【正文】 打開柜門。 （ 1） 指紋技術(shù) 設(shè)計 指紋識別技術(shù)把一個人同他的指紋對應(yīng)起來，通過比較他的指紋和預(yù)先保存的指紋進行比較，就可以 驗證他的真實身份。依靠這種唯一性和穩(wěn)定性，我們才能創(chuàng)造指紋識別技術(shù) 指紋識別特征 總體特征是指那些用人眼直接就可以觀察到的特征。 紋形 指紋專家在長期實踐的基礎(chǔ)上，根據(jù)脊線的走向與分布情況一般將指紋分為三大類—— 環(huán)型（ loop，又稱斗形）、弓形（ arch）、螺旋形（ whorl）。有的指 紋識別算法只使用模式區(qū)的數(shù)據(jù)，有的則使用所取得的完整指紋。許多算法是基于核心點的，即只能處理和識別具有核心點的指紋。三角點提供了指紋紋路的計數(shù)跟蹤的開始之處。在計算指紋的紋路時，一般先連接核心點和三角點，這李少鵬：基于單片機的自動存包系統(tǒng)設(shè)計 20 條連線與指紋紋路相交的數(shù)量即可認為是指紋的紋數(shù)。 兩枚指紋經(jīng)常會具有相同的總體特征，但它們的細節(jié)特征，卻不可能完全相同。這些斷點、分叉點和轉(zhuǎn)折點就稱為 特征點 ，就是這些特征點提供了指紋唯一性的確認信息，其中最典型的是終結(jié)點和分叉點，其他還包括分歧點、孤立點、環(huán)點、短紋等。 指紋識別器的種類 感 應(yīng)或讀取 指紋 有多種不同方式，其中電容式傳感技術(shù)的基本原理是，它根據(jù)活體手指 —— 請注意 “ 活體 ” 一詞 —— 表層上的 電阻 變化傳導(dǎo)指紋 圖像 。剝掉非活體細胞的表皮層可以看到第一層活體皮膚細胞，這些皮膚細胞具有一定量 電阻 。細胞中的特定電學(xué)品質(zhì)與細胞的排列方式這二者的結(jié)合使得皮膚表面的 電阻 能夠被測量到且其變化唯一。該圖看起來就像 警察展示的標準 指紋圖像 。產(chǎn)生 指紋圖像 后會對其進行保存，或?qū)⑵渑c另一個指紋圖像進行比較，以確定它們是否相同。該技術(shù)實質(zhì)上是對手指表層進行拍照。它是一種較早的數(shù)字技術(shù)。其測量手指的溫度。 雷達。通過雷達可構(gòu)建圖像并進行比較。激光的種類有多種。激光有多種優(yōu)勢。它不會在意皮膚的外觀，只關(guān)注皮膚下毛細血管的排列。該技術(shù)非常昂貴。 指紋識別系統(tǒng)主要包括：單片機最小系統(tǒng)、指紋采集部分、串口通信電路、外部存儲部分、開關(guān)按鈕，供電系統(tǒng)組成。 指紋識別系統(tǒng)單片機采用 8051 單片機，它是整 個控制器的核心部件。電源部分包括 DC+5V 及保護電路。它通過與之相配套的指紋傳感器，可構(gòu)成一個獨立的指紋識別系統(tǒng)，或作為一個完整的外部設(shè)備。 而選取單片機 MCS51 主要原因是功耗低、可通過軟件設(shè)置省電模式。 指紋識別系統(tǒng)是一個典型的模式識別系統(tǒng)，包括指紋圖像獲取、處理、特征提取和比對等模塊。軟件從指紋上找到被稱為“節(jié)點”（ minutiae）的數(shù)據(jù)點，即指紋紋路的分叉、終止或打圈處的坐標位置，這些點同時具有七種以上的唯一性特征。 指紋圖像獲?。和ㄟ^專門的指紋采集儀可以采集活體指紋圖像。對于分辨率和采集面積等技術(shù)指標，公安行業(yè)已經(jīng)形成了國際和國內(nèi)標準，但其他還缺少統(tǒng)一標準。另外，也可以通過掃描儀、數(shù)字相機等獲取指紋圖像。主要方法包括 JPEG、 WSQ、 EZW 等。 李少鵬：基于單片機的自動存包系統(tǒng)設(shè)計 22 紋型是指紋的基本分類，是按中心花紋和三角的基本形態(tài)劃分的。我國十指紋分析法將指紋分為三大類型，九種形態(tài)。 圖 指紋形態(tài) 指紋形態(tài)和細節(jié)特征提取：指紋形態(tài)特征包括中心（上、下）和三角點（左、右）等，指紋的細節(jié)特征點主要包括紋線的起點、終點、結(jié)合點和分叉點。根據(jù)應(yīng)用的不同，對指紋的相似性得分進行排序或給出是否為同一指紋的判決結(jié)果。 AT89S52 系列單片機采用的是 HMOS 工藝：高速度、高密度； AT89S52 系列單片機采用的是 CHMOS 工藝：高速度、高密度、低功耗； 也就是說 AT89S52 單片機是一種低功耗單片機。 復(fù)位電路則采用簡單 RC 復(fù)位電路，同時又可與一些需要復(fù)位的外圍電路相連，達到復(fù)位與單片機同步。 （ 2） 箱柜感應(yīng)設(shè)計 光電開關(guān)是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達到探測的目的。 光電開關(guān)的工作原理 光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物對光 束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。德國 SICK 公司的部分光電開關(guān)的外型如圖 。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式。 ③對射式光電開關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器，當被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關(guān)就 產(chǎn)生了開關(guān)信號。 ④槽式光電開關(guān)：它通常采用標準的 U 字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于 U 型槽的兩邊，并形成一光軸，當被檢測物體經(jīng)過 U 型槽且阻斷光軸時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)量信號。 ⑤光纖式光電開關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線，可以對距離遠的被檢測物體進行檢測。 它們的工作光線示意圖如圖 所示。 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 ②紅外線光電開關(guān)在環(huán)境照度高的情況下都能穩(wěn)定工作，但原則上應(yīng)回避將傳感器光軸正對太陽光等強光源。 ④當使用感性負載（如燈、電動機等）時，其瞬態(tài)沖擊電流較大，可能劣化或損壞交流二線的光電開關(guān)，在這種情況下，請將負載經(jīng)過交流繼電器來轉(zhuǎn)換使用。 ⑥針對用戶的現(xiàn)場實際 要求，在一些較為惡劣的條件下，如灰塵較多的場合，所生產(chǎn)的光電開關(guān)在靈敏度的選擇上增加了 50%，以適應(yīng)在長期使用中延長光電開關(guān)維護周期的要求。為了避免意外性發(fā)生，請用戶在接通電源前檢查接線是否正確，核定電壓是否為額定值。 我們選取 FR1240 型，它的工作參數(shù)如下： : 5 12V. :520mA. 10mA. 供電時有效控制距離最大為 米 . :21x68x37mm （ 3） 限位開關(guān)介紹 限位開關(guān)可以根據(jù)運動部件的位置來切換電路。 還可以用來檢測開關(guān)物體是否閉合。 不受測定物性質(zhì)的影響，安裝后無須調(diào)整，即可穩(wěn)定投 入使用 采用壓電元件內(nèi)置于棒體和厚管壁的不銹鋼管的探頭，消振管僅 9mm 長（同類比為最短），抗重荷、安全可靠、壽命長 。 （ 4） 鍵盤、顯示器接口電路 該系統(tǒng)中鍵盤的主要功能是用于顧客選擇適當?shù)墓駚泶姘?，這里我們用普通的按鍵開關(guān)，用 4 個按鍵來控制 4個柜門的關(guān)閉，然后一個按鍵為存包鍵，一個為取包鍵，最后一個為復(fù)位鍵。 如圖 圖 鍵盤設(shè)計 3． 2． 3 輸出電路設(shè)計 在輸出電路中包含了顯示部分，驅(qū)動部分，報警部分，下面詳細介紹各部分的功能及工作過程。 系統(tǒng)采用液晶顯示器（ LCD），液晶顯示器是一種被動式的顯示器，即液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線通過方向的特性，而達到白底黑字或者黑底白字顯示的目的。 LCD 顯示分為筆段型、點陣字符型、點陣圖形型。要使用本顯示器，必須有相應(yīng)的 LCD 控制器，驅(qū)動器來對 LCD 顯示器進行掃描、驅(qū)動，以及一定空間的 ROM 和 RAM 來存儲寫入的命令和顯示字符的點陣。使用者只要想 LCM 送入相應(yīng)的命令和數(shù)據(jù)就可以實現(xiàn)所需要的顯示，這種模塊與單片機接口簡單，使用靈活方便。 （ 2）模塊電路 模塊電路是由控制器 HD44780、驅(qū)動器 HD44100 及幾個電阻電容組成的。 PCB 上有 14個 引腳，其中有 8條數(shù)據(jù)線， 3條控制線，其功能見下表可以很容易的很 8031 相接（如圖 ）通過送入數(shù)據(jù)和指令可以對顯示方式和顯示內(nèi)容做出選擇。它即可以當行驅(qū)動，也可以當列驅(qū)動，由 20 2bit 二進制移位寄存器、 20 2bit 數(shù)據(jù)寄存器和 20 2bit 驅(qū)動器組成。 5% 3 VLCD 液晶驅(qū)動電壓 見圖 4 RS 寄存器選擇 H 數(shù)據(jù)寄存器 L 指令寄存器 5 R/W 讀 /寫 H 讀 L寫 6 E 使能 下降沿觸發(fā) 李少鵬：基于單片機的自動存包系統(tǒng)設(shè)計 28 LCD 控制器HD44780 是用低功耗 CMOS 技術(shù)制造的大規(guī)模模點陣 LCD 控制器（兼帶驅(qū)動器）和 4 位 /8 位微處理器相連，它能使點陣 LCD 顯示大小寫英文字母，數(shù)字和符號。 圖 LCD與單片機連接圖 （ 2） 驅(qū)動電路設(shè)計 存包柜由若干個獨立分隔的鐵殼箱體組成。當箱門關(guān)閉的時候，鎖扣被推上，箱門就可靠的鎖住。 DSN 型電磁鎖的結(jié)構(gòu)原理： DSN 電磁縮是 由電氣和機械兩部組成。 機械部分：外殼、鎖栓、復(fù)位彈簧、開鎖鈕、解鎖機構(gòu)、電磁鐵機構(gòu)。 完成上述開鎖合，鎖栓自動復(fù)位并保持鎖定位置。在特殊情況下，如電磁鐵失壓（無電源）或應(yīng)急解鎖可用專用鎖匙實現(xiàn)開鎖。 LM555 是美國國家半導(dǎo)體公司的時基電路。 LM555 功能強大、使用靈活、適用范圍寬，可用來產(chǎn)生時間延遲和多種脈沖信號，被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中。 LM555 屬于雙極型。而另一種 CMOS 型的優(yōu)點是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高，但輸出功率要小得多，輸出驅(qū)動電流只有幾毫安。其中 6 腳為閥值端（ TH），是上比較器的輸入。 3 腳為輸出端（ OUT），有 0 和 1 兩種狀態(tài)，它的狀態(tài)由輸入端所加的電平?jīng)Q定。 4 腳為復(fù)位端（ R），叫上低電平（ ）時可使輸出端為低電平。 8 腳為電源（ VCC），1 腳為地（ GND）。（ 2）兩個輸入端的觸發(fā)電平，也就是使它們翻轉(zhuǎn)的閥值電壓值也不同，當 CV 端不接控制電壓是，對 TH（ R） 端來講， 2/3VCC 是高電平 1， 2/3VCC 是低電平 0；而對 TR（ S）端來講， 1/3VCC 是高電平 1， 1/3VCC 是低電平 0?？梢姼淖兛刂贫说目刂齐妷褐悼梢愿淖兩舷掠|發(fā)電平值。 該系統(tǒng)共控制 4 個存包柜，其中使用了 AT89S52 的 接線口作為輸出，輸出信號經(jīng)三極管放大后驅(qū)動電磁鎖動作，從而將箱鎖打開。并在適當?shù)臅r候來進行報警，并用燈來顯示提醒顧客關(guān)好柜門。 只要在線圈兩端加上一定的 電壓 ，線圈中就會流過一定的 電流 ，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常 開觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。因此磁簧繼電器之特征、小型尺寸、輕量、反應(yīng)速度快、短跳動時間 等特性。由永久磁鐵和干簧管組成。以永久磁鐵的南北極的連線為軸線，這個軸線應(yīng)該與干簧管的軸線重合或者基本重合。這時，當有整塊導(dǎo)磁材料，例如鐵板同時靠近磁鐵和干簧管時，干簧管會再次發(fā)生動作，恢復(fù)到?jīng)]有磁場作用時的狀態(tài)；當該鐵板離開時，干簧管 即發(fā)生相反方向的動作。 3. 3 整體電路圖 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U0AT89S5212MY0C1C2+5VR0C0GND1VCC2SCL3SDA4RST5DC6U1OLEDG1Vin3Vout2U2+5V +3V3+3V3SCLSDARSTDCSCLSDARSTDCVCC1RXD2TXD3GND4H0UATRTXDRXDRXDTXD12345JD112345JD212345JD312345JD4312Q1312Q2312Q3312Q4R1 R2 R3 R4Door1 Door2 Door3 Door4Door1Door2Door3Door4Key1Key2Key3Key4R5 R6 R7 R8D1 D2 D3 D412 34BUTTON112 34BUTTON212 34BUTTON312 34BUTTON4Key1 Key2 Key3 Key4K1K2123 4KEY1123 4KEY2K1K1接指紋模塊取出按鍵存儲按鍵+5V+5V +5V +5V +5V+5V 圖 整體電路圖 李少鵬：基于單片機的自動存包系統(tǒng)設(shè)計 34