指紋識(shí)別智能鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

指紋識(shí)別智能鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)使用嵌入式技術(shù)，基于STM32單片機(jī)并結(jié)合各類傳感器設(shè)計(jì)一款指紋識(shí)別智能鎖系統(tǒng)。本系統(tǒng)使用模塊化的設(shè)計(jì)思想，整體系統(tǒng)可以分為如下5個(gè)模塊：分別是電源模塊，STM3敦心控制器模塊，指紋識(shí)別傳感器模塊， GSh數(shù)據(jù)通信模塊，舵機(jī)。各個(gè)模塊在核心控制芯片STM32的管理下，協(xié)調(diào)統(tǒng)一完成指紋識(shí)別智能鎖系統(tǒng)的全部功能。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如下圖1所示，核心控制芯片STM32?過(guò)串口連接指紋識(shí)別模塊與GSM通信模塊，蜂鳴器的輸出連接到STM32的內(nèi)部10口上，可以通過(guò)改變10口的輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)蜂鳴器的功能，電源模塊為整個(gè)系供電，下載電路通過(guò)SWD勺方式將編寫(xiě)好的程序燒寫(xiě)到芯片中。圖2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)各部分功能如下：（1）電源模塊：電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電，在整個(gè)系統(tǒng)中，分別有5V（指紋傳感器模塊，GSM通信模塊），3.3V（STM32核心控制器模塊）的電源需求，為了滿足指紋識(shí)別智能鎖系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用外部電源對(duì)整個(gè)系統(tǒng)供電LM2596S-ADI12V5V電源，以滿足系統(tǒng)5V電源的需求，再通過(guò)AMS1117-3.312V外部電源轉(zhuǎn)化成為3.3V3.3V電源的模塊供電。(2)STM32核心控制芯片模塊：該模塊連接各個(gè)傳感器塊，對(duì)各模塊進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)功能。本設(shè)計(jì)使用STM32F103ZET作為核心控制芯片，該單片機(jī)的工作晶振頻率為8MHz此部分電路包括一個(gè)啟動(dòng)方式選擇電路和一個(gè)由電容和電阻構(gòu)成的復(fù)位電路。(3)感器模塊：該模塊由電容式指紋傳感器與片組成，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)指紋圖像的對(duì)比，存儲(chǔ)等系統(tǒng)功能。

指紋識(shí)別傳DSP運(yùn)算芯GSM機(jī)之間的通信。舵機(jī)：該模塊實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)對(duì)滑塊的控制，使得隱藏的鎖芯得以實(shí)現(xiàn)。方案論證本方案論證主要討論在本設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵性器件的型號(hào)的選用，并將選擇芯片與其他同類芯片進(jìn)行比較。在本設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵器件有核心控制器芯片、電源芯片以及指紋識(shí)別傳感器。主控芯片選擇核心控制芯片我們有兩種選擇，一是AT89C51核心控制芯片，二是STM32芯AT89C51芯片我們?cè)?jīng)學(xué)習(xí)過(guò)，但是考慮到該芯片速度太低，該芯片的晶12MHz10口資源過(guò)于少，43210需要設(shè)計(jì)外部ADC5STM32ST公司為了滿足，高性能，低成本，低功耗的嵌入式系統(tǒng)要求而專門設(shè)計(jì)的基于ARMCortex-M332位單片機(jī)芯片，有F101/F102/F103F103系72MHz是同系列中速度最高的。SM32F103ZET片上集成512KBFLASH存儲(chǔ)器，可以滿足視頻傳感器的緩存要求。48KBSRAMJTAG調(diào)試模式和SWD4組串口，81IO口，完全滿足本設(shè)計(jì)STM32F103ZET芯片作為核心控制芯片。電源芯片的選擇電源，是整個(gè)系統(tǒng)的能量來(lái)源，在電路板設(shè)計(jì)過(guò)程中，電源的穩(wěn)定性一定是所有設(shè)計(jì)者優(yōu)先考慮的一件事情，在電子線路板設(shè)計(jì)中，電源的設(shè)計(jì)一定是重中之重，如果要設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)定的電源系統(tǒng)，必須要一個(gè)或者多個(gè)性能穩(wěn)定優(yōu)良的電源芯片作為保證。5V3.3V供電的電源需求，所以需要DCDC9V5V3.3V電源，整個(gè)系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)將在本模塊中為大家詳細(xì)介紹。在工程應(yīng)用中，常見(jiàn)的DCDO電源芯片有以下幾種LM7805LM2596S-AD]AMS1117-3.3,BL8092,我們將分別介紹各個(gè)芯片的優(yōu)缺點(diǎn)，并指明在本設(shè)計(jì)中使用的電源芯片及選取理由。LM7805和LM2596S-ADI芯片都是將外部電源電壓轉(zhuǎn)換成為5V電源電壓的DCDCfe源芯片，三端集成穩(wěn)壓電路LM7805可輸出+5V0.5A的穩(wěn)定電源電壓，LM2596開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出3A的驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。由于本系統(tǒng)中 5V電源電壓需要驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，故LM7805輸出的0.5A驅(qū)動(dòng)電流不能產(chǎn)生足夠的驅(qū)動(dòng)力，故在本系統(tǒng)LM2596S-ADI5VDCD3A,完全可以滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。AMS1117-3.3和BL8092芯片都是將外部電源電壓轉(zhuǎn)換成為3.3V電源電壓的DCDCS片，BL8092是高效率電流同步模式，18V/2.5A降壓轉(zhuǎn)換器。其輸入3.5V18V,0.923V15V,的輸出電流。AMS1117系列可調(diào)和固定穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)用于提供800mA俞出電流和1V輸入到輸出差分。器件的壓差電壓在最大輸出電流下保證最大為

1.3V，在較低的負(fù)載電流下降低。片上微調(diào)將參考電壓調(diào)整為1％。電流限制也被修剪，最小化穩(wěn)壓器和電源電路的過(guò)載條件下的應(yīng)力。

AMS1117器件與其他三端SCSI調(diào)節(jié)器引腳兼容，并采用薄型表面安裝SOT-223TO-252(DPAK塑料封裝。由于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，3.3V電流，AMS1117芯片由于外部電路簡(jiǎn)單，輸出電壓電流穩(wěn)定性高，且成本較低，故AMS117-3.312V3.3V電源的驅(qū)動(dòng)芯片。指紋傳感器的選擇指紋傳感器作為本設(shè)計(jì)的核心傳感器部分，對(duì)于系統(tǒng)的性能有著至關(guān)重要的決定作用,市面上常見(jiàn)的傳感器有兩種,光學(xué)指紋傳感器和半導(dǎo)體式指紋傳感器,在本設(shè)計(jì)中,采用半導(dǎo)體式指紋傳感器,并在下文中詳細(xì)介紹兩種傳感器的優(yōu)缺點(diǎn).光學(xué)指紋傳感器是歷史最久遠(yuǎn),使用最廣泛的一種傳感器技術(shù)，其原理也很簡(jiǎn)單：利用內(nèi)置光源對(duì)放在識(shí)別區(qū)的手指進(jìn)行照射，當(dāng)光線照射在手指表面凹凸不平的線紋上時(shí),由于紋路具有任意性,決定了反射光線的明暗度產(chǎn)生差異，這樣覺(jué)可以采集到指紋的圖片，從而進(jìn)行指紋識(shí)別。半導(dǎo)體試指紋傳感器是最近新開(kāi)發(fā)出來(lái)的指紋識(shí)別技術(shù)，現(xiàn)在市面上有的只能手機(jī)中使用的指紋識(shí)別均使用這種指紋傳感器，無(wú)論是電感式還是電容式，當(dāng)手指放到由萬(wàn)千半導(dǎo)體集成的“平面”上時(shí)，由于手指表面凹凸不平，手指哥哥部分與接觸平板的距離大小不一樣，形成的電容（電感）數(shù)值也就不一樣，傳感器將采集到不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，就完成了對(duì)指紋的采集。由于光學(xué)指紋傳