基于單片機的多功能門禁鎖系統(tǒng)設計目錄TOC\o"1-3"\h\u171421諸論 271801.1研究背景 2241061.2研究意義 3208971.3本設計要實現(xiàn)的目標 392082硬件方案的選擇 3225702.1系統(tǒng)總體方案設計 3260162.2各個硬件模塊選擇 4317602.2.1主控芯片的選擇 414062.2.2指紋模塊的選擇 5100882.2.3顯示器件的選擇 5229712.2.4數(shù)據(jù)存儲芯片的選擇 5170222.2.5人機交互輸入器件的選擇 6289773系統(tǒng)硬件電路設計 6126933.1STC89C52單片機系統(tǒng)設計 6134713.1.1STC89C52的概述 686603.1.2STC89C52單片機的最小系統(tǒng) 7282663.2LCD12864液晶顯示電路設計 898513.2.1LCD12864的概述 8218843.2.2LCD12864的工作原理 9288793.3AS608指紋識別模塊設計 11235523.3.1AS608的概述 11993.3.2AS608指令介紹 12186943.4射頻識別的設計 13221823.5AT24C02的介紹 1372623.5.1AT24C02的概述 13204443.5.2AT24C02的引腳說明 13302453.5.3AT24C02的工作原理 1453583.6矩陣鍵盤的設計 15183923.7報警電路的設計 16298813.8繼電器驅(qū)動電路設計 167494系統(tǒng)軟件部分設計 17104274.1軟件開發(fā)環(huán)境 17228474.2系統(tǒng)重要函數(shù) 17267134.2.1主函數(shù)的設計 1714884.2.2AS608指紋搜索子函數(shù)的設計 1918014.2.3匹配IC卡程序設計 1922264.2.4LCD12864顯示函數(shù)的設計 20320434.2.5AT24C02讀/寫函數(shù)的設計 21222904.2.6矩陣鍵盤檢測函數(shù)的設計 23308105系統(tǒng)調(diào)試與分析 25186165.1系統(tǒng)仿真調(diào)試 25141925.2Keil軟件調(diào)試 2757585.3焊接調(diào)試 27224325.4報警模塊調(diào)試 2865405.5繼電器模塊測試 2890275.6實物整體調(diào)試 2814680結論 30諸論研究背景二十世紀八十年代以后，ASIC技術的出現(xiàn)，使得鎖的尺寸逐漸縮小，可靠性也得到了很大的提高，同樣得到了公司的大量使用。但是這種電子鎖需要電源來給它提供能量，使用存在一定的限制，所以在那時很難推廣它。這個設計是非常不錯的，然而使用存在限制的問題一直都沒有得到明顯的解決，直到現(xiàn)在，人們還在努力研究電子鎖的特性。當今社會的西方國家，它們的防盜技術比較成熟，可以通過更加安全的方式管理門禁。而我國電子密碼鎖整體水平還比較落后，防盜設備價格還比較昂貴，我國自己研究的電子鎖，整體市場結構還未成熟，實際應用范疇比較狹隘。然而這些年大量國外的領先技術被引進我國，國內(nèi)電子鎖的發(fā)展前途指日可待，國內(nèi)的專家都希望通過自己的努力，使電子鎖的技術，得到更大水平的提升，更大程度的保護人民的財產(chǎn)安全。研究意義在日常生活和經(jīng)營中，人們無時無刻都要對其財產(chǎn)進行管理，不僅僅是財產(chǎn)，還有很多其他的隱私都需要自己來妥善保管，保護好自己的信息安全以及隱私安全是自己的職權。人們對鎖的深層結構及其機理進行了研究，有很多方法和工具可以打開鎖而不需要鑰匙，商店里面賣的鎖具，根本不能起到防盜的作用，有時兩根電線或幾把簡單的工具就可以打開這些鎖，所以為了保護個人的信息安全和財務安全，我們必須要開發(fā)和升級現(xiàn)有的防盜系統(tǒng)，讓入侵者無從下手。于是一種新型的電子密碼鎖應運而生，電子密碼鎖運用電子電路控制機械部分，使兩者緊密結合，從而避免了因為機械部分被破壞而導致開鎖功能失常的問題，而且密碼輸入錯誤時還有報警聲，大大增加了電子密碼鎖的防盜功能。同時因為電子密碼鎖不需要攜帶鑰匙，彌補了鑰匙極易丟失和偽造的缺陷，方便了鎖具的使用。本設計要實現(xiàn)的目標本設計采用STC89C52作為主控芯片，結合內(nèi)部電路生成代碼，生成代碼后，還會通過系統(tǒng)的預測來對用戶的信息進行解讀。本設計有密碼，指紋，刷卡三種解鎖方案，操作者必須輸入密碼才能進入管理員系統(tǒng)，添加刪除指紋射頻卡，或者更改密碼。如果密碼、IC卡、指紋任意一個連續(xù)錯誤滿三次，都會觸發(fā)系統(tǒng)鎖死60秒，在這期間，鍵盤失效。輸入錯誤的指紋和卡片時，系統(tǒng)也會報警，當開鎖停留時間超過12秒后，門鎖會自動控制關閉。2硬件方案的選擇2.1系統(tǒng)總體方案設計通過比較和篩選，已經(jīng)選出了最適合的器件方案。我們選擇了STC89C52芯片作為這次系統(tǒng)設計的主芯片，然后選擇LCD12864顯示器來對整個系統(tǒng)的實現(xiàn)進行顯示，把顯示出來的信息進行記錄，同時提示進行指紋識別和刷卡解鎖。如果遇到無法添加和刪除管理密碼中的指紋，這時候就需要向ATPC26申請保存的內(nèi)部密碼[2]。本設計的系統(tǒng)總體方案如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)總體方案圖2.2各個硬件模塊選擇2.2.1主控芯片的選擇方案一：采用STC89C52單片機作為主控芯片。STC89C52是宏晶科技公司生產(chǎn)的一款低功耗、高性能八位CMOS微處理器，片內(nèi)具有8K在線編程Flash存儲器。該單片機具有很多傳統(tǒng)的51單片機不具備的功能，例如該芯片還有4K的EEPROM存儲，在需要使用到掉電存儲數(shù)據(jù)的時候就可以直接使用單片機內(nèi)部的存儲，不再需要在外接存儲芯片進行存儲，STC89C52單片機具有的開發(fā)簡單、可在線編程下載、成本低等優(yōu)點［1］。方案二： 可以選擇PIZ16F87A智能芯片。PIZ16F87AMCU來自美國的公司，它也屬于一種現(xiàn)階段開發(fā)功能齊全的智能芯片，功能很強大，而且有各種各樣的樣本，可以被操作于各種各樣的系統(tǒng)，也可以反復擦寫程序。但是它大部分時間是用來分析過濾數(shù)據(jù)，并且開發(fā)成本高，開發(fā)難度也相對較大綜合分析，不僅僅要選擇好適當?shù)男酒?，還需要對選擇后的芯片，進行經(jīng)濟性的預算處理，一旦超過了經(jīng)濟預算，就不得不做出更換主芯片的決定。所以選擇STC89C52作為本次設計的主控芯片。2.2.2指紋模塊的選擇AS6008指紋識別系統(tǒng)采用了包含高級DSP處理模塊，可以對采集到的指紋進行識別和采集，此外還可以準確的識別用戶的個人信息，通過單片機與模塊之間采用的串口連接協(xié)議，使其運行過程非常簡單。2.2.3顯示器件的選擇方案一：使用LED動態(tài)掃描顯示。LED數(shù)碼管的價格適中，對于顯示數(shù)字或者簡單的字母會比較合適。但是采用動態(tài)掃描法與單片機連接時占用CPU的I/O口較多，并且由于單片機的IO口輸出電流不夠，所以需要一個驅(qū)動電路，通過驅(qū)動電路放大電流后控制數(shù)碼管，除此之外，當數(shù)碼管顯示的內(nèi)容多了，會對電路的焊接增大難度，容易焊接錯誤。方案二：使用LCD16-02液晶顯示器，其顯示功能強大，可以同時顯示出16*2即32個字符，可包括數(shù)字、字母、符號、或者自定義字符。這種顯示器能夠清楚地將實驗數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在工作人員的眼中，運行一種內(nèi)在的LCD16-02功能來使它并行傳輸，或大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸，能夠簡單地控制這些數(shù)據(jù)，并且還能將這些數(shù)據(jù)進行保存。但是顯示的字體有大小限制，不能顯示圖形，不能顯示曲線。方案三：采用LCD12864液晶顯示屏。其結構非常簡單并可以使用構建中文和我們進行交流，這個模塊具有靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，并且它具有顯示模具編輯器，通過這種模具編輯器可以查看到內(nèi)部隱藏的信息，還有其內(nèi)部的執(zhí)行代碼。它還具有顯示圖形，低電壓和低能量的特點。通過以上的比較，由于本設計需要大屏幕的顯示，故選擇LCD12864。2.2.4數(shù)據(jù)存儲芯片的選擇方案一：使用單片機內(nèi)部的EEPROM芯片，這個芯片的功能比較完善，而且芯片還可以處理很多其它各方面的信息，STC89C52的EEPROM芯片是通過讀寫內(nèi)部閃光的ISP/IAP信息技術來實現(xiàn)的。它最大的優(yōu)點是可直接用電信號擦除，也可以用電信號寫入。但是必須要擦除扇區(qū)才可以使用，而且價格昂貴。方案二：考慮到經(jīng)濟不支持的情況下會更換AT24C02芯片。盡管這款芯片的功能不比EEPROM芯片多，也不如EEPROM芯片使用過程中更加穩(wěn)定，但是這一款芯片不僅可以高效快速的處理數(shù)據(jù)，還可以提高計算機的運行速度。并且該器件通過IIC總線接口進行操作，有一個專門的讀寫保護功能。因為EEPROM芯片內(nèi)部結構復雜，需要經(jīng)過擦除處理后才能運行，這很麻煩，而且價格昂貴。于是綜合考慮我們選擇用了AT24C02存儲芯片。2.2.5人機交互輸入器件的選擇方案一：獨立按鍵功能用于輸入設備，也可以用于管理層面上的措施。每個鍵都有獨立的功能，每個鍵都占據(jù)I/O端口，并且都具有一定的運行能力。因此不管有多少鍵，MCU每次都要多進行幾次檢測，直到發(fā)現(xiàn)最終的結果數(shù)據(jù)。當所需的數(shù)據(jù)數(shù)量足夠龐大，就會占用MCU大多數(shù)的I/O口。這會導致別的器件都沒辦法連接，并且按鍵的反應速度也會降低。方案二：使用矩陣鍵盤，這類鍵盤的好處是按鍵較多，能夠?qū)崿F(xiàn)多種普通鍵盤實現(xiàn)不了的功能，將矩陣鍵盤的數(shù)據(jù)線連接到系統(tǒng)的主計算機上，使信息處理過程能夠快速安全的完成，不僅僅是處理信息的速度變快，而且計算機對內(nèi)存的清理也有了一定速度的提升?；谝陨系挠浭觯覀兙C合考慮分析之后決定使用矩陣鍵盤作為整個工作過程中的鍵盤設施。系統(tǒng)硬件電路設計3.1STC89C52單片機系統(tǒng)設計3.1.1STC89C52的概述TC89C52RC芯片處理器是由宏晶技術開發(fā)的高速、低功率、超反干擾微控制器的新一代芯片。將此芯片運用到計算機數(shù)據(jù)庫中，命令代碼完全與以往的8051微控制器兼容，該芯片的主要特征如下[3]。工作電壓5.5V-5.0V（5V單芯片微計算機）/3.8V-2.0V（3V單芯片微計算機）工作頻率范圍：工作頻率在20-50MHz之間。芯片與計算機連接之后還會帶EEPROM功能和監(jiān)視功能。能進行普通的運算，運算的速度相當于16位計時器/計數(shù)器。也就是說，計時器的運轉速度較快。一個外部中斷、下降中斷或低電平觸發(fā)電路，這樣的電路會導致整個系統(tǒng)發(fā)生癱瘓，引起癱瘓的其他因素還有外部連接的中斷。STC89C52RC芯片還具有動作模式，這個芯片還能夠及時對來自UART端口的數(shù)據(jù)進行處理。3.1.2STC89C52單片機的最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)中的管理系統(tǒng)是運行一切功能的關鍵，運行這個系統(tǒng)的目的就是使單片機以最少的內(nèi)存空間來完成計算機工作。其次，介紹了51中最小芯片系統(tǒng)所需的器件及其功能，這些芯片都有其各自的功能；首先，電源對電子產(chǎn)品的要求是必不可少的，電子產(chǎn)品的額定電壓應該在電源的合適電壓范圍內(nèi)，在使用合適的電壓給系統(tǒng)進行供電后，系統(tǒng)的內(nèi)部結構會運行的更加穩(wěn)定，使得系統(tǒng)能夠在合適頻率的電流的流通下完成相應的工作，這是提高工作效率的關鍵。因此，電源電路設計是很關鍵的設計，它決定了整個系統(tǒng)能否正常工作。晶體振蕩器在微芯片系統(tǒng)中被稱為晶振，其作用也非常重要[4]。該晶振不僅會被運用到多個方面中，也對系統(tǒng)的運行及改造也有一定的幫助，晶振有著很高的效果，如果要使它的效果更高，晶體的開發(fā)項目就會要被做的越來越大，系統(tǒng)的速度會更快，有些晶體還可以在一定的頻率范圍內(nèi)通過壓力進行調(diào)節(jié)，它被稱為電磁大氣（VC），是一種能將能量和能量轉換成磁共振強度的晶體，并且能為一些工程提供精確的頻率和穩(wěn)定的頻率［5］。圖3.1晶振電路SCM芯片具有設定和處理數(shù)據(jù)的功能，使用這款芯片不僅能夠讓電路在一定時間內(nèi)變?yōu)榉€(wěn)定的狀態(tài)，也能讓電路快速達到所需要的電壓值。MCU將寄存器和存儲設備加載到制造商的數(shù)據(jù)庫中，來完成對大數(shù)據(jù)的采集和利用。MCU復位電路的原理是當復位電平大于兩個機器循環(huán)時，復位有效；否則，則判定為復位失效。而且，只有能量集中才能勉強實現(xiàn)這個結果，一般設定10kΩ的電阻和10μF的電容器。復位電路被分成兩個部分［6］：（1）上電復位：將一個電容和電阻先串連在一起，然后再把他們放在地線和電源之間，然而把RST接到電阻和電容之間，打開電源，根據(jù)電容的充放電，完成RST高低電平的切換，并且控制電路中電流的大小，從而完成自動復位。（2）人工復位：當按下復位鍵后，RST直接和VCC接通了，中間避開了電容，使RST變?yōu)楦唠娖?，此時的電容是放電狀態(tài)，若此時松開按鍵，電源和電容直接相連，電容充電，這時的RST為低電平，完成了復位操作。圖3.2復位電路圖3.3STC89C52單片機最小系統(tǒng)3.2LCD12864液晶顯示電路設計3.2.1LCD12864的概述中文字庫的12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64，內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。可以顯示8×4行16×16點陣的漢字，也可完成圖形顯示。低電壓低功耗是其又一顯著特點，由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。LCD12864原理圖如圖3.4所示。圖3.4LCD12864原理圖3.2.2LCD12864的工作原理一、LCD12864功能應用LCD12864顯示器可以顯示中文，英文，字符等重要數(shù)據(jù)信息，LCD顯示器應該是目前使用率最高的液晶顯示器，整個顯示器的分辨率為4K，能夠清晰的顯示出工作過程，并且能夠準確的分析出整個過程中電壓以及電流的變化。圖3.5LCD12864讀操作時序圖3.6LCD12864寫操作時序二、LCD12864主要技術參數(shù)［7］。（1）工作電壓：3.3V-5.5V，模塊最佳電壓為5V。（2）可以在顯示界面顯示數(shù)字、字母和中文漢字。（3）在與外部單片機相連時，用并行通信。（4）顯示內(nèi)容：128列×64行。（5）顯示顏色：黃綠/藍屏/灰屏。（6）LCD類型：STN。（7）與MCU接口：8位或4位并行/3位串行。（8）配置LED背光。（9）多種軟件功能：光標顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等。三、LCD12864液晶顯示的電路用法分析圖3.6LCD12864電路連接圖圖3.7LCD12864電路連接圖這個模塊能夠處理顯示出來的用戶信息，然后對這些信息進行收集處理，最終以漢字，字符和數(shù)字的形式顯示出來，而LCD12864滿足系統(tǒng)要求的顯示功能。LCD12864引腳擁有8個接口，并且8個接口的類型都不相同，內(nèi)部不僅有USB接口，也有type-c接口等。無論如何，第16和第17空針；其寫入命令可以控制液晶顯示器的模式和工作狀態(tài)，然后寫入數(shù)據(jù)以使液晶顯示器可以顯示所需的界面［8］。3.3AS608指紋識別模塊設計3.3.1AS608的概述指紋識別感應器是目前比較先進的信息收集器，用戶錄入自己的指紋后，可以長期以此指紋進行解鎖。AS608指紋傳感器采用串口的方式與單片機進行數(shù)據(jù)傳輸，所以只需要將指紋模塊接入到單片機串口引腳上，通過串口就可以進行控制這個系統(tǒng)了。并且指紋傳感器的工作環(huán)境與電路運行的環(huán)境有著相似的地方，在指紋傳感器的旁邊引腳上加入D4和D5兩個二極管，進行降壓到3.3V左右，就可以給指紋傳感器供電，這利用了每個二極管大概壓降0.7到1V左右的壓降的原理，原理圖如圖3.8所示。 圖3.8單片機與AS608連接電路圖3.9指紋傳感器模塊實物圖3.3.2AS608指令介紹AS608指紋識別模塊是一個獨立的系統(tǒng)，它本身不用連接其他的外部設備。主機（Host）內(nèi)部有著獨立的整合包，內(nèi)部的整合包所編輯的代碼還可以與一些指令進行結合，與這些指令進行結合后，我們事先準備好的數(shù)據(jù)包就能發(fā)揮好作用了，使用這些數(shù)據(jù)包將所有的指紋信息進行存儲，再將存儲后的結果保存在大數(shù)據(jù)庫中［9］。指紋命令包類型如圖3.10所示圖3.10指紋指令分類3.4射頻識別的設計一、什么是射頻識別RFID系統(tǒng)是一個自動識別系統(tǒng)，由RFID標記、閱讀器和計算機網(wǎng)絡組成。閱讀設備釋放大量的能量在一個區(qū)域，光線聚集在一個點上之后，射頻設備再進行反轉，就能達到預期的效果，從而使得數(shù)據(jù)被存儲進了計算機中。設備運行之后由RFID標記發(fā)送的信號，為了實現(xiàn)身份查驗的目的，對數(shù)據(jù)進行解密和核查。二射頻識別系統(tǒng)當電子標簽進入天線的磁場，如果你從讀出裝置獲得特殊的射頻數(shù)據(jù)信息，以及光線感應到一些其他的數(shù)據(jù)庫中，可以從中得到很多的標簽信息以及類別處理信息，這些信息使得射頻系統(tǒng)具有一定頻率的信號，發(fā)送到中央信息系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)。3.5AT24C02的介紹3.5.1AT24C02的概述AT芯片作為主芯片，可以通過與其他的設備連接，設備連接之后通過電壓的允許，可以多次重復寫入，具有讀寫效率高，不被外界干擾，體積小等優(yōu)點。并且它是采用了串行操作的讀寫方法，利用的串口也很少，還有一個獨有的讀寫保護功能。圖3.11AT24C02芯片實物圖3.5.2AT24C02的引腳說明AT24C02時鐘芯片引腳功能描述見表3.1。表3.1AT24C02時鐘芯片引腳功能表3.5.3AT24C02的工作原理當AT芯片進行工作的過程中，AT芯片可以與計算機完成鏈接，與計算機完成鏈接之后，計算機可以通過這類芯片進行高速運算，這時候計算機會把AT芯片中計算出來的數(shù)據(jù)儲存在數(shù)據(jù)庫中，用來完成以后的運算處理。讀取最后一個操作地址加上上一個位置的數(shù)據(jù)，這時這個數(shù)據(jù)將會在這個芯片中呈現(xiàn)，最后再將它存儲進大數(shù)據(jù)庫中。在讀取足夠的數(shù)據(jù)后，如果發(fā)送無響應信號，那么就會發(fā)送停止信號。圖3.12AT24C02讀/寫時序圖圖3.13AT24C02電路圖3.6矩陣鍵盤的設計由于這個設計有很多鍵，為了系統(tǒng)能夠更加方便的運行起來，還需要對矩陣鍵盤的鍵盤布局進行相應的設置。在使用按鍵的過程中，如果矩陣鍵盤的布局沒有處理好，就不能進行接下來的操作，相反，當處理好按鍵之后，當按下此按鈕之后，如果交叉線和線已連接，相應的行或線的水平已經(jīng)改變。有很多方法來檢查矩陣的鍵盤，如點掃描，順序掃描，全球掃描等等［10］。（1）判斷鍵盤上的按鍵數(shù)量。MCU會將信號傳達到所有線路，在矩陣鍵盤上按下開始的啟動鍵，啟動鍵按過之后，鍵盤就會與電路進行連接，鏈接后的電路會被鍵盤給控制，則連接到該線路的輸出端口將獲得非全1信號。（2）確定按鍵位置。確保你按下一個鍵，當你按下它時，它會出現(xiàn)一些反應，如果反應的效果不是很明顯，這時采用方法：設置線作為輸出端口，連接下一個輸出端口，然后檢查列的狀態(tài)。如果列位于低水平，然后將按下鍵切換到低輸出線和線之間。（3）鍵碼計算。設計系統(tǒng)的過程中，通常使用計算方法或查找表方法，來給編程軟件的代碼進行相應的更改，這使它的功能發(fā)生一定的轉變。

矩陣鍵盤的電路圖如圖3.14所示。圖3.14矩陣鍵盤電路圖4*4矩陣鍵盤的16個按鍵對應的功能表如3.2所示。表3.2矩陣鍵盤對應功能表3.7報警電路的設計蜂鳴器在工作過程中會使用很大的電流，因此應該避免將其與其他的設備進行串聯(lián)，防止出現(xiàn)斷路的情況，要想放大蜂鳴器實現(xiàn)需要的電流，這個時候就需要采用三極管來實現(xiàn)。圖3.15蜂鳴器電路3.8繼電器驅(qū)動電路設計繼電器是受電控制的組件。一般情況下，它被用于進行自動管理和控制電流接通?？傊?，在使用繼電器時，也要考慮好繼電器所能供給電路的電壓，如果繼電器供給的電流量過大，將會導致電路出現(xiàn)燒毀的風險，如果電流量過小，則不能夠支持電路的運行，將這兩個程序兼并的方法，這個時候就需要增加電流放大器，來讓電流的流量增大。圖3.16繼電器驅(qū)動電路4系統(tǒng)軟件部分設計4.1軟件開發(fā)環(huán)境可以選擇Keiluvision5作為源代碼的開發(fā)工具，它是一個強大的開發(fā)系統(tǒng)，具有獨特的結構和功能優(yōu)勢，它擁有獨特的機器語言優(yōu)勢，可以提高程序運行效率，對開發(fā)軟件會帶來很大的優(yōu)勢。4.2系統(tǒng)重要函數(shù)4.2.1主函數(shù)的設計主要功能是一個程序的輸入函數(shù)，如果定義了一個完整的程序，那么這個函數(shù)就需要與一些需要初始化的外圍設備和MCU進行連接；如果沒有無限循環(huán)的數(shù)據(jù)，就證明程序沒有問題，再這樣重復下去，連續(xù)循環(huán)實現(xiàn)實時檢測的目標。在設計主要程序時，我們必須注意到，在主函數(shù)中不能跳過多個代碼。具體代碼通常是通過在軟件包中使用特定的編碼來命名的，然后根據(jù)核心功能而定。如圖4.1所示。圖4.1主函數(shù)流程圖4.2.2AS608指紋搜索子函數(shù)的設計指紋搜索功能可以允許用戶掃描自己的指紋，然后就可以與計算機進行通信，從而將自己的指紋信息儲存在計算機中，管理員發(fā)送適當?shù)闹讣y管理軟件包，并且把軟件包儲存在計算機中，用戶在完成自己的指紋認證之后，就可以使用相應的功能，這也就是指紋傳感器的主要功能。搜索指紋子函數(shù)流程圖如圖4.2所示。圖4.2搜索指紋子函數(shù)流程圖4.2.3匹配IC卡程序設計在這個設計中，統(tǒng)一IC是特別重要的，如果不能合理地完成這一步驟，就無法達到所希望的效果，不適當?shù)倪\作可能對系統(tǒng)的安全構成嚴重威脅。具體的程序如圖4.3所示。圖4.3匹配IC卡流程圖4.2.4LCD12864顯示函數(shù)的設計為了能夠更好的發(fā)現(xiàn)實驗運行過程中的錯誤，以及對實驗結果進行分析，就需要有先進行規(guī)劃的操作，這是一個主要的程序功能，LCD1602液晶模具有識別文字的功能，這可以通過命令程序來實現(xiàn)屏幕和光標的移動來完成。用戶在進行相應的實驗時，可以觀察LCD屏幕的數(shù)值來對實驗過程中出現(xiàn)的問題進行分析，如果沒有出現(xiàn)錯誤，用戶就會把實驗結果給記錄下來。如果不是，它將會執(zhí)行［11］。顯示器函數(shù)流程圖如4.4所示。圖4.4顯示子函數(shù)流程圖4.2.5AT24C02讀/寫函數(shù)的設計我們不僅僅要使用AT芯片，還要運用相關的專業(yè)知識使得AT與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來，使二者能夠共同的為系統(tǒng)服務。由于51單片機沒有IEC接口，所以AT24C02芯片的數(shù)據(jù)讀出/記錄需要嚴格的協(xié)議要求。圖4.5AT24C02寫數(shù)據(jù)流程圖圖4.6AT24C02讀數(shù)據(jù)流程圖4.2.6矩陣鍵盤檢測函數(shù)的設計具體的矩陣鍵盤在程序上的檢測方法如下（流程圖中Key代表P1口）。

(1)先將鍵盤中的全部行線P1.0~P1.3置低，然后通過檢測列線P1.4~P1.7中是否有出現(xiàn)低電平的現(xiàn)象，如果有一列出現(xiàn)低電平，那么就證明那一列中的四個按鍵中有一個是被按下的。若沒有列線中都沒有出現(xiàn)低電平的現(xiàn)象，則沒有按鍵按下。(2)在確定有按鍵被按下的時候，將進一步的確定具體為哪一個按鍵按下。方法是：依次將四個行線P1.0~P1.3置低電平，即在某一根行線為低電平時，其它行線仍然保持高電平狀態(tài)，然后通過確認在某一根行線為低電平的時候如果在第一步中得出的列為低電平就能夠判斷該行線與第一步得出的列線相交的按鍵就是所按下的那個按鍵［12］。矩陣鍵盤檢測函數(shù)流程圖如4.7所示。 圖4.7矩陣鍵盤檢測函數(shù)流程圖5系統(tǒng)調(diào)試與分析5.1系統(tǒng)仿真調(diào)試用Proteus軟件，根據(jù)原理圖畫出系統(tǒng)的仿真圖，然后用Keil軟件，編寫程序源代碼，下載到單片機中，這樣就可以仿真了。由于指紋模塊和射頻刷卡模塊沒有對應的元器件，所以在這里就不進行仿真了，只進行密碼輸入、繼電器吸合狀態(tài)、蜂鳴器報警、以及進入管理員模式進行增加刪除指紋卡片的仿真。通過下面的仿真調(diào)試，初步完成了本設計的目標。如圖5.1所示。（1）打開運行仿真圖，界面初始化圖圖5.1顯示初始化仿真圖（2）當輸入密碼的時候，界面會顯示輸入的密碼用*代替顯示。圖5.2輸入密碼仿真圖（3）密碼輸入完成后，按‘確定’鍵，當密碼正確時繼電器吸合鎖打開（藍色指示燈模擬）。圖5.3繼電器仿真圖（4）當輸入的密碼錯誤時，紅色LED燈亮，蜂鳴器報警提示。圖5.4蜂鳴器仿真圖（5）進入管理界面后，可以進行修改密碼，注冊/刪除指紋。圖5.5管理界面仿真圖5.2Keil軟件調(diào)試用Keil軟件調(diào)試程序，把編寫好的代碼寫入Keil,經(jīng)過調(diào)試，完成了程序軟件的編譯，調(diào)試結果成功，具體情況如圖5.6所示。圖5.6Keil軟件調(diào)試圖5.3焊接調(diào)試根據(jù)原理圖，將各個部分焊接在一起。焊接過程要小心注意，電阻、電容、芯片要先焊接，其次再焊接顯示屏和主控單片，注意焊接次序，有條不紊的進行，三極管要注意基集、發(fā)射集的位置關系，以免出錯。指紋識別模塊、射頻刷卡模塊和LCD12864顯示器模塊，這三個模塊是獨立存在的，只需要插入相應的凹槽就可以了。另外繼電器模塊，需要12V-1A電源設備，