【正文】 磁簧繼電器結(jié)構(gòu)堅(jiān)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(kāi)關(guān)，也可以用以探測(cè)鐵制門(mén)、華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(dòng)作（對(duì)于常開(kāi)的干簧管，變?yōu)殚]合；對(duì)于常閉的干簧管，變?yōu)閿嚅_(kāi)）時(shí)，將磁鐵的位置固定下來(lái)。永久磁鐵、干簧管固定在一個(gè)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(shí)候，發(fā)生動(dòng)作，開(kāi)通或者閉合電路。 磁簧繼電器是以線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)將磁簧管作動(dòng)之繼電器， 為一種線圈傳感裝置。對(duì)于繼電器的 “ 常開(kāi)、常閉 ” 觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱(chēng)為 “ 常開(kāi)觸點(diǎn) ” ；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)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(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)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(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 圖 箱柜設(shè)計(jì)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(shí)在箱的門(mén)沿上還裝有限位開(kāi)關(guān)，并用燈來(lái)顯示門(mén)的閉合與否。 （ 4） 開(kāi)箱電路設(shè)計(jì) 開(kāi)箱控制電路功能用來(lái)打開(kāi)箱鎖。如果在控制端 CV 加上控制電壓 VC，這時(shí)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(gè)特殊的 RS 觸發(fā)器有兩個(gè)特點(diǎn)：（ 1）兩個(gè)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(lái)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(jì)（論文） 31 電路特點(diǎn) LM555 時(shí)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(dòng)電流達(dá) 200mA。 LM555 時(shí)基電路有雙極型和 CMOS 型兩種。我國(guó)和世界各大集成電路生產(chǎn)商均有同類(lèi)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(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 一種通用集成電路。 驅(qū)動(dòng)電路連接圖如圖 圖 電磁鎖驅(qū)動(dòng)電路 （ 3） 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 顧客在存包的時(shí)候很容易出現(xiàn)存完包或則是取完包忘記關(guān)門(mén)的現(xiàn)象，我們?cè)谶@里設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)報(bào) 警裝置，可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候提醒顧客關(guān)好柜門(mén)。當(dāng)閉鎖接點(diǎn)不接通，則不能開(kāi)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(jì)（論文） 29 圖 工作原理： H（開(kāi)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(dòng)開(kāi)鎖鈕帶動(dòng)鎖栓即可開(kāi)鎖。 14 DB0 它的接線原理圖如圖 7 電氣部分：開(kāi)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(gè)箱體的門(mén)都是由一個(gè)電磁線圈控制的，當(dāng)單片機(jī)接受到密碼檢測(cè)信號(hào)，并且密碼正確，就會(huì)給電磁線圈一個(gè)信號(hào)使電磁線圈的電，吸動(dòng)鎖扣，箱門(mén)就自動(dòng)打開(kāi)。應(yīng)用 HD44780，用戶(hù)能用少量元件就可以組成一個(gè)完整點(diǎn)陣 LCD 系統(tǒng)。 表 引線功能 引 角 號(hào) 符 號(hào) 名 稱(chēng) 功 能 1 VSS 地 0V 2 VDD 電路電源 5V177。 （ 3）驅(qū)動(dòng)器和控制器 驅(qū)動(dòng)器 HD44100 是用低功耗 CMOS 技術(shù)制造的大規(guī)模 LCD 驅(qū)動(dòng) IC。 HD44100 是擴(kuò)展顯示字符位用的。 在這里我們選用 LCM045 型號(hào)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(méi)個(gè)顯示位可以顯示 1個(gè)字符?，F(xiàn)在人們已經(jīng)將 LCD 控制器、驅(qū)動(dòng)器、 RAM、 ROM和 LCD顯示器用 PCB連接到一起，稱(chēng)為液晶顯示模塊 LCM（ LCD Module）。本設(shè)計(jì)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(jì)（論文） 27 時(shí)呈透明態(tài)，當(dāng)上下電極間加上一定電壓時(shí)，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(jì) 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(chǎng)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(gè)為整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)。 依據(jù)所測(cè)定對(duì)象不同，可調(diào)整測(cè)定感度（高、中、低） 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 使用 15A 大容量接點(diǎn)繼電器開(kāi)關(guān)，可直接實(shí)行對(duì)電機(jī)控制 。我們使用 LJDFJ 型限位開(kāi)關(guān) ，它的 特點(diǎn) 是： 單棒式探頭 ， 工作穩(wěn)定，感度 好。工作時(shí)由擋塊 和 限位開(kāi)關(guān)的輪子或觸桿相撞使限位開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)接通或斷開(kāi)，常用于控制運(yùn)動(dòng)部件的方向、行程長(zhǎng)短、位置。 這本設(shè)計(jì)中我們需要對(duì)存包柜中進(jìn)行檢測(cè)，并且實(shí)時(shí)顯示無(wú)物的箱號(hào)，顧客門(mén)沒(méi)有關(guān)靠的時(shí)候發(fā)出報(bào)警，所以我們選用漫反射式光電開(kāi)關(guān)。 ⑦產(chǎn)品均為 SMD 工藝生產(chǎn)制造，并經(jīng)嚴(yán)格的測(cè)試合格后才出廠，在一般情況下使用均不會(huì)出現(xiàn)損壞。 ⑤紅外線光電開(kāi)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(duì)射式光電開(kāi)關(guān)最小可檢測(cè)寬度為該種光電開(kāi)關(guān)透鏡寬度的 80%。 圖 各種光電開(kāi) 關(guān)的示意圖 光電開(kāi)關(guān)的使用注意事項(xiàng) 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(cè)體為平面的白色畫(huà)紙。通常光纖傳感器分為對(duì)射式和漫反射式。槽式光電開(kāi)關(guān)比較適合檢測(cè)高速運(yùn)動(dòng)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(cè)物體為不透明時(shí)，對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)是最可靠的檢測(cè)裝置。 ②鏡反射式光電開(kāi)關(guān)：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過(guò) 反射鏡 反射回接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)且完全阻斷光線時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。 圖 部分光電開(kāi)關(guān)外形 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 光電開(kāi)關(guān)的分類(lèi) ①漫反射式光電開(kāi)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(cè)物體經(jīng)過(guò)時(shí)，物體將光電開(kāi)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(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi) 關(guān)信號(hào)。多數(shù)光電開(kāi)關(guān)選用的是波長(zhǎng)接近可見(jiàn)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(cè)。由于光電開(kāi)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(chǎng)合得到應(yīng)用。 /EA/Vpp 為訪問(wèn)內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器的選擇信號(hào) .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(jì)（論文） 23 程序存儲(chǔ)器，又外接了 128Kx8 的 EEPROM 存儲(chǔ)器，故該引腳必須接 +5V 高電平 ./PSEN 為外部程序存儲(chǔ)器讀選通控制信號(hào) .此電路中無(wú)擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器 .故該腳懸空 . 串口通信接口設(shè)計(jì)采用 MAX232 實(shí)現(xiàn) TTL 與 RS232 的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)通信 。 本系統(tǒng)采用 AT89S52 作為指紋識(shí)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(chǔ)器，接 +5V 電源。 當(dāng)指紋傳感器收到指紋信息，將通過(guò)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(guò)存儲(chǔ)在 EEPROM 中的固化程序執(zhí)行大量的模式識(shí)別和圖像處理相關(guān)計(jì)算，當(dāng)用戶(hù)的指紋被確認(rèn)，單片機(jī)將命令執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，開(kāi)關(guān) 開(kāi)。 指紋比對(duì)：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(dòng)識(shí)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(cè)、圖像質(zhì)量判斷、方向圖和頻率估計(jì)、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(kù)必須經(jīng)過(guò)壓縮后存儲(chǔ)，以減 少存儲(chǔ)空間。根據(jù)采集指紋面積大體可以分為滾動(dòng)捺印指紋和平面捺印指紋，公安行業(yè)普遍采用滾動(dòng)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(guò)計(jì)算機(jī)模糊比較的方法，把兩個(gè)指紋的模板進(jìn)行比較，計(jì)算出它們的相似程度，最終得到兩個(gè)指紋的匹配結(jié)果。 通過(guò)指紋讀取設(shè)備讀取到人體指紋的圖像，然后要對(duì)原始圖像進(jìn)行初步的處理，使之更清晰，再通過(guò)指紋辨識(shí)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(shí)計(jì)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(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 該系統(tǒng)控制的核心是單片機(jī) 8051，因?yàn)橥ㄟ^(guò)比較 DSP 芯片，處理速度較快和存儲(chǔ)量較大，但性?xún)r(jià)比較低。 基于單片機(jī) MCS51的指紋識(shí)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(duì)比、搜索和模版儲(chǔ)存等功能的智能型模塊。 MAX232 作為接口芯片用于實(shí)現(xiàn)指紋傳感器串口的 RS232 信號(hào)與 8051 串行口的 TTL 信號(hào)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(lèi)的指紋識(shí)別器性?xún)r(jià)比最高，所以本次的設(shè)計(jì)采用光學(xué)指紋識(shí)別華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(huì)干癟（無(wú)心搏），傳感器根本不會(huì)傳導(dǎo)圖像。一種是您無(wú)法利用從玻璃等物體上盜取的指紋來(lái)以假亂真。一種是使用激光燈來(lái) 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(hào)。這一因素的使用之一是驗(yàn)證是否存在活體手指（死的或非常冷的手指不會(huì)通過(guò)驗(yàn)證）。 紅外線。警察使用印臺(tái)獲取指紋，這是光纖圖像的一個(gè)示例。 指紋識(shí)別器的種類(lèi)： 光學(xué)。電阻 變化圖稱(chēng)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(jiàn)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(guò)x/y 坐標(biāo)來(lái)描述，可以是絕對(duì)的，也可以是相對(duì)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(chēng)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(kāi)始的第一個(gè)分叉點(diǎn)或者斷點(diǎn)，或者兩條紋路會(huì)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(duì)指紋時(shí)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(lèi)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(gè)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(shuō)，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(lái)為顧客提供選擇。 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(wú)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(dòng)復(fù)位，和二者混合式。復(fù)位后， PC 初始話(huà)為 0000H，使單片機(jī)能從 0000H 開(kāi)始執(zhí)行程序，故單片機(jī)除正常工作的程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作出錯(cuò)而導(dǎo)致死機(jī)時(shí)，需要復(fù)位鍵進(jìn)行重新啟動(dòng)，復(fù)位不影 響 RAM 存放的內(nèi)容，因?yàn)閺?fù)位操作是在帶電的狀態(tài)下將程序存儲(chǔ)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(jiàn)圖 整個(gè)單片機(jī)的內(nèi)部構(gòu)成見(jiàn)圖 圖 AT89S52管腳圖 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(shí)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(chǔ)器的指令。 EA/VPP： 外部訪問(wèn)允許，欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000HFFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。此