)和紋數(shù)等。每個人（包括指紋在內(nèi)）皮膚紋路在圖案、斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)上各不相同，也就是說，是唯一的，并且終生不變。還需要顯示是否有空箱以及空箱的位置，來為顧客提供選擇。 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 （二）、掉電和低功耗方式 人們往往在程序運(yùn)行中發(fā)生系 統(tǒng)掉電的故障，使 RAM 和寄存器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容丟失，使人們丟失珍貴的數(shù)據(jù)而束手無策， AT89S52 有掉電保護(hù)功能，是先把有用的數(shù)據(jù)保存，再用備用電源進(jìn)行供電。 復(fù)位可以是上電復(fù)位，按鍵手動復(fù)位，和二者混合式。復(fù)位后， PC 初始話為 0000H，使單片機(jī)能從 0000H 開始執(zhí)行程序，故單片機(jī)除正常工作的程序運(yùn)行出錯或操作出錯而導(dǎo)致死機(jī)時，需要復(fù)位鍵進(jìn)行重新啟動，復(fù)位不影 響 RAM 存放的內(nèi)容，因為復(fù)位操作是在帶電的狀態(tài)下將程序存儲器的地址改變，而 ALE 和 PSEN 非在復(fù)位期間將輸出高電平。 AT89S52 的管腳圖見圖 整個單片機(jī)的內(nèi)部構(gòu)成見圖 圖 AT89S52管腳圖 李少鵬：基于單片機(jī)的自動存包系統(tǒng)設(shè)計 18 圖 AT89S52內(nèi)部組成結(jié)構(gòu) AT89S52 的工作方式 AT89S52 的工作方式可以分做復(fù)位，掉電和低功耗方式等。 XTAL1： 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 EA/VPP： 外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000HFFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。此外