單片機(jī)控制的指紋密碼鎖系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u5276單片機(jī)控制的指紋密碼鎖系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)案例概述 131281.1系統(tǒng)總框架設(shè)計(jì) 1274621.2系統(tǒng)硬件方案的選擇 1272361.2.1主控芯片的選擇 136831.2.2指紋模塊的選擇 271171.2.3顯示器件的選擇 3120461.2.4輸入模塊的方案選擇 330101.2.5數(shù)據(jù)存儲芯片的選擇 41.1系統(tǒng)總框架設(shè)計(jì)MCU指紋模塊輸入模塊電磁鎖模塊顯示模塊數(shù)據(jù)存儲模塊MCU指紋模塊輸入模塊電磁鎖模塊顯示模塊數(shù)據(jù)存儲模塊報(bào)警模塊圖1.1系統(tǒng)硬件總架構(gòu)1.2系統(tǒng)硬件方案的選擇為了完成目標(biāo)功能，在搭建硬件電路之前，須明確設(shè)計(jì)方案，選擇最合適的電子器件來完成計(jì)劃實(shí)現(xiàn)的功能，并達(dá)到原定設(shè)計(jì)目的。以下是本次硬件設(shè)計(jì)的部分器件的對比和選擇。1.2.1主控芯片的選擇方案一:選取單片機(jī)STC89C52作為本次設(shè)計(jì)的主控芯片。STC89C52這種微處理器擁有高性能、低功耗的優(yōu)秀性能。其內(nèi)核為MCS-51內(nèi)核，指令完全兼容，片內(nèi)還含有在線編程Flash存儲器可供用戶使用[6]。比起傳統(tǒng)的51單片機(jī)，STC89C52芯片可以說是升級版本，其升級的性能有:該芯片包含了51單片機(jī)所沒有的E2PROM，容量大小約為4K。也就是說，用戶在需要使用掉電存儲數(shù)據(jù)這項(xiàng)功能時(shí)，此芯片可以不用再額外外接外部的存儲芯片，直接使用本單片機(jī)內(nèi)部的存儲單元即可完成功能?？偨Y(jié)來看，芯片STC89C52擁有成本低且便于開發(fā)的優(yōu)點(diǎn)，十分符合本次設(shè)計(jì)的要求。方案二:選取MSP430單片機(jī)作為本次設(shè)計(jì)的主控芯片。MSP430是一種混合信號處理器。此芯片具有超低功耗的同事，同時(shí)還擁有精簡指令集（RISC）。但是其缺點(diǎn)也不可忽略，該芯片價(jià)格昂貴，并且開發(fā)難度大。綜上所述，STC89C52不論是器件功能和成本亦或是開發(fā)難易程度都與本次設(shè)計(jì)相契合，所以最終決定選用方案一的芯片為本次設(shè)計(jì)的主控芯片。1.2.2指紋模塊的選擇方案一:選用指紋識別模塊AS608來實(shí)現(xiàn)本次指紋識別功能。AS608與單片機(jī)之間采用串口通訊協(xié)議進(jìn)行通信，通過串口就能夠?qū)崿F(xiàn)對指紋的采集、識別、添加、刪除等操作，采用它能使設(shè)計(jì)過程簡單化。此指紋識別模塊是一種光學(xué)式指紋模塊，最多可存儲120枚指紋，每個(gè)指紋模板占用512個(gè)字節(jié)，分辨率可達(dá)到500dpi，體積適中，成像能力適中，耐用性好，耗電量少，所需成本低[7]。方案二:選用指紋識別模塊ZAZ-020來實(shí)現(xiàn)本次指紋識別功能。此指紋識別模塊屬于電容式指紋模塊，其圖像分辨率與AS608相同，器件體積相比于AS608較小。在手指干燥時(shí)，成像能力尚佳，但在手指潮濕或略臟時(shí)，無法成像。并且ZAZ-020的耐用性一般，比較容易損壞。方案三:選用ZAZ-030-B指紋識別模塊來完成本次指紋識別功能。此指紋識別模塊屬于射頻指紋模塊，采用的是超聲波技術(shù)，其分辨率可達(dá)到700dpi，器件體積大。成像能力佳。但是此模塊的耐用性同AS608相比較差，耗電量也較高，同時(shí)價(jià)格很高。綜上所述，AS608指紋識別模塊在性能、成本及開發(fā)難易程度上都更加適合本系統(tǒng)，所以最終選用方案一的AS608模塊來完成本設(shè)計(jì)的指紋識別等相關(guān)功能。1.2.3顯示器件的選擇方案一:選取LED數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示完成顯示功能。LED數(shù)碼管最顯而易見的優(yōu)點(diǎn)在于十分適合顯示簡單的字母和數(shù)字。但在本設(shè)計(jì)中其缺點(diǎn)在于當(dāng)使用動態(tài)掃描法時(shí)，不僅不可避免地需要連接較多的CPU的I/O口，同時(shí)還需要增加一個(gè)驅(qū)動電路用來放大電流才能使數(shù)碼管完成顯示功能。方案二:選取LCD1602液晶顯示屏完成顯示功能。LCD1602液晶顯示屏可顯示的字符類型眾多，不僅包含了常用的字母、數(shù)字，還包括了符號以及一些自定義符號。此液晶顯示屏既可以選擇采用串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，也可以選擇采用并行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，易使用。方案三:選用LCD12864液晶顯示屏完成顯示功能。此液晶顯示屏擁有多種接口方式可供選擇，其操作指令使用起來也比較容易。顯示功能相比于LCD1602更加強(qiáng)大，漢字、圖片都可顯示。它還擁有低電壓、低功耗的好性能[8]。綜上所述，由于本設(shè)計(jì)需要顯示含有多個(gè)項(xiàng)目的主界面和功能管理界面，內(nèi)容較多，所以最終選擇方案三的擁有強(qiáng)大顯示功能的LCD12864液晶顯示屏來完成此次顯示功能。1.2.4輸入模塊的方案選擇方案一:選擇獨(dú)立的按鍵作為本設(shè)計(jì)的輸入設(shè)備。選擇獨(dú)立按鍵作為輸入設(shè)備的優(yōu)勢有:每項(xiàng)功能都對應(yīng)一個(gè)固定的按鍵，效果直觀，使用方法一目了然。在本設(shè)計(jì)中，使用獨(dú)立按鍵最大的缺點(diǎn)為每一個(gè)按鍵都將不可避免的需要占用CPU的一個(gè)I/O口才能夠正常的工作。因此在需要的按鍵功能比較多的情況下，勢必會占用過多的I/O口，這將很可能造成其他必須的器件無法連接上CPU的情況，并且會降低按鍵的反應(yīng)速度。方案二:選用矩陣鍵盤作為輸入設(shè)備。采用矩陣鍵盤輸入能實(shí)現(xiàn)在占用較少I/O口的情況下實(shí)現(xiàn)較多功能，但其劣勢在于使用時(shí)所需的程序算法相對復(fù)雜。其優(yōu)點(diǎn)有安裝方便、操作簡單、耐用性佳等。綜上所述，由于本系統(tǒng)需要完成輸入密碼的功能，所需按鍵較多，獨(dú)立的按鍵必將占用過多的CPU的I/O口，因此不適合本次設(shè)計(jì)，所以最終選擇選用方案二的矩陣鍵盤作為本次設(shè)計(jì)的輸入設(shè)備。1.2.5數(shù)據(jù)存儲芯片的選擇方案一:選擇單片機(jī)STC89C52內(nèi)部的E2PROM進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。STC89C52內(nèi)部帶有E2PROM，其大小為4K。使用時(shí)需要整個(gè)扇區(qū)的內(nèi)容后才能寫入。方