【正文】 據(jù)顯示在液晶屏幕上本系統(tǒng)擁有一次最多錄入三個(gè)指紋的能力 該系統(tǒng)的主要功能有以下幾個(gè)方面 1．錄入指紋系統(tǒng)預(yù)先要有錄入指紋的功能即將個(gè)人的指紋通過指紋采集器采集用戶指紋的特征信息 2．合成指紋模板并存儲(chǔ)通過光電轉(zhuǎn)換后將指紋特征值和對(duì)應(yīng)的 ID 號(hào)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中上位機(jī)只要有上傳指紋的命令模塊可以立即將數(shù)據(jù)傳送到指定位置 3．搜索指紋庫比對(duì)指紋當(dāng)有指紋錄入時(shí)模塊會(huì)響應(yīng)上位機(jī)指令搜索指紋庫比對(duì)指紋同時(shí)液晶顯示比對(duì)結(jié)果繼電器動(dòng)作發(fā)光二極管亮 系統(tǒng)總體框架 系統(tǒng)的總體框架是指 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求對(duì)系統(tǒng)所需元件設(shè)備參數(shù)進(jìn)行必要的計(jì)算通過認(rèn)真研究分析比較選定設(shè)備型號(hào)再將設(shè)備元件通過可靠的接口電路聯(lián)系起來構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)在系統(tǒng)的整體方案確定之前先要明確設(shè)計(jì)要求然后對(duì)系統(tǒng)硬件軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)其中包括繪制原理框圖電路圖對(duì)原理進(jìn)行必要說明綜合考慮系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性要求以保證所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的要求通過查閱大量的文獻(xiàn)資料綜合分析考慮 主控芯片選用 Atmeg16 單片機(jī)系統(tǒng)總體框圖如圖 21 所示 圖 21 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)主要由 MCU 液晶屏指紋模塊組成 系統(tǒng)的工作方式主要是當(dāng)檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)先 由 MCU 通過串口通信控制指紋模塊對(duì)指紋進(jìn)行采集錄入存儲(chǔ)比對(duì)然后根據(jù)所得的數(shù)據(jù)對(duì)其它接口器件如液晶屏繼電器進(jìn)行響應(yīng)操作 系統(tǒng)核心部件單片機(jī) 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支也是頗具生命力的機(jī)種單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)特別適用于控制領(lǐng)域故又稱為微控制器 通常單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件中央處理器存儲(chǔ)器和 IO 接口電路等因此單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng) 20 世紀(jì)末電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展在其推動(dòng)下現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快時(shí)間對(duì)人們來說總是那么寶貴工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當(dāng)前的時(shí)間忘記了要做的事情當(dāng)事情不是很重要的時(shí)候這種遺忘無傷大雅但是一旦重要事情一時(shí)的耽誤可能釀成大禍目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著 CMOS 化低功耗小體積大容量高性能低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法從前必須由模擬電路或數(shù)字電 路實(shí)現(xiàn)的大部分功能現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命正朝著多功能高性能低電壓低功耗低價(jià)格大存儲(chǔ)容量強(qiáng) IO 功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性方向發(fā)展其發(fā)展趨勢(shì)不外乎以下幾個(gè)方面 1 多功能單片機(jī)中盡可能地把所需要的存儲(chǔ)器和 IO 口都集成在一塊芯片上使得單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更多的功能比如 ADPWMPCA 可編程計(jì)數(shù)器陣列 WDT 監(jiān)視定時(shí)器 看家狗高速 IO 口及計(jì)數(shù)器的捕獲比較邏輯等 有的單片機(jī)針對(duì)某一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域集成了相關(guān)的控制設(shè)備以減少應(yīng)用系統(tǒng)的芯片數(shù)量例如有的芯片以 為核心集成了 USB 控制器 SMART CARD 接口 MP3 解碼器CAN 或者 IIC 總線控制器等 LEDLCD 或 VFD 顯示驅(qū)動(dòng)器也開始集成在 8 位單片機(jī)中 2 高效率和高性能 為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率單片機(jī)開始使用 RISC 流水線和 DSP 的設(shè)計(jì)技術(shù)使單片機(jī)的性能有了明顯的提高表現(xiàn)為單片機(jī)的時(shí)鐘頻率得到提高同樣頻率的單片機(jī)運(yùn)行效率也有了很大的提升由于集成度的提高單片機(jī)的尋址能力片內(nèi)ROMFLASH 和 RAM 的容量都突破了以往的數(shù)量和限制 由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加開始使用高級(jí)語言如 C 語言來開發(fā)單片機(jī)的程序使用高級(jí)語言可 以降低開發(fā) 難度縮短開發(fā)周期增強(qiáng)軟件的可讀性和可移植性便于改進(jìn)和擴(kuò)充功能 AVR 32 個(gè)通用工作寄存器所有的寄存器都直接與算邏單元 ALU 相連接使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問兩個(gè)獨(dú)立的寄存器這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率并且具有比普通的 CISC 微控制器最高至 10 倍的數(shù)據(jù)吞吐率ATmega16L 有如下特點(diǎn) 16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 具有同時(shí)讀寫的能力即 RWW 512 字節(jié) EEPROM1K 字節(jié) SRAM 32 個(gè)通用 IO 口線 32 個(gè)通用工作寄存器 用于 邊界掃描的 JTAG 接口支持片內(nèi)調(diào)試與編程 三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 TC 片內(nèi)外中斷片內(nèi)經(jīng)過標(biāo)定的 RC 振蕩器 可編程串行 USART 有起始條件檢測(cè)器的通用串行接口 8 路 10 位具有可選差分輸入級(jí)可編程增益 TQFP 封裝 的 ADC 具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器 一個(gè) SPI 串行端口 四通道 PWM 兩路 8 位兩路 16 位 六個(gè)可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式空閑模式 ADC 噪聲抑制模式省電模式掉電模式 Standby 模式以及擴(kuò)展的 Standby 模式 速度等級(jí) 0 8 MHz 工作電壓 27 55V 工作于空閑模式時(shí) CPU 停止工作而 USART 兩線接口 AD 轉(zhuǎn)換器 SRAMTCSPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作 掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作 在省電模式下異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行允許用戶保持一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)而其余功能模塊處于休眠狀態(tài) ADC 噪聲抑制模式時(shí)終止 CPU 和除了異步定時(shí)器與 ADC 以外所有 IO 模塊的工作以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時(shí)的開關(guān)噪聲 Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行其余功能模塊處于休眠狀態(tài)使得器件只消耗極少的電流同時(shí)具有快速啟動(dòng)能力 擴(kuò)展 Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時(shí)器繼續(xù)工作 本芯片是以 Atmel 高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)生產(chǎn)的片內(nèi) ISP Flash 允許程序存儲(chǔ)器通過 ISP 串行接口或者通用編程器進(jìn)行編程也可以通過運(yùn)行于 AVR 內(nèi)核之中的引導(dǎo)程序進(jìn)行編程引導(dǎo)程序可以使用任意接口將應(yīng)用程序下載到應(yīng)用 Flash 存儲(chǔ)區(qū) Application Flash Memory 在更新應(yīng)用 Flash 存儲(chǔ)區(qū)時(shí)引導(dǎo)Flash 區(qū) Boot Flash Memory 的程序繼續(xù)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了 RWW 操作 通過將 8 位 RISC CPU 與系統(tǒng)內(nèi)可編程的 Flash 集成在一個(gè)芯片內(nèi)ATmega16 成為一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了靈活而低成本的解決方案 下面是基于八位 AVR 單片機(jī)芯片 ATMEGA16 的主控系統(tǒng)方案 ATMEG16 單片機(jī)的介紹 ATMEG 16 的管腳說明如圖 22 所示 圖 22 DIP 封裝 ATMEG 16 單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu)圖 1． VCC 為數(shù)字電路的電源 GND 為地 2． 端口 APA7PA0 作為 AD 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端是 8 位雙向 IO 口具有編程的內(nèi)部上拉電阻其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性可以輸出和吸收大電流作為輸入使用時(shí)若內(nèi)部上 拉電阻使能端口被外部拉低時(shí)將輸出電流在復(fù)位過程中即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振端口 A 處于高阻狀態(tài) 3． 端口 BPB7PB0 為 8 位雙向 IO 口具有可編程的內(nèi)部上拉電阻其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性可以輸出和吸收大電流作為輸入使用時(shí)若內(nèi)部上拉電阻使能端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流在復(fù)位過程中即使系統(tǒng)始終還未起振端口 B 處于高阻狀態(tài)端口 B 也可以用做其他不同的特殊功能 4． 端口 CPC7PC0 為 8 位雙向 IO 口具有可編程的內(nèi)部上拉電阻其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性可以輸出和吸收大電流作為輸入使用時(shí)若內(nèi)部上拉電阻使能端口被外部電 路拉低時(shí)將輸出電流在復(fù)位過程中即使系統(tǒng)始終還未起振端口 C處于高阻狀態(tài)如果 JTAG接口使能即使復(fù)位出現(xiàn)引腳 PC5TD1PC3TMS與 PC2TCK的上拉電阻被激活端口 C 也可以用做其他不同的特殊功能 5． 端口 DPD7PD0 為 8 位雙向 IO 口具有可編程的內(nèi)部上拉電阻其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性可以輸出和吸收大電流作為輸入使用時(shí)若內(nèi)部上拉電阻使能端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流在復(fù)位過程中即使系統(tǒng)始終還未起振端口 D 處于高阻狀態(tài)端口 D 也可以用做其他不同的特殊功能 6． RESET