【正文】 時都會從AT24C02中讀取這個預(yù)設(shè)的初始密碼進(jìn)行對比。表216 指令包格式表217應(yīng)答包格式 存儲芯片AT24C02 AT24C02是一個2K串行CMOS EEPROM，具有非易失性，即斷電不丟失。指紋模塊會自動檢測是否有指紋存在，如果有則發(fā)送Search指令。表214 指令包格式表215應(yīng)答包格式通過上述的步驟可以完成一個指紋從采集、處理到存儲的整個流程，按照次步驟，依次錄入需要授權(quán)的指紋到指紋庫。表210 指令包格式表211 應(yīng)答包格式3　 模板合成指令RegMode1和應(yīng)答的包格式如表212和213所示： 功能說明：將兩個緩沖區(qū)CharBuffer1與CharBuffer2中的特征文件合成一 個模板文件。指紋圖像采集指令和應(yīng)答的包格式如表28和29所示。驗證口令和應(yīng)答包的格式如表26和27所示。上電時自動與指紋模塊建立連接，確保可以正常通訊。指紋模塊的硬件接口電路如圖215所示。接口引腳功能如表25所示。本次設(shè)計指紋模塊型號是FM70，其主要技術(shù)指標(biāo)為。后續(xù)的指紋對比和指紋搜索都是基于存儲在flash中的指紋模板進(jìn)行的。FM70的每個特征文件大小是256 Bytes，3　 模板存儲：兩個特征文件會合成一個指紋模板，大小為512 Bytes。指紋模塊具體的工作過程為：1　 指紋采集：通過光學(xué)組件可以清晰獲得手指的指紋圖像，像照相機(jī)給手指指紋拍照一樣。矩陣按鍵的與單片機(jī)的連接方式如圖213所示。因為在1步驟中已經(jīng)知道按鍵在哪一列，究竟是該列的哪一行按鍵被按下，具體方法是依次將每根行線設(shè)置為輸出線，并設(shè)置為0，剩余的行線都設(shè)置為1，然后將4根列線也置1，不斷檢測列線如果有0出現(xiàn)，則住說明被按下的按鍵的位置就在該列線與設(shè)置為0的行線相交的地方。讓鍵盤的所有行線為輸出線，即信號從單片機(jī)輸出且全部設(shè)置為0；然后讓4條列線為輸入線，將列線上的電平信號輸入到單片機(jī)，只要單片機(jī)檢測到列線上有0電平，則說明有鍵按下，而且肯定是該列線上4個按鍵的其中一個。本次設(shè)計中采用第一種方式實現(xiàn)按鍵檢測。0=0； 10=0； 0線與的規(guī)則如下，其中1表示高電平，0表示低電平。當(dāng)鍵被按下時，相交的行線和列線上的電平發(fā)生線與關(guān)系，線與其實就是相交的行線和列線上的電平進(jìn)行邏輯與操作。矩陣式鍵盤的每個按鍵都有兩個腳，一個腳接行線，另一個腳接列線，同一行的腳連在一個行線上，同一列的腳連在一個列線上，4*4的鍵盤則需要8根線，即占用單片機(jī)的8個引腳。因此原理圖庫中開關(guān)的原理圖只有兩個引腳，這一點可以從矩陣鍵盤電路中看到。這種設(shè)計方法每個按鍵需占用單片機(jī)的一個引腳，本次復(fù)位電路中用到的正是這種設(shè)計方法。本次設(shè)計兩種都有使用到，獨立式用在手動復(fù)位電路，而矩陣式用在用戶輸入密碼上。按鍵按下時電平的抖動狀態(tài)如圖212所示。圖 211 按鍵與觸點示意圖為了排除單片機(jī)每次檢測到反應(yīng)按鍵閉合狀態(tài)的電平都實實在在有被按下的，即有效電平，而不會是其他的抖動或者干擾造成的，需要對檢測到的按鍵狀態(tài)進(jìn)行延時處理，即第一次檢測到按鍵按下時，延時等待一段時間再次進(jìn)行檢測，如果按鍵狀態(tài)依然是閉合，則說明按鍵的確是被按下，是有效的。圖210 引腳封裝尺寸圖 但是由于矩陣鍵盤的設(shè)計采用的是微動開關(guān)，按鍵按下之后并不會鎖死。微動開關(guān)實物圖如圖29所示。 表24 LCD常用指令介紹 12864與單片機(jī)連接圖12864與單片機(jī)的連接比較簡單，其中引腳3和引腳19之間的電位器用來調(diào)節(jié)LCD12864的背光亮度，RS、RW、EN用來和單片機(jī)進(jìn)行通訊時選擇通訊方式（并行還是串行，本次設(shè)計使用串行通訊）以及讀寫命令和數(shù)據(jù)操作，集體設(shè)計圖如圖28所示。通過設(shè)置RE可以選擇到底使用基本指令集還是擴(kuò)充指令集，設(shè)置好RE的狀態(tài)后，如果之后使用同一種指令集時，就不用再去修改RE的值了。通過讀取BF標(biāo)志位來判斷，當(dāng)BF=0，說明模塊處于非忙碌狀態(tài)可以接受指令，當(dāng)BF=1，說明模塊處于忙碌狀態(tài)，需要延時等待。 控制器接口說明RS/RW的四種工作模式如表23。LCD12864共有20個引腳，各引腳說明如表22所示。每行最多可以顯示8個漢字，4行共32個漢字，通過簡單的電路設(shè)計和接口進(jìn)行編程即可實現(xiàn)圖形顯示界面。本次設(shè)計采用FYD128640402B型號的液晶，這款液晶的顯示方案同類型的點陣液晶屏相比，接口程序編寫起來簡單方便，價格也比較便宜。液晶顯示器的原理主要是通過電流控制液晶分子按照一定的規(guī)則排列，同時配合背光來新實現(xiàn)我們需要顯示的內(nèi)容及畫面。在本系統(tǒng)的復(fù)位電路中電容選10uF、電阻選10K。,而電容充電需要t=R1*C3=,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于復(fù)位時間，即在電容充電未完成之前復(fù)位已經(jīng)完成。1　 上電復(fù)位：STC89系列單片機(jī)是通過高電平完成復(fù)位。本次設(shè)計采用的復(fù)位電路為：在單片機(jī)的復(fù)位引腳RESET上外接電阻R1和電容C3，以及一個獨立的按鍵Sal來完成設(shè)計，連接方便，成本低廉，具體實現(xiàn)如圖27所示。如果在程序運行過程中出現(xiàn)錯誤或者其他硬件設(shè)備的異常導(dǎo)致需要引導(dǎo)單片機(jī)從重新開始運行時可以使用復(fù)位的方式來達(dá)到。圖26 晶振電路原理圖，同時要在寄存器設(shè)置串口控制相關(guān)位裝載TH和TL的值，而當(dāng)使用12M晶振則裝載進(jìn)定時器的值是小數(shù)，這樣取整后裝載會有誤差率。本系統(tǒng)中C1和C2選擇22PF，起微調(diào)的作用同時使時鐘更加穩(wěn)定。，外部晶振電路設(shè)計采用晶振XTAL和電容CC2來構(gòu)成，兩個電容的一端接晶振，一端接地。單片機(jī)通過外接晶振，即外部提供時鐘源，它結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時鐘頻率，其中晶振頻率越高，單片機(jī)運算速度越快。晶振的作用就是產(chǎn)生時鐘周期，每12個時鐘周期為一個機(jī)器周期。表21 STC89C52 P3口的第二功能XTAL1：接外部晶振的一端，輸入端XTAL2：接外部晶振的另一端，輸出端 外部晶振電路晶振即晶體振蕩器的簡稱。P3口：每一個引腳都可以作為輸入輸出使用，除此之外，還定義了復(fù)用功能。P1口：每一個引腳都可以作為輸入輸出使用。圖25 STC89C52RC芯片引腳及擴(kuò)展插針圖各引腳功能敘述如下：VCC：單片機(jī)的第40腳，電源輸入端口GND：單片機(jī)的第20引腳，芯片的接地端口P0口：每一個引腳都可以作為輸入輸出使用。下載時間長短由程序編譯后的實際大小決定。由于STC89C52RC使用的是經(jīng)典MCS8051的內(nèi)核，所以指令代碼完全兼容傳統(tǒng)51單片機(jī)，這一點可以從使用keil4軟件新建工程選擇STC89C52RC芯片時的輸出信息“8051based microcontroller with 6T(6clock) HighSpeed Core”中得到很好的證明。下邊開始詳細(xì)介紹單片機(jī)的最小系統(tǒng)以及相關(guān)的外圍電路工作原理及設(shè)計實現(xiàn)。最小系統(tǒng)即整個系統(tǒng)能夠啟動并進(jìn)行工作的最小單元，缺一不可。本次設(shè)計的PCB是兩層板，分為Top Layer層和Bottom Layer層，設(shè)計完成后布線效果如圖23和圖24所示。首先走線要最短，保證走線最短就要將同一模塊的元器件盡量靠近，尤其要將晶振電路靠近單片機(jī)芯片的引腳，否則板子是不能正常工作的。而布線過程中需要進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置并遵守一定的規(guī)則才能達(dá)到這樣的效果。圖22 硬件設(shè)計系統(tǒng)圖每個模塊之間使用線框分割開來，但是這個線并不是連接元器件的線Place Wire,這個線是有電氣信號的不能使用，點擊Utility Tools選擇Place Lain，還可以設(shè)置線的顏色，寬度等等，每個模塊的功能有文字旁注，使得不懂原理圖的人打開之后也知道每部分是實現(xiàn)什么功能的，點擊Utility Tools，選擇Place Test String，再點擊table鍵輸入需要的內(nèi)容即可，而且可以根據(jù)需要設(shè)置字體大小顏色等。雖然引腳沒有連接在一起，但相同的Net Label則表示兩個硬件是物理連接的，這樣避免了大量復(fù)雜的布線導(dǎo)致引腳之間的對應(yīng)觀察起來容易混淆的問題，因此使得本次的設(shè)計看起來邏輯上更加清晰明了，出了問題排查起來也更加容易。 系統(tǒng)框圖設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能進(jìn)行需求分析，將功能模塊化成一個個單元電路，每個單元獨立設(shè)計、調(diào)試，留出與其他模塊接口，最后在邏輯上進(jìn)行嵌套調(diào)用實現(xiàn)整體設(shè)計，具體的硬件系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖21所示。第二章 硬件系統(tǒng)設(shè)計 硬件系統(tǒng)整體設(shè)計本次設(shè)計是一個單片機(jī)相關(guān)的課題，主要設(shè)計硬件部分和軟件部分，而所有工作開展都必須從設(shè)計原理圖開始，只有設(shè)計出正確的原理圖才能保證完成一個可以正常運行的硬件設(shè)備，軟件可以不斷調(diào)試，但硬件一經(jīng)設(shè)計制作成品便不能再改變，所以硬件設(shè)計的每一個細(xì)節(jié)都要仔細(xì)推敲，反復(fù)驗證，多仔細(xì)都不為過，尤其是沒有單片機(jī)設(shè)計經(jīng)驗的話更應(yīng)該注意。同時系統(tǒng)也支持指紋未錄入時在鍵盤手動輸入管理員密碼進(jìn)行解鎖的功能。課題的主要任務(wù)是設(shè)計出一個可以錄入指紋，并對錄入指紋提取特征信息然后與指紋模板庫進(jìn)行匹配最終達(dá)到開鎖功能的一個系統(tǒng)。軟件部分在Keil uVision4開發(fā)平臺上進(jìn)行相關(guān)代碼的編寫和調(diào)試。未來隨著指紋技術(shù)的逐漸成熟，生產(chǎn)成本的降低，將會在智能手機(jī)領(lǐng)域更加普及，甚至?xí)V泛應(yīng)用于我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，為高品質(zhì)的生活提供便利服務(wù)。但在技術(shù)方面歸根結(jié)底還是通過手機(jī)上的指紋傳感器采集用戶數(shù)據(jù)準(zhǔn)確匹配后來完成支付功能的。國外的近日有蘋果公司的Apple Pay，在2月18日正式進(jìn)入中國后，和國內(nèi)不少銀行合作用于在線支付，掀起了一股指紋支付的熱潮。指紋傳感器采集好圖像之后，使用指紋算法來實現(xiàn)指紋特征的提取、匹配、計算之后的特征點就是指紋模板庫，每次都會自動把兩個指紋的模板進(jìn)行對比，計算其相似度來確定是是否為同一個指紋。光學(xué)識別