指紋門禁系統(tǒng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)-論文

1、南京工程學(xué)院 自動(dòng)化學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 指紋門禁系統(tǒng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)指紋門禁系統(tǒng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 自自 動(dòng)動(dòng) 化化 班 級(jí)： k k 自動(dòng)化自動(dòng)化 061061 學(xué) 號(hào)： 240061139240061139 學(xué)生姓名： 張晨張晨 指導(dǎo)教師： 方立方立 講師講師 起迄日期： 2010.3.12010.3.12010.62010.6 設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 工工程程實(shí)實(shí)踐踐中中心心 graduation design (thesis) fingerprint door system management system design by zhangchen s

2、upervised by lecturer fangli school of automation nanjing institute of technology july, 2010 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） i 摘摘 要要 如今保險(xiǎn)箱已經(jīng)進(jìn)入了各行各業(yè)，大量用于銀行、賓館、家庭等場(chǎng)合，而 門鎖是決定保險(xiǎn)箱安全系數(shù)的最重要的因素。隨著科技的進(jìn)步，指紋識(shí)別技術(shù) 己經(jīng)開始走入了我們的日常生活之中。由于指紋具有唯一性和不變性，因此將 指紋識(shí)別的應(yīng)用，將大大提高安全性和可靠性。 指紋門禁系統(tǒng)硬件主要由指紋識(shí)別模塊、微控器、液晶顯示器、鍵盤、指 紋識(shí)別模塊的電源管理、存儲(chǔ)器、日歷/時(shí)鐘

3、芯片、電壓檢測(cè)、電控鎖等部分組 成。軟件主要由與指紋識(shí)別模塊的通訊程序模塊、指紋識(shí)別模塊返回代碼識(shí)別 程序模塊、開門模塊程序模塊、關(guān)門程序模塊、顯示程序模塊、鍵盤識(shí)別程序 模塊、按 i2c 總線協(xié)議對(duì)時(shí)鐘芯片和串行 e2prom 的讀/寫程序模塊等模塊組 成。 在本次指紋門禁系統(tǒng)管理系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程中，重點(diǎn)開發(fā)了門禁控制器中央 模塊及接口硬件設(shè)計(jì)，以及在 at89c52 上對(duì)指紋模塊 sm-60 的軟件驅(qū)動(dòng)子系 統(tǒng)的開發(fā)工作，實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的軟硬件功能。 綜上所述，論文開發(fā)了一套集多種功能于一體的門禁系統(tǒng)，可用于小區(qū)或 樓宇的智能化工程。該系統(tǒng)的開發(fā)為樓宇或小區(qū)的科學(xué)管理，以及建設(shè)適宜人 居環(huán)境具有

4、一定積極意義。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:指紋門禁;單片機(jī);i2c 總線;at89c52 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ii abstract now safe already entered the professions, for banks, hotels, families, etc and locks are safe safety coefficient of the most important factors. with the progress of science and technology, fingerprint identification technology h

5、as started to our daily life. because, so will the fingerprint identification of application, will greatly improve the safety and reliability. fingerprint door system hardware consists mainly of fingerprint module, micro control device, lcd monitor and keyboard, fingerprint module power management,

6、memory, and calendar/clock chip, voltage detection, electronic lock components. software with fingerprint module mainly by the communication program modules, fingerprint module return code identification procedures module, open and close program modules module, display module program modules, keyboa

7、rd keys number identification procedures, according to the module of i2c bus protocols and serial e2prom chips clock the read/write program module modules. in the fingerprint door system management system in the development process, the key development the central door controller interface module an

8、d hardware design, as well as on fingerprint module in at89c52 sm - 60 software development work driving subsystem, the corresponding software and hardware function. to sum up, this paper developed a set of functions in one of the entrance guard system, can be used for residential building intellige

9、nce engineering or. this system development for building or residential construction of scientific management, and suitable for living environment has certain positive significance. keywords: fingerprint door; microcontroller; at89c52; i2c bus 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） iii 目目 錄錄 第一章第一章緒論緒論.1 1 1.1 引言 .1

10、1.2 研究背景及意義 .1 1.3 本文的結(jié)構(gòu) .2 第二章第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).3 3 2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) .3 2.1.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)綜述 .3 2.1.2 硬件系統(tǒng)元器件概述 .4 2.2 主控芯片硬件設(shè)計(jì) .5 2.2.1 at89c52 介紹.5 2.2.2 主要功能特性 .5 2.2.3 管腳說(shuō)明 .6 2.2.4 主控芯片模塊設(shè)計(jì) .8 2.3 指紋識(shí)別模塊的硬件設(shè)計(jì) .9 2.3.1 指紋識(shí)別模塊 .9 2.3.2 電平信號(hào)轉(zhuǎn)換 .10 2.3.3 穩(wěn)壓器 .11 2.3.4 數(shù)據(jù)接收設(shè)置 .12 2.4 lcd 液晶顯示器模塊硬件設(shè)計(jì) .13 2.4.1

11、lcd 模塊.13 2.4.2 接口電路設(shè)計(jì) .14 2.5 時(shí)鐘/日歷芯片模塊硬件設(shè)計(jì) .15 2.5.1 時(shí)鐘/日歷芯片元器件 .15 2.5.2 接口電路設(shè)計(jì) .16 2.6 e2prom 的讀寫程序模塊硬件設(shè)計(jì) .17 2.6.1 元器件參數(shù) .17 2.6.2 元器件工作分配 .18 2.6.3 接口電路設(shè)計(jì) .19 2.7 鍵盤輸入模塊的硬件設(shè)計(jì) .20 2.8 電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路設(shè)計(jì) .21 2.9 緊急復(fù)位電路設(shè)計(jì) .22 第三章第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).2424 3.1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) .24 3.1.1 系統(tǒng)功能 .24 3.1.2 系統(tǒng)職能模塊 .24 3.1.3 系統(tǒng)

12、軟件流程 .25 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） iv 3.2 顯示程序軟件設(shè)計(jì) .26 3.2.1 顯示器的讀寫時(shí)序及初始化 .26 3.2.2 顯示程序設(shè)計(jì) .27 3.3 鍵盤輸入模塊軟件設(shè)計(jì) .29 3.4 串行 e2prom 的讀/寫程序模塊軟件設(shè)計(jì) .31 3.4.1 i2c 總線協(xié)議 .31 3.4.2 i2c 總線寫入程序 .31 3.4.3 i2c 總線讀程序 .32 3.5 時(shí)鐘/日歷模塊軟件設(shè)計(jì) .35 總總 結(jié)結(jié).3939 結(jié)論 .39 感悟 .39 致致 謝謝 .4040 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).4141 附錄附錄 a:a: 系統(tǒng)硬件圖 .4242 附錄附錄 b:

13、b: 系統(tǒng)程序 .4444 附錄附錄 c:c: 系統(tǒng)調(diào)試圖 .5151 附件附件 畢業(yè)論文光盤資料 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章第一章緒論緒論 1.1 引言引言 智能門禁系統(tǒng)是一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，集自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代安 全管理措施為主體，涉及電子、機(jī)械、光學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、生物技 術(shù)等諸多新技術(shù)。門禁系統(tǒng)通過(guò)在建筑物內(nèi)的主要管理區(qū)、出人口、電梯廳、 設(shè)備控制中心機(jī)房、貴重物品的庫(kù)房等重要部門的通道口安裝門磁、電控鎖或 控制器、讀卡器等控制裝置，由計(jì)算機(jī)或管理人員在中心控制室監(jiān)控，能夠?qū)?各通道口的位盆、通行對(duì)象及通行時(shí)間、方向等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制或設(shè)定程序控淚

14、， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)出人口的控制。 門禁系統(tǒng)常規(guī)由門禁控制器、門禁讀卡器、卡片、電控鎖、門禁軟件、電 源和相關(guān)門禁應(yīng)用設(shè)備幾部分組成。門禁系統(tǒng)是隨著自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的發(fā)展而迅 速發(fā)展的，目前，國(guó)內(nèi)外研制和使用的門禁系統(tǒng)主要集中在感應(yīng)門禁系統(tǒng)和生 物識(shí)別門禁系統(tǒng)。在生物識(shí)別門禁系統(tǒng)中又以指紋門禁系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。 本文主要研究的是一種利用指紋識(shí)別的智能門禁系統(tǒng)，既可以單獨(dú)使用也 可以聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。 1.2 研究背景及意義研究背景及意義 社會(huì)治安仍是當(dāng)今社會(huì)面臨的一個(gè)重大問(wèn)題，如何應(yīng)用高科技手段提高安 全防范措施，更有效地阻止犯罪行為的發(fā)生是科技工作者義不容辭的責(zé)任。目 前的形勢(shì)下，對(duì)于普通居民小區(qū)，僅僅依靠普

15、通的門鎖、防盜門或者報(bào)警等系 統(tǒng)來(lái)保證居民住宅的安全是不夠的，如果能夠安裝一套適合于單個(gè)家庭的簡(jiǎn)易 智能門禁系統(tǒng)，將會(huì)有效地保護(hù)住宅的安全，并在案發(fā)后提高破案率。隨著科 技的進(jìn)步，指紋識(shí)別技術(shù)己經(jīng)開始走入了我們的日常生活之中。 指紋識(shí)別是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的一種應(yīng)用。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是將 信息數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)讀、自動(dòng)輸入計(jì)算機(jī)的重要方法和手段，它是以計(jì)算機(jī)技術(shù)和 通信技術(shù)為基礎(chǔ)的綜合性科學(xué)技術(shù)。指紋產(chǎn)品基礎(chǔ)構(gòu)件包括：指紋傳感器（指 紋 sensor） 、指紋傳感器驅(qū)動(dòng)程序（driver） 、指紋傳感器底層接口程序（底層 sdk）以及指紋算法程序。指紋識(shí)別技術(shù)主要涉及四個(gè)功能:讀取指紋圖像、提 取

16、特征、保存數(shù)據(jù)和比對(duì)。 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 應(yīng)用系統(tǒng)利用指紋識(shí)別技術(shù)可以分為兩類，即“驗(yàn)證”和“辨識(shí)” 。驗(yàn)證 就是通過(guò)把一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)采集到的指紋與一個(gè)己經(jīng)登記的指紋進(jìn)行一對(duì)一的比對(duì)， 來(lái)確認(rèn)身份的過(guò)程。作為驗(yàn)證的前提條件，他或她的指紋必須在指紋庫(kù)中已經(jīng) 注冊(cè)。指紋以一定的壓縮格式存貯，并與其姓名或其標(biāo)識(shí)聯(lián)系起來(lái)。隨后在比 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)，先驗(yàn)證其標(biāo)識(shí)，然后，利用系統(tǒng)的指紋與現(xiàn)場(chǎng)采集的指紋比對(duì)來(lái)證明 其標(biāo)識(shí)是合法的。驗(yàn)證其實(shí)是回答了這樣一個(gè)問(wèn)題:“他是他自稱的這個(gè)人嗎? ”這是應(yīng)用系統(tǒng)中使用得較多的方法。 有效的指紋識(shí)別系統(tǒng)不僅僅依賴于辨識(shí)算法，還包括注冊(cè)和辨識(shí)過(guò)程，速 度和工作

17、學(xué)、用戶信息的反饋、排斥欺騙和安全考慮。為了得到較好的識(shí)別率， 重要的是在注冊(cè)時(shí)盡量獲得最好的指紋圖像。一個(gè)較好的指紋識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)要求 用戶的指紋在登記指紋時(shí)多次獲取指紋，然后，把最好的指紋或每次獲得的指 紋的綜合的結(jié)果作為注冊(cè)的指紋。 所以可以看出指紋具有唯一性和不變性，因此指紋識(shí)別的應(yīng)用于門禁系統(tǒng)， 將大大提高門禁系統(tǒng)的安全性和可靠性。 1.3 本文的結(jié)構(gòu)本文的結(jié)構(gòu) 本文以指紋門禁管理系統(tǒng)的研發(fā)工程項(xiàng)目作為應(yīng)用背景，對(duì)指紋門禁系統(tǒng) 管理系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行了研究。全文共分為四章，各章的主要內(nèi)容如下： 第一章扼要地介紹了指紋識(shí)別、指紋應(yīng)用系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)和概念，闡述了 此次設(shè)計(jì)的相關(guān)研究背景和意義； 第

18、二章研究了指紋門禁系統(tǒng)管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)； 第三章對(duì)指紋門禁系統(tǒng)管理系統(tǒng)的軟件進(jìn)行了研究，給出了指紋門禁系統(tǒng) 管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案； 第四章總結(jié)了全文的研究工作，給出了存在的問(wèn)題和進(jìn)一步研究的方向。 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第二章第二章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)4 2.1.12.1.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)綜述系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)綜述 本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件部分主要包括指紋識(shí)別模塊、微控器、液晶顯示器、 鍵盤、指紋識(shí)別模塊的電源管理、存儲(chǔ)器、日歷/時(shí)鐘芯片、電控鎖。 指紋識(shí)別模塊主要完成指紋的采集、識(shí)別，指紋特征信息的存儲(chǔ)、刪除等 操作。微控器作為系統(tǒng)的

19、上位機(jī)，控制整個(gè)系統(tǒng)，對(duì)各個(gè)部分發(fā)出指令和控制。 液晶顯示器顯示時(shí)間和提示操作信息以及顯示開門記錄。和鍵盤一起組成 人機(jī)交互界面 由于該門禁系統(tǒng)使用頻率不高，大部分時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài)，也就是說(shuō)指紋 識(shí)別模塊不必一直處于使用狀態(tài)，并且指紋識(shí)別模塊動(dòng)態(tài)、靜態(tài)電流都很高， 所以必須對(duì)指紋識(shí)別模塊的電源進(jìn)行管理，在需要采集指紋、比對(duì)指紋、存儲(chǔ) 指紋特征信息、刪除指紋特征信息等操作時(shí)才一給指紋識(shí)別模塊供電。 開門記錄和密碼存儲(chǔ)在 e2prom 里。顯示的日期和時(shí)間來(lái)自日歷/時(shí)鐘芯 片。指紋比對(duì)通過(guò)后，微控器給一個(gè)控制信號(hào)控制門的開/關(guān)。 本次設(shè)計(jì)指紋門禁系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示： 圖 2.1 系統(tǒng)

20、硬件結(jié)構(gòu)圖 微控器 顯示器 鍵盤 串行 e2prom 程序存儲(chǔ) 器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器 指紋識(shí)別 指紋識(shí)別模塊 電源管理 時(shí)鐘/日歷 電控鎖門 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 2.1.22.1.2 硬件系統(tǒng)元器件概述硬件系統(tǒng)元器件概述5 5 指紋門禁系統(tǒng)的硬件部分主要包括指紋識(shí)別模塊、微控器、液晶顯示器、 鍵盤、指紋識(shí)別模塊的電源管理、存儲(chǔ)器、日歷/時(shí)鐘芯片、電壓檢測(cè)、電控鎖。 微控器選用單片機(jī) at89c52，它是是一個(gè)低功耗，高性能 cmos 8 位單片 機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫 1000 次的 flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 atmel 公司的高密度、非易

21、失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) mcs-51 指令系統(tǒng) 及 80c51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 dsp flash 存儲(chǔ)單元， 功能強(qiáng)大，可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 指紋識(shí)別模塊選用 sm-60 系列，sm-60 系列光學(xué)頭指紋識(shí)別模塊是杭州中 正公司 2003 年推出的最新產(chǎn)品。sm-60 系列模塊采用光學(xué)指紋傳感器，由高性 能 dsp 處理器和 flash 等芯片構(gòu)成，具有指紋圖像處理、模板提取、模板匹 配、指紋搜索和模板存儲(chǔ)等項(xiàng)功能。并具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；指紋適應(yīng)性強(qiáng)；價(jià) 格低廉；算法性能優(yōu)異；不同應(yīng)用環(huán)境轉(zhuǎn)換靈活；簡(jiǎn)單易用方便擴(kuò)充；低功耗； 以

22、及靈活設(shè)置安全等級(jí)等諸多優(yōu)點(diǎn)。sm-60 系列模塊應(yīng)用廣泛，適合從低端到 高端的所有指紋識(shí)別系統(tǒng)。簡(jiǎn)單的保險(xiǎn)柜（箱）、門鎖；較復(fù)雜的門禁系統(tǒng)； 指紋 ic 卡識(shí)別終端機(jī)；與 pc 聯(lián)機(jī)的指紋識(shí)別及認(rèn)證系統(tǒng)中都得到了廣泛的應(yīng) 用。 液晶顯示器選用長(zhǎng)沙太陽(yáng)人電子有限公司的 smc1601a 液晶顯示模塊。 smc1601a 是標(biāo)準(zhǔn)西文字符型液晶顯示模塊，顯示 16*1 個(gè)字符。 鍵盤為 4*4 矩陣鍵盤。 指紋識(shí)別模塊的電源管理由 max603 來(lái)管理。max603 是可關(guān)斷/復(fù)位， 低失穩(wěn)電壓、低靜態(tài)電流的線性穩(wěn)壓器，輸出 5v，或可調(diào)電壓，最大輸出電流 500ma,5v 輸出時(shí)典型失穩(wěn)電壓 3

23、20mv(500ma 輸出電流)，靜態(tài)電流典型值 15ua，最大值 35ua。關(guān)斷方式的靜態(tài)電流只有 2ua。max603 來(lái)穩(wěn)壓 5v 給指 紋識(shí)別獨(dú)立模塊 sm-60 供電，同時(shí)控制指紋識(shí)別獨(dú)立模塊 sm-60 的電源。 存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)密碼和開門紀(jì)錄的 id 號(hào)及時(shí)間，并要求在斷電的情況下， 數(shù)據(jù)不能丟失，所以，要用到電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器 e2prom。串行 e2prom 選用 catalyst 公司的 cat24wc02，cat24wc02 是一個(gè) 2k 位的 串行 cmos e2prom，內(nèi)部含有 256 個(gè) 8 位字節(jié)。該器件通過(guò) i2c 總線接口進(jìn) 行操作。 日歷/時(shí)鐘芯片選用

24、philips 公司的 pcf8563。pcf8563 是一款低功耗的 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 cmos 實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片，它提供一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)中斷輸出和掉電 檢測(cè)器，所有的地址和數(shù)據(jù)通過(guò) i2c 總線接口串行傳遞。最大總線速度為 400kb/s，每次讀寫數(shù)據(jù)后，內(nèi)嵌的字地址寄存器會(huì)自動(dòng)增加。因此，該器件和 cat24wco2 都掛在 i2c 總線上。 電壓檢測(cè)器件選用 holtek 公司的 ht7050。ht7050 是 ht70xx 系列中 檢測(cè)電壓為 5v 的三端口低電壓檢測(cè)器。ht70xx 系列是采用 coms 技術(shù)實(shí)現(xiàn) 的三端口低電壓檢測(cè)器，檢測(cè)器由

25、 4 部分組成:高精度低功耗的標(biāo)準(zhǔn)電壓源、比 較器、滯后電路、輸出驅(qū)動(dòng)。 電控鎖由直流電機(jī)、控制直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的電路和減速機(jī)構(gòu)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)控 制鎖桿的伸出和收回兩個(gè)動(dòng)作，從而達(dá)到控制門的開關(guān)。 2.2 主控芯片硬件設(shè)計(jì)主控芯片硬件設(shè)計(jì) 2.2.12.2.1 at89c52at89c52 介紹介紹4 4 at89c52 是 51 單片機(jī)系列的一個(gè)型號(hào)，它是 atmel 公司生產(chǎn)的。 at89c52 是一個(gè)低電壓，高性能 cmos 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可 反復(fù)擦寫的 flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram）， 器件采用 atmel 公司的

26、高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) mcs-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 at89c52 單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。 at89c52 有 40 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口，3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工串行通信口，2 個(gè)讀寫 口，at89c52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,但不可以在線編程(s 系列的才支持 在線編程)。其將通用的微處理器和 flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦 寫的 flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。 at89c52 有 pdi

27、p、pqfp/tqfp 及 plcc 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn) 品的需求。 2.2.22.2.2 主要功能特性主要功能特性 兼容 mcs51 指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫(1000 次）flash rom 32 個(gè)雙向 i/o 口 256x8bit 內(nèi)部 ram 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 時(shí)鐘頻率 0-24mhz 2 個(gè)串行中斷 可編程 uart 串行通道 2 個(gè)外部中斷源 共 6 個(gè)中斷源 2 個(gè)讀寫中斷口線 3 級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 2.2.32.2.3 管腳說(shuō)明管腳說(shuō)明 at89c52 如下

28、圖 2.2 所示： 圖 2.2 at89c52 管腳圖 1）p0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 i/o 口， 即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) ttl 邏輯門電路，對(duì)端口 p0 寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。 在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時(shí)，p0 口 接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 2）p1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口， p1 的輸出緩沖

29、級(jí)可驅(qū) 動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) ttl 邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上 拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在 上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(iil)。 與 at89c51 不同之處是，p1.0 和 p1.1 還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器 2 的 外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和輸入（p1.1/t2ex），flash 編程和程序校驗(yàn)期間， p1 接收低 8 位地址。 3）p2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū) 動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) ttl 邏輯門電路。對(duì)端口 p2 寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的 上

30、拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存 在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(iil)。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 movx dptr 指令）時(shí)，p2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn) 8 位地址的外 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 movx ri 指令）時(shí)，p2 口輸出 p2 鎖存器的內(nèi)容。 flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，p2 亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 4）p3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口。p3 口輸出緩沖級(jí)可 驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) ttl 邏輯門電路。對(duì) p3 口寫入“1”時(shí)，它們被 內(nèi)

31、部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的 p3 口將用上拉電 阻輸出電流（iil）。 p3 口除了作為一般的 i/o 口線外，更重要的用途是它的第二功能。 p3 口還接收一些用于 flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 5）rst 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，rst 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電 平將使單片機(jī)復(fù)位。 6）ale/prog 當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale（地址鎖存允 許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下，ale 仍以時(shí)鐘振蕩 頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要 注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)

32、將跳過(guò)一個(gè) ale 脈沖。 7）psen 程序儲(chǔ)存允許（psen）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)， 當(dāng) at89c52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 psen 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次 psen 信號(hào)。 8）ea/vpp 外部訪問(wèn)允許。欲使 cpu 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，ea 端必須 保持低電平（接地） 。 9） xtal1 振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 10）xtal2 振蕩器反相放大器的輸出端。 11）vdd 電源+5v。 12）vss gnd 接地。 13）特殊

33、功能寄存器如表 2-3 所示： 表 2-3 特殊功能寄存器表 2.2.42.2.4 主控芯片模塊設(shè)計(jì)主控芯片模塊設(shè)計(jì)10 10 at89c52 作為此次門禁系統(tǒng)開發(fā)的處理器的核心部件是非常重要的，通過(guò) 圖 2.4 可知：通過(guò)鍵盤，讀卡器模塊的連接完成對(duì)其輸入的功能，而 lcd 顯示 器以及指紋識(shí)別模塊的連接則完成了 at89c52 處理后的信息輸出的功能，來(lái)完 成系統(tǒng)的輸入以及輸出的功能。 引腳號(hào)第二功能 p3.0rxd p3.1txd p3.2外部中斷 0 p3.3外部中斷 0 p3.4t0 p3.5t1 p3.6wr p3.7rd 微控器 at89c 52 lcm max603 sm-60

34、 采集頭 max232 鍵盤 電控鎖門 電壓檢測(cè) pcf8563 24wc02 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 2.4 系統(tǒng)硬件功能示意圖 本次系統(tǒng)中，p1.0-p1.7 完成與鍵盤的 4*4 的按鍵來(lái)識(shí)別并確認(rèn)鍵盤的信號(hào)； p0.0-p0.7 和 p2.5-p2.7 作為 lcd 液晶顯示器模塊的控制及顯示；p3.0-p3.1 用于 指紋識(shí)別模塊；p2.0-p2.3 則對(duì)應(yīng)開關(guān)門控制。p3.5-p3.6 對(duì)應(yīng)時(shí)鐘/日歷芯片。 2.3 指紋識(shí)別模塊的硬件設(shè)計(jì)指紋識(shí)別模塊的硬件設(shè)計(jì)6 2.3.12.3.1 指紋識(shí)別模塊指紋識(shí)別模塊 sm-60 系列光學(xué)頭指紋識(shí)別模塊是杭州中正公

35、司的產(chǎn)品。由高性能 dsp 處 理器和 flash 等芯片構(gòu)成，具有指紋圖像處理、模板提取、模板匹配、指紋 搜索和模板存儲(chǔ)等項(xiàng)功能。指紋適應(yīng)性強(qiáng)；價(jià)格低廉；算法性能優(yōu)異；轉(zhuǎn)換靈 活；簡(jiǎn)單易用方便擴(kuò)充；低功耗；以及靈活設(shè)置安全等級(jí)等諸多優(yōu)點(diǎn)。 1、sm-60 技術(shù)參數(shù)如表 2-5 所示： 表 2-5 sm-60 技術(shù)參數(shù)表 2、sm-60 工作方式: 根據(jù)不同開發(fā)任務(wù)和應(yīng)用要求，模塊分為“獨(dú)立”和“命令”兩種工作模 式。 1）獨(dú)立工作模式 模塊不需要 pc 機(jī)或上位機(jī)的控制，自己就能完成指紋錄入，生成模板， 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 模板存儲(chǔ)，指紋比對(duì)，指紋搜索等功能。 2

36、） 命令工作模式 模塊在 pc 機(jī)或上位機(jī)的控制下，通過(guò)各種指令的組合實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜，更具 個(gè)性化的功。這兩種工作模式的設(shè)定是通過(guò)主板上的一組撥碼開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 撥碼開關(guān): 撥碼開關(guān) s1 有兩個(gè)作用:其一，設(shè)定命令工作模式;其二，在設(shè)定獨(dú)立工作 模式狀態(tài)前提下，通過(guò)位置的不同組合，指使模塊進(jìn)行指紋登錄、刪除、搜索 等處理。開關(guān)“on”代表邏輯“0 。撥碼開關(guān)功能表如表 2-6 所示： 表 2-6 撥碼開關(guān)功能表 pin2pin1所設(shè)定的工作模式開關(guān)功能 11命令工作模式設(shè)定命令工作模式 00獨(dú)立工作模式刪除指紋 01獨(dú)立工作模式登陸指紋 10獨(dú)立工作模式指紋搜索 2.3.22.3.2 電平信號(hào)轉(zhuǎn)

37、換電平信號(hào)轉(zhuǎn)換 eia 與 ttl 轉(zhuǎn)換:eia 是用正負(fù)電壓來(lái)表示邏輯狀態(tài)，與 ttl 以高低電平 表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的 ttl 器件連 接，必須在 eia 與 ttl 電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的 方法可用集成電路轉(zhuǎn)換器件，如 mc1488,sn75150 芯片可完成 ttl 電平到 eia 電平的轉(zhuǎn)換，而 mc1489, sn75154 可實(shí)現(xiàn) eia 電平到 ttl 電平的轉(zhuǎn)換。 max232 芯片可完成 ttl-eia 向電平轉(zhuǎn)換。 maxim 公司生產(chǎn)的芯片 max232，是一個(gè)低功耗、5v 供電、雙路的 ttl 電平與 r

38、s-232 電平轉(zhuǎn)換芯片，因?yàn)樗鈬骷伲瑧?yīng)用電路簡(jiǎn)單，功耗低，所 以選用它進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。在此使用的集成電平轉(zhuǎn)換芯片 max232 為 rs -232c / ttl 電平轉(zhuǎn)換芯片。它只使用單+5v 為其工作，配接 4 個(gè)電解電容即可完成 rs -232 電平與 ttl 電平之間的轉(zhuǎn)換。 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 max232 管腳圖及內(nèi)部電路如圖 2.7 所示： 圖 2.7 max232 管腳圖及內(nèi)部電路圖 2.3.32.3.3 穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器13 13 從上面可知，指紋識(shí)別獨(dú)立模塊 sm-60 工作電壓為 5v 、200mv，電流為 200ma、但是該系統(tǒng)是電池供電，電

39、壓隨著電池的消耗會(huì)下降，并且指紋識(shí)別 獨(dú)立模塊 sm-60 的靜態(tài)(或空閑)電流太大，不能長(zhǎng)時(shí)間處于空閑狀態(tài)，必須在 不使用的時(shí)候?qū)⑵潢P(guān)斷，所以，給指紋識(shí)別獨(dú)立模塊供電的電源要求穩(wěn)壓和可 關(guān)斷。 低壓差線性穩(wěn)壓器 max603 作為穩(wěn)壓器，具有低的降落電壓和電源電流 (與輸出電流無(wú)關(guān))，它比通常的雙極型穩(wěn)壓器有更寬的工作范圍。它的輸入電 壓范圍為 2.7v 至 11.5v，穩(wěn)壓輸出電壓 5v，輸出電流 500ma 時(shí)壓降為 320mv，穩(wěn)壓器的輸出電壓有折返電流限制和熱過(guò)載線路保護(hù)，靜態(tài)電流典型 值 15ua，最大值 35ua，max603 對(duì)電池的消耗非常低。這種低壓差線性穩(wěn)壓 器在輕負(fù)載時(shí)

40、具有節(jié)省電池的特性，在重負(fù)載時(shí)仍能提供低的降落電壓。 其主要性能: 1）雙模式工作，固定或 1.25v 至 11v 可調(diào)輸出 2）7v 至 11.5v 大輸入電壓范圍 3）最大輸出電流 500ma 4）典型 15ua 靜態(tài)電流 5）最大 3ua 靜態(tài)電流(關(guān)斷方式) 6）輸出過(guò)流限制 7）反向電流保護(hù) 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 8）高功率 8 腳小型封裝 max603 引腳圖如圖 2.8 所示： 圖 2.8 max603 引腳圖 引腳名稱如表 2-9 所示: 表 2-9 max603 引腳名稱表 引腳符號(hào)功能 1in電源電壓輸入 2.3.6.7gnd地，散熱 4/off關(guān)

41、斷 5set設(shè)置電壓輸出 8out穩(wěn)壓輸出 應(yīng)用 max603 輸出 5v 電壓的應(yīng)用電路如圖 2.10 所示: 圖 2.10 max603 輸出 5v 電壓的應(yīng)用電路圖 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 2.3.42.3.4 數(shù)據(jù)接收設(shè)置數(shù)據(jù)接收設(shè)置 微控器 at89c52 內(nèi)部有一個(gè)全雙工的串行接口，有兩個(gè)獨(dú)立的接收、發(fā)送 緩沖器，可同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出，接收緩沖器 只能讀出不能寫入，兩個(gè)緩沖器占用一個(gè)地址，只用讀、寫指令加以區(qū)分。串 行口也有接收緩沖器，即從接收緩沖器中讀出前一個(gè)已收到的字節(jié)前，能開始 接收第二個(gè)字節(jié)。然而，如果在第二個(gè)字節(jié)已接收完

42、畢時(shí)，第一個(gè)字節(jié)還沒(méi)有 讀出，則將丟失其中一個(gè)字節(jié)。 微控器 at89c52 有四種工作模式。串口的控制寄存器共有兩個(gè)，即特殊功 能寄存器 scon 和 pcon，scon 中的 smo 和 sm1 兩位控制串行口的工作方 式。微控器 at89c52 發(fā)出指令，通過(guò) max232 將 ttl 轉(zhuǎn)換 eia 標(biāo)準(zhǔn)，然后控 制指紋識(shí)別獨(dú)立模塊 sm-60;指紋識(shí)別獨(dú)立模塊 sm-60 返回的信息再通過(guò) max232 將 eia 轉(zhuǎn)換 ttl 標(biāo)準(zhǔn)，微控器 at89c52 再對(duì)返回的信息進(jìn)行分析。 指紋模塊總體連接如圖 2.11 所示： 圖 2.11 指紋模塊總體連接示意圖 2.4 lcd 液晶顯示

43、器模塊硬件設(shè)計(jì)液晶顯示器模塊硬件設(shè)計(jì)12 2.4.12.4.1 lcdlcd 模塊模塊 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 lcd 元件 smc1601a 的外形如圖 2.12 所示，它有 16 根信號(hào)接口線。 smc1601a 是標(biāo)準(zhǔn)西文字符型液晶顯示模塊，5x7 點(diǎn)陣字符顯示位，顯示 16*1 個(gè)字符，工作電壓為 4.5v-5.5v，工作電流 2.0ma(5.0v)，并行接口方式。 圖 2.12 smc1601a 的外形圖 引腳說(shuō)明如表 2-13 所示： 表 2-13 smc1601a 的引腳說(shuō)明表 2.4.22.4.2 接口電路設(shè)計(jì)接口電路設(shè)計(jì) 利用 p0 作為數(shù)據(jù)口，p2.

44、7、p2.6、p2.5 作為使能信號(hào)、讀/寫選擇端、數(shù)據(jù) /命令選擇端控制口，模擬讀寫操作時(shí)序，控制液晶顯示器 smc1601a 的顯示。 三極管 pnp 用來(lái)控制液晶顯示器 smc16o1a 的電源，由 p2.0 來(lái)控制，p2.0 置 高，三極管截止，停止給液晶顯示器供電，p2.0 置低，三極管導(dǎo)通，液晶顯示 器上電，開始對(duì)其讀寫控制。電位器 r 用來(lái)調(diào)節(jié)液晶顯示偏壓值，來(lái)調(diào)節(jié)字符 的顯示亮暗。 接口電路如下圖 2.14 所示： 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 2.14 lcd 接口電路圖 2.5 時(shí)鐘時(shí)鐘/日歷芯片模塊硬件設(shè)計(jì)日歷芯片模塊硬件設(shè)計(jì)8 2.5.12.5.1

45、 時(shí)鐘時(shí)鐘/ /日歷芯片元器件日歷芯片元器件 pcf8563 是一款低功耗的 cmos 實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷芯片，如圖 2.15 所示，它 提供一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)中斷輸出和掉電檢測(cè)器，所有的地址和數(shù)據(jù)通 過(guò) i2c 總線接口串行傳遞。最大總線速度為 400kbits/s，每次讀寫數(shù)據(jù)后，內(nèi)嵌 的字地址寄存器會(huì)自動(dòng)增加。 圖 2.15 pcf8563 管腳圖 主要特性: 1）低工作電流典型值為0.25 a; 2）大工作電壓范圍1.0v- 5.5v; 3）低休眠電流典型值為0.25 a(vdd=3.0v,tamb=25 ); 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 4）400khz 的i2

46、c總線接口vdd=1.8- 5.5v 時(shí); 5）可編程時(shí)鐘輸出頻率為32.768hz 、1024hz、 32hz 、1hz; 6）報(bào)警和定時(shí)器; 7）內(nèi)部集成的振蕩器電容片內(nèi)電源復(fù)位功能掉電檢測(cè)器; 8）i2c總線從地址：讀0a3h ，寫0a2h; 9）開漏中斷引腳; pcf8563有16個(gè)8位寄存器:一個(gè)可自動(dòng)增量地地址寄存器，一個(gè)內(nèi)置的振蕩 器，一個(gè)分頻器(用于給實(shí)時(shí)時(shí)鐘rtc提供源時(shí)鐘)，一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一 個(gè)定時(shí)器，一個(gè)報(bào)警器，一個(gè)掉電檢測(cè)器和一個(gè)400khz i2c總線接口。 所有16個(gè)寄存器設(shè)計(jì)成可尋址的8位并行寄存器，但不是所有位都有用。前 兩個(gè)寄存器用于控制寄存器和狀態(tài)寄存

47、器，內(nèi)存地址02h-08h用于時(shí)鐘計(jì)數(shù)器 (秒-年計(jì)數(shù)器)，地址09h-0ch用于報(bào)警寄存器(定義報(bào)警條件)，地址0dh控制 clockout管腳的輸出頻率，地址0eh和0fh分別用于定時(shí)器控制寄存器和定 時(shí)器寄存器。秒、分鐘、小時(shí)、日、月、年、分鐘報(bào)警、小時(shí)報(bào)警、日?qǐng)?bào)警寄 存器，編碼格式為bcd碼，星期和星期報(bào)警寄存器不以bcd格式編碼。 引腳圖如表2-16所示： 表2-16 pcf8563引腳功能表 符號(hào)管腳號(hào)描述 osci1振蕩器輸入 osco2振蕩器輸出 /int3中斷輸出 vss4地 sda5串行數(shù)據(jù)i/o scl6串行時(shí)鐘輸入 clkout7時(shí)鐘輸出 vdd8正電源 寄存器格式如表

48、2-17所示： 表2-17 pcf8563寄存器格式表 地址名稱bit7bit 6 bit5bit4bit3bit2bit1bit0 02h秒vl00-59bcd 03h分鐘00-59bcd 04h小時(shí)00-59bcd 05h日01-31bcd 06h星期0-6 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 07h月c01-12bcd 08h年00-59bcd 09h分鐘報(bào)警ae00-59bcd 0ah小時(shí)報(bào)警ae00-23bcd 0bh日?qǐng)?bào)警ae00-31bcd 0ch星期報(bào)警ae0-6 2.5.22.5.2 接口電路設(shè)計(jì)接口電路設(shè)計(jì) at89c52 和 pcf8563 的地址和數(shù)據(jù)都是通

49、過(guò) i2c 總線接口串行傳遞，用 i2c 總線傳遞數(shù)據(jù)前，接收的設(shè)備應(yīng)先標(biāo)明地址，在 i2c 總線起動(dòng)后，這個(gè)地址 與第一個(gè)傳送字節(jié)一起被傳送。主器件通過(guò)發(fā)送起始信號(hào)起動(dòng)發(fā)送過(guò)程，然后 發(fā)送它所要尋址的從器件的地址。8 位從器件地址的高 4 位固定為 1010，接下 來(lái)的 3 位為器件的地址位。從器件 8 位地址的最低位，作為讀寫控制位， “1”表 示對(duì)從器件進(jìn)行讀操作， “0”表示對(duì)此器件進(jìn)行寫操作。 pcf8563 的 i2c 總線從地址為:讀:0a3h;寫:0a2h。 由于 at89c52 沒(méi)有 i2c 總線通訊接口，因此用普通的 i/0 口模擬 i2c 通訊。 接口電路如圖 2.18

50、所示： 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 2.18 時(shí)鐘/日歷模塊電路 2.6 e2prom的讀寫程序模塊硬件設(shè)計(jì)的讀寫程序模塊硬件設(shè)計(jì) 2.6.12.6.1 元器件參數(shù)元器件參數(shù) cat24wc02 如圖 2.19 可知是一個(gè) 2k 位串行 cmose，內(nèi)部含有 256 個(gè) 8 位字節(jié)，cat24wc02 有一個(gè) 16 字節(jié)頁(yè)寫緩沖器，該器件通過(guò) i2c 總線接口進(jìn) 行操作，有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。 主要特性: 1）與 400kh i2c 總線兼容 2）1.8 到 6.0 伏工作電壓范圍 3）低功耗 cmos 技術(shù) 4）寫保護(hù)功能:當(dāng) wp 為高電平時(shí)進(jìn)入寫 5）保護(hù)狀態(tài)

51、6）頁(yè)寫緩沖器 7）100 萬(wàn)編程/擦除周期,可保存數(shù)據(jù) 100 年 圖 2.19 cat24wc02 管腳圖 表 2-20 cat24wc02 管教功能表 管腳名稱功能 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 a0、a1、a2器件地址選擇 sda串行數(shù)據(jù)/地址 sla串行時(shí)鐘 wp寫保護(hù) vcc+1.8v-+6.0v 工作電壓 vss接地 2.6.22.6.2 元器件工作分配元器件工作分配 cat24wc02 是一個(gè) 2k 位串行 cmose，內(nèi)部含有 256 個(gè) 8 位字節(jié)。它里面存 儲(chǔ)密碼、占用/空閑 id 號(hào)、開門記錄緩沖區(qū)、10 條開門記錄，禁止開門的時(shí)間。 對(duì)應(yīng)空間分配表如

52、表 2-21： 表 2-21 cat24wc02 對(duì)應(yīng)空間分配表 名稱地址 密碼05h-09h 占用/空閑 id 號(hào)0ah-16h 開門記錄緩沖區(qū)18h-1ch 開門記錄 120h-24h 開門記錄 228h-2ch 開門記錄 330h-3ch 開門記錄 438h-3ch 開門記錄 540h-44h 開門記錄 648h-4ch 開門記錄 750h-54h 開門記錄 858h-5ch 2.6.32.6.3 接口電路設(shè)計(jì)接口電路設(shè)計(jì) cat24wc02 的地址和數(shù)據(jù)是通過(guò) i2c 總線接口串行傳遞，用 i2c 總線傳遞 數(shù)據(jù)前，接收的設(shè)備應(yīng)先標(biāo)明地址，在 i2c 總線起動(dòng)后，這個(gè)地址與第一個(gè)傳 送

53、字節(jié)一起被傳送。主器件通過(guò)發(fā)送起始信號(hào)起動(dòng)發(fā)送過(guò)程，然后發(fā)送它所要 尋址的從器件的地址。8 位從器件地址的高 4 位固定為 1010，接下來(lái)的 3 位為 器件的地址位。從器件 8 位地址的最低位，作為讀寫控制位， “1”表示對(duì)從器件 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 進(jìn)行讀操作， “0”表示對(duì)此器件進(jìn)行寫操作。 cat24wc02 的地址由 a0、a1 和 a2 決定。 將 cat24wc02 的 a0、a1 和 a2 管腳接地，這樣。cat24wc02 的從地 址為:讀:0a1h;寫:0a0h。如果將 wp 管腳連接到 vcc，所有的內(nèi)容都被寫保護(hù) (只能讀)，所以，wp 管腳

54、連接到 vss 或懸空，這樣才能允許器件進(jìn)行正常的讀 /寫操作。 由于 at89c52 沒(méi)有 i2c 總線通訊接口，因此用普通的 i/0 口模擬 i2c 通訊。 接口電路如圖 2.22 所示： 圖 2.22 e2prom 的讀寫程序模塊硬件接口電路圖 2.7 鍵盤輸入模塊的硬件設(shè)計(jì)鍵盤輸入模塊的硬件設(shè)計(jì)10 鍵盤上的按鍵和液晶顯示器組成人機(jī)界面，按鍵包括“0”-“9”鍵以及 “菜單”鍵、 “下一行”鍵、 “上一行”鍵、 “確定”鍵、 “取消”鍵、 “開/關(guān)門” 鍵。日常開/關(guān)門操作只需要“開/關(guān)門”鍵就可以完成，不需要其他鍵。而錄入 指紋、刪除指紋、瀏覽開門記錄、設(shè)置時(shí)間、設(shè)置密碼、應(yīng)急密碼開

55、門等操作 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 時(shí)，需要結(jié)合屏幕提示，按其余鍵來(lái)完成操作。但是在錄入指紋、刪除指紋、 瀏覽開門記錄、設(shè)置時(shí)間、設(shè)置密碼、應(yīng)急密碼開門等操作時(shí)，都要先按“菜 單”鍵后，再選擇各個(gè)功能，進(jìn)行操作。所以，所有的操作，都必須先按“菜 單”鍵或者“開/關(guān)門”鍵。 在平時(shí)系統(tǒng)不需要工作時(shí)，微控器 at89c52 處于“掉電”狀態(tài)，以節(jié)省 電能。當(dāng)需要工作時(shí)，必須把單片機(jī)微控器 at89c52“喚醒” 。微控器 at89c52 可用軟件實(shí)現(xiàn)掉電模式。硬件復(fù)位或外部中斷均可結(jié)束掉電模式。因 此，可將“菜單”鍵所在列的口線和“開/關(guān)門”鍵與兩個(gè)外部中斷口相連。當(dāng) 按下“

56、菜單”鍵和“開/關(guān)門”鍵時(shí)，產(chǎn)生中斷，喚醒微控器 at89c52，完成相 應(yīng)的操作。 4*4 矩陣鍵盤，采用 p1 口的 p1.0、p1.1、p1.2、p1.3 口提供行線， p1.4、p1.5、p1.6、p1.7 口提供列線，列線通過(guò)上拉電阻接到+5v 上，平時(shí)無(wú)鍵 動(dòng)作時(shí)，列線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，列線電平狀態(tài)將由與列線 相連的行線決定。行線電平如果為低，則列線電平為低;行線電平如果為高，則 列線電平為高。由于矩陣鍵盤中千行、列線為多鍵公用，各個(gè)按鍵均影響該鍵 所在行和列的電平。矩陣鍵盤按鍵的識(shí)別方法:第一步，識(shí)別有無(wú)鍵按下，讓所 有的行線均置為低電平，檢查各列線電平有無(wú)變化，

57、如果有變化，則說(shuō)明有鍵 被按下，如果沒(méi)有變化，則說(shuō)明無(wú)鍵被按下。第二步，如果有鍵按下，識(shí)別具 體的按鍵，逐行置低電平，其余各行置高電平，檢查各列線電平的變化，如果 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 某列 電平 由高 電平 變?yōu)?低電 平， 則可 確定 此行 此列 交叉 點(diǎn)處 的按 鍵被 按下。 在編程的過(guò)程中，要考慮按鍵抖動(dòng)的影響，可以采用軟件延時(shí)的方法進(jìn)行消抖 處理。 鍵盤電路和與微控器 at89c52 的接口如圖 2.23 所示: 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 2.23 鍵盤輸入模塊硬件連接圖 2.8 電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路設(shè)計(jì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路設(shè)計(jì) 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制

58、電路如圖 2.24 所示實(shí)際上就是開關(guān)門控制電路，電機(jī)正轉(zhuǎn)， 經(jīng)過(guò)減速器減速，再由機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，伸出鎖桿，完成上鎖動(dòng)作; 反之，電機(jī)反轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)減速器減速，再由機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，縮回鎖 桿，完成開鎖動(dòng)作。鎖桿有一定的行程，所以需要判斷是否到位。通常采用行 程開關(guān)的方法，判斷是否到位。另外，我們知道電機(jī)在遇到大力矩或者被制動(dòng) 時(shí)，線圈里的電流會(huì)很快增大，因此，我們可以通過(guò)判斷流過(guò)電機(jī)線圈里電流 的方法來(lái)判斷是否到位。: 當(dāng) p2.1 和 p2.2 都置高時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng):當(dāng) p2.1 置低 p2.2 置高時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)， 電流流向:vcc-q1motor-q3-r7-gnd;當(dāng) p

59、2.l 置高，p2.2 置低時(shí)，電機(jī)反 轉(zhuǎn)，電流流向:vccqlmotor-q4-r7-gnd;p2.1 和 p2.2 不能同時(shí)置低。 當(dāng)鎖桿到位，電機(jī)被制動(dòng)，電機(jī)線圈電流急劇增大，q7 的基極電壓增大，使得 q7 導(dǎo)通，p2.3 的電平由高變低，通過(guò)檢測(cè) p2.3 口可以判斷鎖桿是否到位。 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 2.24 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路圖 2.9 緊急復(fù)位電路設(shè)計(jì)緊急復(fù)位電路設(shè)計(jì) 出現(xiàn)意外情況系統(tǒng)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)紊亂，比如串行 e2prom 中的占用/空閑 id 號(hào)與指紋識(shí)別獨(dú)立模塊 sm-60 中的數(shù)據(jù)不符，某些 id 號(hào)就不能錄入指紋，這 時(shí)，可以將串行 e2

60、prom 中的數(shù)據(jù)和指紋識(shí)別獨(dú)立模塊 sm-60 中的數(shù)據(jù)全部清 除，恢復(fù)到開始狀態(tài)。為此，設(shè)計(jì)了一個(gè)“總清”鍵，在上電開始，系統(tǒng)就判斷 該鍵是否閉合，如果閉合，則全部清除串行 e2prom 中的數(shù)據(jù)和指紋識(shí)別獨(dú)立 模塊 sm-60 中的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)。 下圖 2.25 上電復(fù)位電路。在通電的瞬間，在 rc 電路充電過(guò)程中，rst 端 出現(xiàn)正脈沖，從而使單片機(jī)復(fù)位。 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 2.25 復(fù)位電路 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 第三章第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 3.1.13.1.1 系統(tǒng)功