物聯(lián)網(wǎng)工程-基于51單片機(jī)的智能門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

基于51單片機(jī)的智能門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)摘要：如今隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，基本上市面的電子商業(yè)產(chǎn)品被要求為既要體積輕微量小，又要能夠被讓人們?nèi)菀讛y帶。這些標(biāo)準(zhǔn)，成為了電子商用產(chǎn)品未來(lái)的主要發(fā)展方向，所以我們會(huì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)今社會(huì)越來(lái)越方便，處理起事情來(lái)越來(lái)越快速高效。安全問(wèn)題又是人們現(xiàn)代居民最關(guān)心的問(wèn)題，可以用鑰匙開(kāi)的拴式門(mén)鎖既不安全，也很麻煩，所以人們對(duì)門(mén)鎖的要求也越來(lái)越高。人們真正想要的是一個(gè)既要安全防盜，又要使用方便的智能門(mén)禁系統(tǒng)的積極性。本次課題設(shè)計(jì)的是一款既可以用指紋模塊進(jìn)行指紋的權(quán)限的識(shí)別檢測(cè)和驗(yàn)證來(lái)做出開(kāi)鎖的操作，也可以用IC無(wú)線射頻卡開(kāi)鎖，可以通過(guò)無(wú)線射頻模塊進(jìn)行IC卡讀取、添加、刪除等操作的基于51單片機(jī)的智能門(mén)禁系統(tǒng)，并通過(guò)液晶顯示器進(jìn)行輸出顯示，然后用繼電器、發(fā)光二極管和電磁鎖進(jìn)行模擬開(kāi)鎖動(dòng)作。關(guān)鍵詞：安全防盜、使用方便、51單片機(jī)、指紋、IC無(wú)線射頻卡DesignandImplementationofIntelligentAccessControlSystemBasedon51SingleChipMicrocomputerAbstract：Today,associo-economicandscientificleapsaremade,essentiallycommerciallyavailablee-commerceproductsarerequiredtobesmallinsizeandeasilyportable.Thesestandardshavebecomethemainfuturedirectionofelectroniccommercialproducts,sowewillfindthattoday'ssocietyisbecomingmoreandmoreconvenient,handlingthingsmoreandmorequicklyandefficiently.Safetyisalsothemostconcernedproblemofmodernresidents,canbeopenedwiththekeychaindoorlockisnotsafe,butalsoverytroublesome,sopeoplearemoreandmoredemandingofdoorlocks.Whatpeoplereallywantistheenthusiasmofanintelligentaccesscontrolsystemthatisbothsafeandsecureandeasytouse.Thisprojectisdesignedtousethefingerprintmoduletoidentifytheauthorityoffingerprintdetectionandverificationtomaketheoperationofunlocking,butalsocanusetheICradiofrequencycardtounlock,canread,add,deleteandotheroperationsthroughtheradiofrequencymoduleICcardintelligentaccesscontrolsystembasedon51singlechipmicrocomputer,andthroughtheliquidcrystaldisplayoutputdisplay,andthenwithrelays,light-emittingdiodesandelectromagneticlocksanalogunlockaction.Keywords：safeandanti-theft，convenient，51singlechipmicrocomputer，loopsandwhorlsonafinger，ICradiofrequencycards.目錄TOC\o"1-3"\h\u1.緒論 11.1.智能門(mén)禁系統(tǒng)的背景分析 11.2.國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀分析 11.3.課題設(shè)計(jì)的研究意義 21.4.系統(tǒng)預(yù)期實(shí)現(xiàn)的基本功能 32.系統(tǒng)方案論證及分析 42.1.系統(tǒng)總體方案選擇 42.2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 42.3.系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)分析 52.3.1.指紋識(shí)別技術(shù) 52.3.2無(wú)線射頻RFID技術(shù) 62.4.系統(tǒng)方案可行性分析 63.門(mén)禁系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 73.1.系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì) 73.2.STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 73.3.系統(tǒng)顯示模塊設(shè)計(jì) 83.4.系統(tǒng)識(shí)別模塊設(shè)計(jì) 93.4.1.指紋識(shí)別模塊設(shè)計(jì) 93.4.2.IC卡射頻模塊設(shè)計(jì) 103.5.系統(tǒng)門(mén)控模塊設(shè)計(jì) 113.5.1.存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì) 113.5.2.電機(jī)開(kāi)鎖模塊設(shè)計(jì) 123.6.按鍵控制模塊設(shè)計(jì) 124.門(mén)禁系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 134.1.系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì) 144.2.STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 144.3.系統(tǒng)顯示模塊子程序設(shè)計(jì) 154.4.系統(tǒng)識(shí)別模塊子程序設(shè)計(jì) 164.4.1.指紋識(shí)別模塊子程序設(shè)計(jì) 164.4.2.IC卡射頻模塊子程序設(shè)計(jì) 174.5.系統(tǒng)門(mén)控模塊子程序設(shè)計(jì) 184.5.1.存儲(chǔ)模塊子程序設(shè)計(jì) 184.5.2.電機(jī)開(kāi)鎖子程序設(shè)計(jì) 194.6.按鍵管理子程序設(shè)計(jì) 205.系統(tǒng)的測(cè)試 225.1.系統(tǒng)測(cè)試的操作流程 225.2.Keil5軟件編譯和程序燒寫(xiě) 225.3.功能模塊測(cè)試 235.3.1.顯示模塊測(cè)試 235.3.2.識(shí)別模塊測(cè)試 245.4.3.門(mén)控模塊測(cè)試 245.5.系統(tǒng)總體測(cè)試 256.結(jié)論 28參考文獻(xiàn)： 29致謝 30PAGEPAGE301.緒論智能門(mén)禁系統(tǒng)在我們的現(xiàn)代日常生活中被廣泛的應(yīng)用，它已經(jīng)完全地融入到了我們?nèi)祟惖纳詈凸ぷ髦?。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能門(mén)禁系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在為止，相關(guān)技術(shù)愈加成熟、安全性也顯著地高，融合了多種現(xiàn)代學(xué)科學(xué)術(shù)方面的技術(shù)內(nèi)容，而且應(yīng)用非常的廣泛，只要是需要人們經(jīng)常走動(dòng)的地方、人員交流密集的地方，而且需要對(duì)這些人們進(jìn)行出入?yún)^(qū)域權(quán)限的管理，就可以應(yīng)用這個(gè)智能門(mén)禁系統(tǒng)。這個(gè)智能門(mén)禁系統(tǒng)，既可以能夠很好地對(duì)這些進(jìn)進(jìn)出出的人群進(jìn)行權(quán)限的管理，防止沒(méi)有合法權(quán)限的非法人員進(jìn)入到這些比較有安全隱患和財(cái)產(chǎn)隱患的重要地方，進(jìn)行違法盜竊的行為，又可以非常好地利用自己獨(dú)有地生物特征和密碼隱私，簡(jiǎn)單而高效地開(kāi)鎖地操作。1.1.智能門(mén)禁系統(tǒng)的背景分析只要是人員交流密集，人員來(lái)往頻繁的地方，就會(huì)有鎖的存在。人心難測(cè)，害人之心不可有防人之心不可無(wú)，所以對(duì)我們來(lái)說(shuō)我們?cè)诖鎯?chǔ)財(cái)產(chǎn)的地方設(shè)置鎖，就是為了避免產(chǎn)生一些不必要的麻煩。防人的目的達(dá)到了，但是我們自己也會(huì)面臨的開(kāi)鎖的事情，我們?nèi)粘Ｉ钪械男枰逆i非常多，因而我們每次出門(mén)時(shí)必須帶的鑰匙也非常多，而且每種鎖芯智只能匹配一種型號(hào)的鑰匙，所以鑰匙的數(shù)量多，種類又多，出入大門(mén)的時(shí)候往往會(huì)因?yàn)檎诣€匙而花費(fèi)大量的時(shí)間。最可怕的是，如果我們的鑰匙一不小心給丟了，我們那就面臨著自己的門(mén)鎖也會(huì)開(kāi)不開(kāi)的尷尬局面，既不方便，又不安全。還有，現(xiàn)今社會(huì)小偷小盜時(shí)常會(huì)發(fā)生，讓人無(wú)法安心，一些猖獗的不法分子還會(huì)利用各種各樣的開(kāi)鎖工具和開(kāi)鎖技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)行開(kāi)鎖盜竊。這些確確實(shí)實(shí)存在的社會(huì)問(wèn)題再一次吸引了人們的注意，為此現(xiàn)在許許多多的商家把目光放到了如何設(shè)計(jì)一個(gè)既要安全可靠，又要使用方便的智能門(mén)禁系統(tǒng)上。1.2.國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀分析如今信息科學(xué)技術(shù)的觀念早已經(jīng)深入人心，人們不再滿足于以前那個(gè)安全性不高，而且使用非常麻煩的老式開(kāi)鎖方式，而是需要一個(gè)既能夠進(jìn)行權(quán)限的管理，安全可靠，人們的財(cái)產(chǎn)安全和生命安全能夠很好的保護(hù)，又可以能夠使用非常方便而且開(kāi)鎖高效的智能門(mén)禁系統(tǒng)?，F(xiàn)今經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展如日中天，各種樓宇大廈相繼建成，門(mén)禁系統(tǒng)作為樓宇的第一把關(guān)和不可缺少的配套設(shè)施，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在辦公室、小區(qū)、大廈、賓館、公共場(chǎng)所等大門(mén)、房間和通道的管理。目前而言，我們的相關(guān)技術(shù)發(fā)展剛剛起步，漸漸趨于成熟，但是比起國(guó)外而言還是有很大的差距，基本上，我們的大部分的技術(shù)都是仿照國(guó)外的技術(shù)，我們自己的技術(shù)專利非常少，有的也只是在國(guó)外的技術(shù)上進(jìn)行升級(jí)更新，但是本質(zhì)上還是套用國(guó)外的那套模板。我們自己的產(chǎn)品主要是購(gòu)買外國(guó)的門(mén)禁系統(tǒng)配件或者核心芯片進(jìn)行重新仿制，進(jìn)行二次軟硬件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，從而轉(zhuǎn)換成為自己的產(chǎn)品，而且生產(chǎn)產(chǎn)品款式單一，研究和開(kāi)發(fā)成本也比較高。國(guó)外對(duì)于智能門(mén)禁系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用比我們要早很多，特別是美國(guó)和歐洲、還有部分亞洲的發(fā)達(dá)國(guó)家等發(fā)達(dá)的資本主義國(guó)家，幾乎掌握和壟斷了其大部分的關(guān)鍵核心技術(shù)。雖然智能門(mén)禁系統(tǒng)的發(fā)展也僅僅只是近些年來(lái)的事情，但是我們相對(duì)來(lái)說(shuō)起步較慢，而且教育水平和教育能力以及實(shí)踐應(yīng)用能力比不上國(guó)外，所以現(xiàn)在來(lái)說(shuō)我們比起國(guó)外來(lái)說(shuō)還是有較大的差距，但是僅僅是時(shí)間上的問(wèn)題，近些年來(lái)國(guó)家大力發(fā)展科學(xué)技術(shù)，引進(jìn)國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀人才，在未來(lái)的某一個(gè)時(shí)間段，我們一定可以擁有屬于我們自己的技術(shù)并走在國(guó)際前列。1.3.課題設(shè)計(jì)的研究意義首先，我的專業(yè)所學(xué)的內(nèi)容與本次課題設(shè)計(jì)所要求的技術(shù)基本相符合，在學(xué)校上課期間也做了許許多多與單片機(jī)相關(guān)的操作實(shí)驗(yàn)，所以做起類似的課題設(shè)計(jì)來(lái)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較有經(jīng)驗(yàn)，操作起來(lái)也是更加熟悉。其次，單片機(jī)在最近幾年來(lái)的發(fā)展有目共睹，許許多多的商業(yè)電子產(chǎn)品都是在51單片機(jī)的板子去應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的，它結(jié)合許許多多的技術(shù)為一體，性價(jià)比高，使用廣泛，技術(shù)成熟，在一定程度上影響人們對(duì)選擇和消費(fèi)生活的方式，即是更加的智能化。無(wú)限射頻IC卡技術(shù)在最近幾年來(lái)得到了飛躍式的發(fā)展，與其技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用在現(xiàn)在已經(jīng)非常普遍了，主要應(yīng)用在商業(yè)交易和樓宇等領(lǐng)域。指紋識(shí)別技術(shù)，現(xiàn)在也日趨成熟，被越來(lái)越多的應(yīng)用到如手機(jī)等智能產(chǎn)品上邊?？梢哉f(shuō)以后應(yīng)用無(wú)線射頻技術(shù)和指紋識(shí)別技術(shù)會(huì)越來(lái)越頻繁，所以我們?cè)诒敬蔚恼n題設(shè)計(jì)中選擇了利用單片機(jī)，進(jìn)行可以輸入密碼開(kāi)鎖、射頻IC卡開(kāi)鎖、指紋識(shí)別開(kāi)鎖作為智能門(mén)禁系統(tǒng)的基本功能，順應(yīng)了時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展潮流。1.4.系統(tǒng)預(yù)期實(shí)現(xiàn)的基本功能智能門(mén)禁系統(tǒng)在啟動(dòng)后，在顯示器上能夠顯示相應(yīng)的指示內(nèi)容和可進(jìn)行的操作，我們可以通過(guò)輸入密碼來(lái)進(jìn)行開(kāi)鎖，當(dāng)密碼輸入正確的時(shí)候指示燈會(huì)亮起且電磁鎖打開(kāi)，而密碼輸入錯(cuò)誤的時(shí)候會(huì)在液晶上顯示錯(cuò)誤，指示燈和電磁鎖不作反應(yīng)。同樣，我們也可以通過(guò)指紋和IC卡進(jìn)行開(kāi)鎖，當(dāng)指紋信息和IC卡信息不正確的時(shí)候也會(huì)在液晶上顯示。我們可以進(jìn)入系統(tǒng)的設(shè)置模式對(duì)權(quán)限的合法性進(jìn)行設(shè)置，可以進(jìn)行密碼的修改，指紋信息的添加、刪除和清空，IC卡的添加和刪除的操作等等這些基本功能的實(shí)現(xiàn)。2.系統(tǒng)方案論證及分析2.1.系統(tǒng)總體方案選擇在本次的課題設(shè)計(jì)中有多種方案可以給我們提供選擇，例如，我們可以采用數(shù)字電路進(jìn)行控制，使用四組2輸入端與非門(mén)的74LS112芯片，一共設(shè)置了九個(gè)按鍵可供用戶輸入，但是真正有效的按鍵只有四個(gè)。但是這個(gè)芯片系統(tǒng)有很大的局限性，當(dāng)用戶輸入密碼的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，超過(guò)10秒（也可設(shè)置20秒），系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，且連續(xù)報(bào)警三次后，鍵盤(pán)會(huì)被鎖死；而且輸入密碼時(shí)如果不小心按到無(wú)效鍵時(shí)，會(huì)清空并重新輸入密碼。所以該設(shè)計(jì)方案雖然簡(jiǎn)單，但是控制系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)單、靈活度和準(zhǔn)確性較差，故而不采用。而STC51系列的單片機(jī)在性能、功耗、存儲(chǔ)、中斷和優(yōu)先級(jí)、定/計(jì)時(shí)、運(yùn)行速度、I/O口、串行接口等方面都有著很大的優(yōu)勢(shì)，性價(jià)比高，且在我們平時(shí)的學(xué)習(xí)中，實(shí)驗(yàn)課上接觸最多的便是51單片機(jī)系列的芯片，所以對(duì)它們操作起來(lái)也是相對(duì)得心應(yīng)手。最為主要的是，我們所選用的STC89C52單片機(jī)可供我們選擇的引腳功能較多，基本上可以很好的滿足我們本次課題設(shè)計(jì)功能的需求。基于這些因素，所以在本次設(shè)計(jì)中，我們選擇采用了STC89C52單片機(jī)芯片。2.2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)我們本次課題設(shè)計(jì)是使用指紋識(shí)別+無(wú)線射頻IC卡+密碼進(jìn)行開(kāi)鎖的智能門(mén)禁系統(tǒng)。本次課題設(shè)計(jì)我們采用系統(tǒng)核心控制部分是51單片機(jī)系列的STC89C52芯片控制器，結(jié)合外圍電路，如系統(tǒng)門(mén)控模塊電路、系統(tǒng)顯示模塊電路、系統(tǒng)識(shí)別模塊電路和按鍵控制模塊電路等等，并把這些電路集合在一起，相互連接，組成整個(gè)系統(tǒng)的電路。這就是我們本次課題選擇中所想設(shè)計(jì)的智能門(mén)禁系統(tǒng)。該智能系統(tǒng)除了基本的輸出顯示之外，還應(yīng)該有三種不同的開(kāi)鎖方式。第一，物品們可以進(jìn)行用按鍵密碼輸入開(kāi)鎖。輸入正確的密碼后系統(tǒng)才會(huì)將電磁門(mén)鎖打開(kāi)，如果密碼輸入錯(cuò)誤，系統(tǒng)會(huì)在顯示器上輸出顯示密碼錯(cuò)誤提示。而且如果密碼連續(xù)輸入錯(cuò)誤三次將會(huì)自動(dòng)報(bào)警，然后將整個(gè)系統(tǒng)鎖死，不能進(jìn)行其他任何操作。密碼是可以由用戶自己修改重新設(shè)置，但是用戶要先進(jìn)入設(shè)置模式。我們?cè)谛薷拿艽a的時(shí)候需要輸入修改前的舊密碼，并且再輸入新密碼的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)提示我們?cè)俅屋斎胄碌拿艽a。再次輸入新密碼后按下確定鍵便設(shè)置成功。指紋識(shí)別開(kāi)鎖。開(kāi)機(jī)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作后，指紋模塊的光學(xué)探測(cè)頭會(huì)處于工作狀態(tài)，進(jìn)行指紋的識(shí)別。當(dāng)檢測(cè)到有合法權(quán)限的指紋錄入的時(shí)候，指示燈會(huì)亮起，電磁鎖打開(kāi)，系統(tǒng)的液晶顯示器上會(huì)顯示相應(yīng)指紋的編號(hào)；當(dāng)檢測(cè)到非法權(quán)限的指紋錄入的時(shí)候，指示燈和電磁鎖不做任何反應(yīng)，液晶顯示器上則會(huì)顯示指紋信息錯(cuò)誤；我們可以進(jìn)入設(shè)置模式進(jìn)行指紋權(quán)限的設(shè)置操作。第三，無(wú)線射頻IC卡開(kāi)鎖。開(kāi)機(jī)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作后，無(wú)線射頻模塊的讀卡器會(huì)處于工作狀態(tài)，進(jìn)行IC卡的識(shí)別。當(dāng)檢測(cè)到有合法權(quán)限的IC卡錄入的時(shí)候，指示燈會(huì)亮起，電磁鎖打開(kāi)，系統(tǒng)的液晶顯示器上會(huì)顯示相應(yīng)IC卡的編號(hào)；當(dāng)檢測(cè)到非法權(quán)限的IC卡錄入的時(shí)候，指示燈和電磁鎖不做任何反應(yīng)，液晶顯示器上則會(huì)顯示IC卡信息錯(cuò)誤；我們可以進(jìn)入設(shè)置模式進(jìn)行IC卡權(quán)限的設(shè)置操作。2.3.系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)分析2.3.1.指紋識(shí)別技術(shù)指紋識(shí)別技術(shù)可以說(shuō)在本世紀(jì)中大放異彩，這項(xiàng)技術(shù)自從發(fā)明者被創(chuàng)造出來(lái)便被人們賦予了很高的期望，而它也不負(fù)眾望，順利地在本世紀(jì)的最重大科學(xué)技術(shù)中留名?，F(xiàn)如今隨著科學(xué)技術(shù)的不斷深入發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)日益成熟，它在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨廣泛，幾乎與我們生活形影不離。本次課題設(shè)計(jì)中，運(yùn)用指紋識(shí)別技術(shù)來(lái)進(jìn)行開(kāi)鎖操作可以說(shuō)是既穩(wěn)定又準(zhǔn)確，也非常順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流特色。根據(jù)我們了解知道，指紋其實(shí)就是我們手指表面彎彎曲曲的紋路。我們每個(gè)人的指紋幾乎是不一樣的，只有一小部分的指紋特征是有可能相似的。所以科學(xué)家們很好地把握這一特性，把我們手指指紋的利用電子計(jì)算機(jī)來(lái)生成一些指紋的特征，并把這些主要的指紋特征生成一種模板存放起來(lái)。我們?nèi)绻M(jìn)行指紋檢測(cè)的時(shí)候，僅僅需要把我們的手指指紋放在探測(cè)器上，讓指紋識(shí)別器對(duì)我們的指紋與存放起來(lái)的指紋特征進(jìn)行識(shí)別和匹配，這樣就可以很快速而且高效地判斷出我們錄入的指紋是否與存放起來(lái)的指紋特征是否匹配。2.3.2無(wú)線射頻RFID技術(shù)無(wú)線射頻RFID可以說(shuō)是早在上個(gè)世紀(jì)90年代的歐美國(guó)家就已經(jīng)興起，在本世紀(jì)在我國(guó)國(guó)內(nèi)開(kāi)始興起，發(fā)展至今日，已經(jīng)算是應(yīng)用的非常成熟，特別是應(yīng)用在一些體積小型，傳輸距離較近的器件上。例如快遞掃碼、運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)、門(mén)禁控制、電子門(mén)票、道路自動(dòng)收費(fèi)等等。雖然無(wú)線射頻RFID技術(shù)傳入我國(guó)的時(shí)間較短，但是最近幾年來(lái)，我國(guó)商品經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，在商品標(biāo)簽和檢測(cè)上大量使用了無(wú)線射頻RFID技術(shù)，還有我國(guó)的快遞運(yùn)輸業(yè)因?yàn)樯唐方?jīng)濟(jì)的發(fā)展而得到大飛躍，成為第一快遞運(yùn)輸國(guó)，而快遞的掃碼和取件等等操作都是應(yīng)用了RFID技術(shù)?？梢哉f(shuō)在中國(guó)，該項(xiàng)技術(shù)也可以說(shuō)是非常的成熟，與我們的日常生活息息相關(guān)。2.4.系統(tǒng)方案可行性分析本次系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)是可行的，雖然可以供我們選擇的單片機(jī)種類繁多，并且每種不同類型的單片機(jī)都有其特殊的應(yīng)用環(huán)境，但是只有對(duì)單片機(jī)和芯片進(jìn)行計(jì)較分析，合理選擇，因而達(dá)到最佳的性價(jià)比。51單片機(jī)發(fā)展日益成熟和完善，成本較低，因其強(qiáng)大的性能和功能可以對(duì)代碼進(jìn)行靈活的編程，且有著豐富的I/O接口，能夠讓單片機(jī)對(duì)其功能的控制更加地準(zhǔn)確，基本上都能夠滿足實(shí)現(xiàn)在方案設(shè)計(jì)中所描述的功能。而且作為適用性最廣泛的單片機(jī)之一，它對(duì)開(kāi)發(fā)人員的適應(yīng)性、技術(shù)支持和服務(wù)都更加的好。因而沒(méi)必要選擇ARM、DSP等系統(tǒng)，價(jià)格更貴，且對(duì)于本次課題設(shè)計(jì)的性能過(guò)剩。無(wú)線射頻技術(shù)可以說(shuō)是在全球范圍內(nèi)都是使用非常多的一門(mén)技術(shù)，該技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用也是非常廣泛的。在本次課題設(shè)計(jì)中，利用RFID技術(shù)進(jìn)行短距離實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸以達(dá)到開(kāi)鎖的目的是完全可行的。指紋識(shí)別技術(shù)在這些年大熱，在我們生活中使用這種技術(shù)也是非常頻繁，例如我們每天不離身的手機(jī)，進(jìn)行指紋開(kāi)鎖和指紋支付等等?，F(xiàn)在快速的算法匹配使得該項(xiàng)識(shí)別技術(shù)更加精準(zhǔn)。在本次設(shè)計(jì)中用IC射頻卡+指紋識(shí)別相結(jié)合來(lái)進(jìn)行開(kāi)鎖是當(dāng)今現(xiàn)代門(mén)禁系統(tǒng)開(kāi)鎖的主要方式。門(mén)禁系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本章主要是對(duì)智能門(mén)禁系統(tǒng)進(jìn)行硬的件設(shè)計(jì)。首先對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行總體的硬件設(shè)計(jì)，以STC9C52為單片機(jī)核心控制，并對(duì)單片機(jī)的引腳和功能控制進(jìn)行設(shè)置，然后在外圍添加門(mén)控門(mén)控、顯示門(mén)控、識(shí)別模塊和按鍵控制模塊，并分別對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.1.系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)單片機(jī)控制部分為核心，其它部分則主要分成4個(gè)主要模塊結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)顯示模塊、系統(tǒng)識(shí)別模塊、系統(tǒng)門(mén)控模塊。整個(gè)門(mén)禁系統(tǒng)主要工作流程為：系統(tǒng)初始化后，系統(tǒng)的識(shí)別模塊、系統(tǒng)的門(mén)控模塊、系統(tǒng)的按鍵控制模塊也進(jìn)行初始化后處于工作狀態(tài)的時(shí)候，會(huì)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)響應(yīng)對(duì)應(yīng)的操作，并把這些對(duì)應(yīng)的操作通過(guò)顯示模塊來(lái)輸出顯示。圖3-1系統(tǒng)框架圖3.2.STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在本次課題設(shè)計(jì)中，我們選擇采用的是由STC公司所研發(fā)的STC系列單片機(jī)STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)作為控制的核心。STC89C52單片機(jī)在功耗、性能、運(yùn)行速度、抗干擾性、I/O接口和存儲(chǔ)等等方面上都有著非常好優(yōu)勢(shì)。單片機(jī)內(nèi)部含有32位I/O線，全雙工串行接口，8K字節(jié)的Flash閃存，512byte的RAM內(nèi)存，4KB的ROM內(nèi)存，16位的定時(shí)器和計(jì)時(shí)器有3個(gè)，4個(gè)外部中斷等。這些因素使得我們STC89C52單片機(jī)的應(yīng)用功能非常強(qiáng)大，我們這次課題設(shè)計(jì)鎖需要的功能和用途，這個(gè)單片機(jī)的功能是完全夠用和滿足的。下圖3-2為STC89C52引腳功能說(shuō)明。圖3-2STC89C52引腳圖根據(jù)本次課題設(shè)計(jì)的要求，單片機(jī)的控制核心需要完成相應(yīng)的功能需求：接收指紋模塊、IC卡射頻模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)并且完成處理；控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)是否需要開(kāi)鎖，指示燈、蜂鳴器是否需要工作；控制液晶顯示器進(jìn)行輸出顯示的工作；控制處理從鍵盤(pán)反饋過(guò)來(lái)的信息數(shù)據(jù)。3.3.系統(tǒng)顯示模塊設(shè)計(jì)本次課題設(shè)計(jì)選用的液晶顯示模塊為12864LCD，它是4*4點(diǎn)陣字符構(gòu)成。由該液晶顯示器具有功耗低、電壓低、性能高、平板型結(jié)構(gòu)、所能顯示的信息相對(duì)較多、沒(méi)有電磁輻射、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)?；镜哪K顯示流程為：每當(dāng)我們要對(duì)電子密碼鎖進(jìn)行開(kāi)鎖時(shí)，屏幕上會(huì)顯示“歡迎使用電子密碼鎖”，當(dāng)我們按下任意按鍵的時(shí)候，屏幕上就會(huì)顯示“請(qǐng)使用任意一種方式解鎖”，然后利用鍵盤(pán)上的我們軟件所賦予0～9數(shù)字鎖相對(duì)應(yīng)的按鍵并把這些按鍵按下用來(lái)輸入密碼。出于安全的考慮，我們把按鍵輸入的密碼數(shù)字用*進(jìn)行代替，防止密碼被盜。下圖3-3為L(zhǎng)CD12864與單片機(jī)的接口連接圖。圖3-312864引腳與單片機(jī)連接圖3.4.系統(tǒng)識(shí)別模塊設(shè)計(jì)3.4.1.指紋識(shí)別模塊設(shè)計(jì)本此課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)識(shí)別模塊中選擇的指紋模塊型號(hào)是ZFM60，該指紋模塊性能好，穩(wěn)定性高，價(jià)格便宜，性價(jià)比很高。指紋模塊電路如圖3-4所示：圖3-4FM608引腳圖該指紋模塊的主要作用即是光學(xué)探測(cè)頭自動(dòng)檢測(cè)掃描指紋，并根據(jù)相應(yīng)操作，完成指紋的掃描、驗(yàn)證、存儲(chǔ)、添加、刪除等功能。該模塊硬件設(shè)計(jì)的工作流程為：系統(tǒng)初始化后，指紋模塊也跟著系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，初始化完成后，我們按下任意按鍵，使得單片機(jī)處于要進(jìn)行開(kāi)鎖的操作，然后我們?cè)O(shè)置指紋模塊的光學(xué)探測(cè)頭就會(huì)一直處于檢測(cè)掃描的工作狀態(tài)下，并把探測(cè)頭掃描到的指紋進(jìn)行處理，提取出相應(yīng)的一些指紋特征，并這些特征匹配到存儲(chǔ)中，看是否為與存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的指紋模板相匹配，如果匹配，則發(fā)出一個(gè)開(kāi)鎖信號(hào)到單片機(jī)控制器中。3.4.2.IC卡射頻模塊設(shè)計(jì)該IC卡射頻模塊的主要作用即是讀卡器自動(dòng)檢測(cè)掃描有無(wú)IC卡錄入，并根據(jù)相應(yīng)操作，完成IC卡的掃描、驗(yàn)證、存儲(chǔ)、添加、刪除等功能。我們對(duì)IC卡射頻模塊的主要設(shè)計(jì)操作是：系統(tǒng)初始化后，IC卡射頻模塊也進(jìn)行初始化操作，初始化完成后，我們按下任意按鍵，使得單片機(jī)處于要進(jìn)行開(kāi)鎖的操作，然后我們?cè)O(shè)置IC卡射頻模塊的讀卡器一直處于檢測(cè)掃描的工作狀態(tài)下，并把讀卡器讀取到的IC卡進(jìn)行分析，與存放在該模塊閃存內(nèi)的注冊(cè)過(guò)的IC卡進(jìn)行匹配，如果匹配，則發(fā)出一個(gè)開(kāi)鎖信號(hào)到單片機(jī)控制器中。其基本原理圖如圖3-5.

圖3-5MFRC522引腳圖3.5.系統(tǒng)門(mén)控模塊設(shè)計(jì)3.5.1.存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)通常情況下，出于對(duì)安全的考慮，我們會(huì)實(shí)現(xiàn)對(duì)卡片權(quán)限的設(shè)置操作，經(jīng)常會(huì)選擇一個(gè)芯片用來(lái)存儲(chǔ)我們進(jìn)行注冊(cè)過(guò)的、合法的權(quán)限等信息數(shù)據(jù)。在本次設(shè)計(jì)中使用24C02存儲(chǔ)芯片，采用兩線串行的總線和單片機(jī)通訊，內(nèi)部組織為256byte，每個(gè)byte共8位。存儲(chǔ)在這個(gè)芯片內(nèi)部的信息和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)時(shí)間非常之久，即是是在芯片不通電的情況下也可以得以保存的很久，而且它的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，性能較好，性價(jià)比很高。其原理圖如圖3-6所示。圖3-6存儲(chǔ)電路圖中1、2、3三個(gè)引腳是地址線，也可懸空或者接地，當(dāng)有存儲(chǔ)信息存入的時(shí)候，它們就作為地址線存放地址；當(dāng)存儲(chǔ)器內(nèi)沒(méi)有存儲(chǔ)信息的時(shí)候，它們就可以不接或者接地；第5和第8引腳的接線鎖接的是為正、負(fù)電源；SCL管腳它所連接的是單片機(jī)的P21腳相連，用來(lái)給單片機(jī)發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)，實(shí)現(xiàn)的是串行時(shí)鐘的功能；SDA引腳是用于棄甲氨所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或者接受。3.5.2.電機(jī)開(kāi)鎖模塊設(shè)計(jì)電機(jī)開(kāi)鎖，顧名思義，就是驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行開(kāi)鎖的電路。該電路主要由驅(qū)動(dòng)發(fā)出信號(hào)和收到信號(hào)開(kāi)鎖兩部分組成。圖3-7電機(jī)開(kāi)鎖電路原理圖如圖3-7所示，其基本工作原理為：每當(dāng)用戶輸入的密碼為正確的時(shí)候、IC讀卡器和指紋讀取器檢測(cè)到合法的數(shù)據(jù)信息，發(fā)送開(kāi)鎖請(qǐng)求給單片機(jī)控制系統(tǒng)，單片機(jī)又會(huì)把收到的開(kāi)鎖請(qǐng)求，轉(zhuǎn)換為開(kāi)鎖信號(hào)，并發(fā)送到電機(jī)開(kāi)鎖模塊當(dāng)中。電機(jī)開(kāi)鎖模塊收到開(kāi)鎖信號(hào)后就會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)開(kāi)鎖，且指示燈亮起。如果電機(jī)開(kāi)鎖電路沒(méi)有收到從單片機(jī)發(fā)過(guò)來(lái)開(kāi)鎖信號(hào)，則電磁鎖和指示燈不會(huì)做任何反應(yīng)。。3.6.按鍵控制模塊設(shè)計(jì)由于本次課題設(shè)計(jì)所用到的按鍵數(shù)量較多，既要進(jìn)行數(shù)字密碼的輸入，又要通過(guò)按鍵的進(jìn)行簡(jiǎn)單的人機(jī)交流的操作。所以我們?cè)O(shè)計(jì)思路是把數(shù)字按鍵賦予數(shù)值0-9，把字母按鍵賦予確認(rèn)、返回、撤銷和設(shè)置等功能操作?？梢钥闯鑫覀?cè)O(shè)計(jì)的按鍵功能較多，獨(dú)立按鍵式鍵盤(pán)肯定是而不適合來(lái)說(shuō)設(shè)置使用的，所以我們采用的是按鍵功能選擇相對(duì)較多4x4的16位矩陣式按鍵鍵盤(pán)。鍵盤(pán)的每個(gè)按鍵功能在具體的軟件程序中進(jìn)行設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)按鍵鍵盤(pán)不但可以完成數(shù)字密碼的輸入，還可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的人機(jī)交流功能，如確認(rèn)，返回，撤銷和設(shè)置等。原理圖如圖3-8所示。圖3-8矩陣按鍵電路門(mén)禁系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本章主要闡述的是智能門(mén)禁系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。首先是對(duì)軟件進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)，先是編寫(xiě)單片機(jī)核心控制部分的軟件代碼，該主程序部分主要功能是系統(tǒng)的初始化和界面輸出顯示，然后并對(duì)整個(gè)單片機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，看是否有按鍵按下產(chǎn)生電平波動(dòng)，如果檢測(cè)到有相關(guān)按鍵按下，則判斷該按鍵是否調(diào)用相關(guān)的子程序。第二步我們便要著手對(duì)子程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。該子程序的4個(gè)主要部分分別是系統(tǒng)顯示模塊、系統(tǒng)門(mén)控門(mén)控、系統(tǒng)識(shí)別模塊和按鍵控制模塊。編寫(xiě)完這些子程序的代碼后，便可以讓主程序根據(jù)相應(yīng)操作來(lái)調(diào)用。4.1.系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)該軟件應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)主要分為五大部分，即對(duì)51單片機(jī)系統(tǒng)核心模塊的主體程序開(kāi)發(fā)、對(duì)系統(tǒng)顯示模塊的子程序開(kāi)發(fā)、對(duì)系統(tǒng)識(shí)別模塊的子程序開(kāi)發(fā)、對(duì)系統(tǒng)門(mén)控模塊的子程序開(kāi)發(fā)、和按鍵控制模塊的子程序開(kāi)發(fā)。而子程序的代碼編寫(xiě)是為了給主程序接收到相應(yīng)的指示后可以調(diào)用，即對(duì)顯示模塊、識(shí)別模塊、門(mén)控模塊、按鍵控制模塊等代碼子程序進(jìn)行調(diào)用。系統(tǒng)總體工作流程：?jiǎn)纹瑱C(jī)在通上電源后，按下電源的開(kāi)關(guān)，主程序便會(huì)進(jìn)行初始化的操作，并在液晶上輸出顯示界面，然后系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)是否有按鍵按下產(chǎn)生電平波動(dòng)，如果檢測(cè)到有，系統(tǒng)則判斷是哪個(gè)按鍵，并判斷是否需要調(diào)用相應(yīng)的子程序。調(diào)用子程序后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)這些軟件代碼進(jìn)行相應(yīng)操作。4.2.STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)主程序的基本巡檢過(guò)程：首先是系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，其次也對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行相應(yīng)初始化操作，然后系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)是否有按鍵按下產(chǎn)生電平波動(dòng)，如果檢測(cè)到有，系統(tǒng)則會(huì)判斷是哪一個(gè)按鍵，并作出判斷是否需要調(diào)用相應(yīng)的子程序。主程序的工作流程描述如下：首先系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，其次初始化各個(gè)硬件功能模塊，在液晶上顯示相應(yīng)的人機(jī)互動(dòng)界面，然后對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，系統(tǒng)根據(jù)按下的按鍵進(jìn)行液晶的顯示，并與識(shí)別模塊的IC射頻卡、指紋模塊建立通信，并根據(jù)對(duì)應(yīng)按鍵的操作可以進(jìn)行按鍵密碼的輸入，指紋的錄入、IC卡的錄入操作，也可以進(jìn)入設(shè)置模式，進(jìn)行按鍵密碼權(quán)限、指紋權(quán)限、IC卡權(quán)限等的操作。圖4-1主程序功能操作流程圖4.3.系統(tǒng)顯示模塊子程序設(shè)計(jì)本次課題設(shè)計(jì)鎖采用的LCD液晶顯示模塊主要完成是相關(guān)文字，數(shù)字和數(shù)據(jù)的顯示功能。首先該模塊會(huì)進(jìn)行初始化操作，然后從單片機(jī)上接受到的相關(guān)命令指令，然后根據(jù)這些指令把相應(yīng)的內(nèi)容顯示在液晶屏幕上。其原理圖如圖4-2所示。圖4-2顯示程序流程圖在顯示模塊中主要有兩大方面的內(nèi)容，一是系統(tǒng)初始化后所顯示輸出的人機(jī)界面，并且根據(jù)檢測(cè)到的對(duì)應(yīng)按鍵所進(jìn)行的操作來(lái)輸出顯示。這個(gè)子程序可以設(shè)計(jì)放在主程序文件C51.c上；二是單片機(jī)加強(qiáng)對(duì)液晶的串行通信顯示，這段程序設(shè)計(jì)在SerialLCD12864.c文件中。4.4.系統(tǒng)識(shí)別模塊子程序設(shè)計(jì)4.4.1.指紋識(shí)別模塊子程序設(shè)計(jì)指紋模塊子程序主要分為錄入指紋圖像、指紋特征提取、匹配指紋庫(kù)、注冊(cè)指紋模板、刪除指紋模板、驗(yàn)證指紋模板等部分。這些部分的主要功能操作便可以通過(guò)這些子函數(shù)編寫(xiě)得到。首先，光學(xué)探照頭會(huì)處于檢測(cè)狀態(tài)，當(dāng)有手指錄入時(shí)對(duì)圖像進(jìn)行采集并加以技術(shù)處理，并于庫(kù)中存儲(chǔ)的板式進(jìn)行對(duì)比；同理我們進(jìn)行指紋的注冊(cè)的時(shí)候也是把提取到指紋特征的模板，存放到庫(kù)中。主要流程圖如圖4-3所示。圖4-3指紋模塊工作流程4.4.2.IC卡射頻模塊子程序設(shè)計(jì)IC卡射頻模塊子程序主要分為IC卡的注冊(cè)、IC卡的清除、判斷IC卡三個(gè)主要子函數(shù)。IC卡在注冊(cè)的時(shí)候會(huì)賦予IC卡相應(yīng)的序列號(hào)并顯示，在清除的時(shí)候會(huì)從存儲(chǔ)器里刪除，并顯示卡號(hào)；判斷的時(shí)候選擇卡與存儲(chǔ)器里的卡信息進(jìn)行對(duì)比，并輸出校驗(yàn)碼驗(yàn)證是否通過(guò)。其主要工作流程：開(kāi)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作，其次系統(tǒng)對(duì)IC卡射頻模塊進(jìn)行初始化，讀卡器處于檢測(cè)狀態(tài)并尋卡，如有卡在讀卡器的工作作用區(qū)，會(huì)進(jìn)行防碰撞操作，然后選擇該IC卡讀卡，如果該驗(yàn)證合法通過(guò)，門(mén)鎖打開(kāi)；非法則門(mén)鎖不做操作。如流程圖4-4所示。圖4-4IC卡射頻模塊工作流程圖4.5.系統(tǒng)門(mén)控模塊子程序設(shè)計(jì)4.5.1.存儲(chǔ)模塊子程序設(shè)計(jì)存儲(chǔ)模塊子程序主要是由2個(gè)主要的子函數(shù)構(gòu)成：寫(xiě)程序和讀程序。我們把這個(gè)模塊設(shè)計(jì)在獨(dú)立的24C02.h頭文件中，可以給后面的開(kāi)鎖子程序來(lái)調(diào)用。其寫(xiě)程序流程為：發(fā)送開(kāi)始信號(hào)，寫(xiě)入存儲(chǔ)器寫(xiě)地址并發(fā)出答信號(hào)0，等待應(yīng)答，重復(fù)剛才發(fā)送信號(hào)操作，寫(xiě)入存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并發(fā)出答信號(hào)1，發(fā)送結(jié)束信號(hào)停止工作；讀程序的流程為：在上次使用的操作地址上，發(fā)送開(kāi)始信號(hào)，寫(xiě)入器件地址并發(fā)出答信號(hào)0，等待應(yīng)答，接受傳來(lái)的數(shù)據(jù)并發(fā)出答信號(hào)1，發(fā)送結(jié)束信號(hào)。其主要的功能流程圖如圖4-5、圖4-6所示。圖4-5AT24C02寫(xiě)流程圖4-6AT24C02讀流程4.5.2.電機(jī)開(kāi)鎖子程序設(shè)計(jì)電機(jī)開(kāi)鎖模塊程序主要是接受來(lái)自單片機(jī)發(fā)送的開(kāi)鎖信號(hào)來(lái)做出反應(yīng)的，在單片機(jī)上接受的開(kāi)鎖信號(hào)可以是由密碼輸入正確、指紋模塊識(shí)別到正確的指紋特征、IC卡射頻模塊檢測(cè)合法權(quán)限的IC卡，這些情況所發(fā)出的。系統(tǒng)初始化后，我們按下開(kāi)鎖鍵輸入密碼，存儲(chǔ)模塊會(huì)確認(rèn)輸入的密碼是否正確，如果密碼正確，則指示燈亮起，電機(jī)驅(qū)動(dòng)開(kāi)鎖，電磁鎖打開(kāi)；如果密碼不正確，且輸入三次錯(cuò)誤密碼時(shí)，會(huì)啟動(dòng)報(bào)警程序，蜂鳴器啟動(dòng)，系統(tǒng)鎖死，只能通過(guò)系統(tǒng)初始化來(lái)重新操作。主要功能流程圖如圖4-7.圖4-7電機(jī)開(kāi)鎖流程圖4.6.按鍵管理子程序設(shè)計(jì)本次選題的設(shè)計(jì)所采用的按鍵鍵盤(pán)是4x4矩陣鍵盤(pán)。這些按鍵已經(jīng)是完全夠我們用來(lái)完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所預(yù)期實(shí)現(xiàn)的相關(guān)操作的。一般來(lái)說(shuō)，矩陣鍵盤(pán)主要分為數(shù)字區(qū)0123456789*#和ABCD四個(gè)英文字母，如下圖4-8所示：圖4-8矩陣鍵盤(pán)在本次選題的設(shè)計(jì)中，其中在數(shù)字區(qū)0至9是用來(lái)輸入密碼的；在英文字母區(qū)，A按鍵用來(lái)向上向前翻頁(yè)，B按鍵用來(lái)向下向后翻頁(yè)，C按鍵的主要功能是返回操作，D按鍵的功能是進(jìn)入管理者模式（更換密碼、指紋、IC卡），*按鍵是撤銷按鍵（當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤的時(shí)候可以按下按鍵進(jìn)行撤銷），#按鍵是確認(rèn)按鍵。當(dāng)我們輸入密碼三次錯(cuò)誤的時(shí)候，系統(tǒng)鎖死的情況下，只有按下復(fù)位按鍵才重新啟動(dòng)才可以退出鎖死狀態(tài)。鍵盤(pán)消抖的工作流程圖如圖4-9所示：系統(tǒng)啟動(dòng)后等待按鍵按下，檢測(cè)到按鍵按下后，進(jìn)行延時(shí)消抖，并在此檢測(cè)，如果由按鍵按下，就會(huì)對(duì)按鍵對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；如無(wú)按鍵按下，則重新檢測(cè)，并一直如此循環(huán)下去。圖4-9鍵盤(pán)程序流程圖5.系統(tǒng)的測(cè)試5.1.系統(tǒng)測(cè)試的操作流程對(duì)于系統(tǒng)的測(cè)試，我主要安排了三個(gè)的操作流程，第一個(gè)是Keil5編寫(xiě)軟件的編譯和程序的燒寫(xiě)，主要是看代碼能否正常編譯成功，程序的燒寫(xiě)是否成功；第二個(gè)是功能模塊的測(cè)試，主要是看顯示模塊、門(mén)控模塊、識(shí)別模塊能夠正常工作；第三個(gè)是系統(tǒng)總體功能測(cè)試。5.2.Keil5軟件編譯和程序燒寫(xiě)只有代碼能夠正常編譯且不出現(xiàn)bug，才能夠?qū)崿F(xiàn)我們所設(shè)計(jì)的內(nèi)容。由于本次我們?cè)O(shè)計(jì)的單片機(jī)芯片是C51系列的單片機(jī)（STC89C52），所以我們選擇下載Keil5代碼編譯軟件進(jìn)行代碼的編寫(xiě)。在keil軟件中，創(chuàng)建項(xiàng)目：多功能密碼鎖。建立主程序C52.c，然后添加24C02.h、rc522.h、rc522.c等文件到主程序C52.c中并完成代碼編寫(xiě)。代碼編寫(xiě)完成后，便可以進(jìn)行相應(yīng)的編譯測(cè)試。如果編譯沒(méi)有出現(xiàn)錯(cuò)誤可以編譯成功（如圖5-1所示），然后我們就可以把編譯生成的.hex文件燒寫(xiě)到單片機(jī)板子上。圖5-1代碼編譯成功我們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中芯片選擇的是STC89C52，波特率選擇的是9600，不能夠選錯(cuò)，而且燒寫(xiě)的文件和操作順序不能夠出錯(cuò)。我們把調(diào)試測(cè)試通過(guò)的.Hex代碼文件通過(guò)STC_ISP程序燒寫(xiě)軟件下載到單片機(jī)上。如圖5-2所示。我們所選擇的該燒寫(xiě)軟件的操作流程也是相對(duì)簡(jiǎn)單。打開(kāi)該燒寫(xiě)軟件，在單片機(jī)型號(hào)里選擇本次課題設(shè)計(jì)所選擇的單片機(jī)STC89C52的型號(hào)，然后打開(kāi)COM端口并把波特率設(shè)置為9600，再把keil5的代碼編譯完成后編譯軟件生成.hex文件燒寫(xiě)到單片機(jī)上，最后根據(jù)提示完成下載。圖5-2燒寫(xiě)程序5.3.功能模塊測(cè)試5.3.1.顯示模塊測(cè)試通上電源后，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)按鍵，液晶顯示器上顯示出：“歡迎使用多功能電子鎖”，按下任意按鍵后會(huì)顯示：“請(qǐng)使用任意一種方式解鎖”。按下復(fù)位鍵后，單片機(jī)初始化，又回到初始界面。如圖5-3所示。整個(gè)顯示模塊基本上能夠正常顯示，并且能夠執(zhí)行相應(yīng)操作。圖5-3顯示正常5.3.2.識(shí)別模塊測(cè)試?yán)^顯示模塊測(cè)試之后，我們使用IC卡和指紋進(jìn)行識(shí)別。我們把注冊(cè)過(guò)的IC卡和注冊(cè)過(guò)的手指模分別放在IC讀取器和指紋光學(xué)探測(cè)頭上，結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)IC卡和手指模都能夠打開(kāi)電磁鎖，且在顯示器上顯示相關(guān)的信息。如圖5-4。我們把未注冊(cè)過(guò)的IC卡和未注冊(cè)的手指模分別放在IC讀取器和指紋光學(xué)探測(cè)頭上，結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)IC卡和手指模并不能夠打開(kāi)電磁鎖，且在顯示器上顯示相關(guān)的信息不正確。如圖5-5。圖5-4正常開(kāi)鎖圖5-5無(wú)法開(kāi)鎖5.4.3.門(mén)控模塊測(cè)試我們對(duì)門(mén)控模塊進(jìn)行測(cè)試，如果我們輸入正確的密碼，就可以很清楚地看到電磁鎖打開(kāi)，指示燈亮起；如圖5-6.如果輸入錯(cuò)誤的密碼，會(huì)發(fā)現(xiàn)液晶上顯示密碼錯(cuò)誤，指示燈不會(huì)亮起，電磁鎖也不會(huì)打開(kāi)，而且，當(dāng)我們連續(xù)三次密碼輸入錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)鎖死，不能進(jìn)行其他任何操作。如圖5-7.圖5-6密碼正確開(kāi)鎖圖5-7密碼錯(cuò)誤無(wú)法開(kāi)鎖且超三次鎖死5.5.系統(tǒng)總體測(cè)試1.單片機(jī)通電后，按下電源開(kāi)關(guān)，液晶上顯示開(kāi)機(jī)界面，按下任意按鍵后便可以進(jìn)行開(kāi)鎖。如圖5-8.圖5-8開(kāi)機(jī)成功2.在矩陣按鍵鍵盤(pán)上輸入正確的密碼，開(kāi)鎖成功，指示燈亮起，電磁鎖打開(kāi)，如圖5-9所示。圖5-9密碼開(kāi)鎖成功3.繼續(xù)使用指紋進(jìn)行解鎖。指紋信息正確，指示燈亮起，電磁鎖打開(kāi)，并在液晶上顯示指紋編號(hào)；如果指紋不正確，不做任何操作。如圖5-10所示。圖5-10指紋開(kāi)鎖4.繼續(xù)使用IC卡開(kāi)鎖。把IC卡放在射頻讀卡器上，IC卡信息正確，指示燈亮起，電磁鎖打開(kāi)，并在液晶上顯示IC卡號(hào)；如果卡號(hào)錯(cuò)誤，電磁鎖不操作。如5-11所示。圖5-11IC卡開(kāi)鎖5.我們可以按右下角的按鍵，輸入正確的密碼后，進(jìn)入管理者模式。如圖5-12.圖5-12管理者模式6.在第一個(gè)選項(xiàng)點(diǎn)擊確認(rèn)按鍵，進(jìn)行密碼設(shè)置。如圖5-13.圖5-13密碼修改7.點(diǎn)擊返回按鍵，向下移動(dòng)到第二個(gè)選項(xiàng)，進(jìn)入IC卡設(shè)置。把IC卡放在讀卡器附近，使得IC卡注冊(cè)成功，并顯示卡號(hào)；向下移動(dòng)，并把IC卡放在讀卡器附近，使得IC卡注銷成功，并顯示卡號(hào)。如圖5-14.圖5-14注冊(cè)和注銷IC卡8.點(diǎn)擊返回按鍵，向下移動(dòng)第三個(gè)選項(xiàng)，進(jìn)入指紋設(shè)置。把手指指紋放在指紋讀取器上，可以進(jìn)行相應(yīng)的添加指紋、刪除指紋和情況指紋的操作。如圖5-15.圖5-15添加、刪除和清空指紋6.結(jié)