一種基于STM32的智能門鎖系統(tǒng)的設(shè)計-畢業(yè)論文

---文檔均為word文檔，下載后可直接編輯使用亦可打印---摘要隨著人們安全意識的不斷提高和安全技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械鎖將被智能門鎖逐漸取代。使用指紋，密碼或其他方式替換鑰匙，用戶不再需要擔(dān)心出門時忘記帶上鑰匙或者意外丟失了鑰匙，而站在門外，或者當(dāng)他們逛街回家?guī)б粋€大袋子時，站在門外翻包找鑰匙等情況，這為日常生活提供了很多便利。本設(shè)計由STM32F103C8T6單片機(jī)核心電路板、生物指紋識別電路、薄膜矩陣鍵盤電路、RFID-RC522射頻感應(yīng)電路、LCD12864液晶顯示電路以及蜂鳴器模塊電路組成。支持指紋、NFC、密碼以及感應(yīng)卡四種方式進(jìn)行開鎖。通過LCD12864液晶顯示屏顯示系統(tǒng)操作界面，分別有運(yùn)行界面、密碼管理界面、指紋管理界面以及IC卡管理界面。本系統(tǒng)具有分級管理權(quán)限，管理員才可以進(jìn)行增刪信息，比如修改密碼、添加或者刪除指紋信息以及IC卡信息等；支持虛位密碼，在正確密碼前后可隨意輸入數(shù)字，保護(hù)真實密碼；多次密碼或指紋開鎖失敗則劫持開鎖，使用管理員密碼即可開鎖并恢復(fù)正常。關(guān)鍵詞：智能門鎖；STM32；指紋識別；射頻識別模塊；虛位開鎖密碼AbstractWiththecontinuousimprovementofpeople'ssafetyawarenessandthedevelopmentofsafetytechnology,traditionalmechanicallockswillbegraduallyreplacedbyintelligentdoorlocks.Usefingerprints,passwordsorotherwaystoreplacethekey,usersnolongerneedtoworryaboutforgettingtobringthekeywhentheygooutoraccidentallylosingthekey,andstandingoutsidethedoor,orstandingoutsidethedoorwhentheygohomeshoppingwithabigbagforexample,findingakey,thisprovidesalotofconveniencefordailylife.ThisdesigniscomposedofthecorecircuitboardofSTM32F103C8T6singlechipmicrocomputer,biologicalfingerprintidentificationcircuit,filmmatrixkeyboardcircuit,RFID-RC522radiofrequencyinductioncircuit,LCD12864liquidcrystaldisplaycircuitandbuzzermodulecircuit.Supportfingerprint,NFC,passwordandproximitycardtounlock.ThesystemoperationinterfaceisdisplayedthroughtheLCD12864liquidcrystaldisplay,whichrespectivelyhasarunninginterface,apasswordmanagementinterface,afingerprintmanagementinterface,andanICcardmanagementinterface.Thissystemhashierarchicalmanagementauthority,andadministratorscanaddordeleteinformation,suchaschangingpasswords,addingordeletingfingerprintinformationandICcardinformation,etc.Itsupportsvirtualpasswords,youcanenternumbersbeforeandafterthecorrectpasswordtoprotecttherealpassword;multiplepasswordsorifthefingerprintunlockingfails,theunlockingishijacked,andtheadministratorpasswordcanbeusedtounlockandreturntonormal.Keywords:smartdoorlock;STM32singlechipmicrocomputer;fingerprintidentification;radiofrequencyidentificationmodule;virtualpassword緒論1.1課題背景及其意義傳統(tǒng)鎖具一直都是使用鑰匙進(jìn)行開鎖，人們常會遇到鑰匙丟失或者忘記鑰匙放在哪里而找不到等各種問題。如果使用指紋、密碼或其他方式代替鑰匙，用戶不再需要擔(dān)心外出時忘記攜帶鑰匙，不小心丟失鑰匙以至于重新配鑰匙，也不用因為丟失鑰匙要更換門鎖，或者出去購物背著大包回家時，不得不站在門外翻包找鑰匙等情況，為日常生活提供了諸多便利。鎖具的發(fā)展歷程幾乎與人類文明度過了相同的漫長歲月。如今出現(xiàn)了各種各樣的高端鎖類，鎖具的發(fā)展歷史持續(xù)了很久?，F(xiàn)在，鎖具最重要的發(fā)展變化之一是智能鎖，這是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能識別技術(shù)一起出現(xiàn)的新一代產(chǎn)品。智能門鎖不同于傳統(tǒng)鎖類的重要特性，因為它具有更智能的用戶識別、安全性以及可管理性。不是為了簡單的方便，而是為了構(gòu)建更加統(tǒng)一的智能生態(tài)網(wǎng)絡(luò)和讓智能門鎖進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)范疇。因此，在確保高安全性的同時，靈敏的檢測和人性化的功能成為現(xiàn)代智能門鎖努力的方向。1.2國內(nèi)的研究狀況

如今智能化生活的逐漸普及，智能家居的概念越來越流行，智能門鎖市場也逐漸流行起來，形成了一個新的出路。如今，有許多種智能家庭終端。無鑰匙時代的逐步到來，不僅促進(jìn)了智能門鎖行業(yè)的快速發(fā)展，也推動了智能門鎖行業(yè)隨著人工智能的興起而爆發(fā)。如今，許多的酒店和公寓基本都會配置智能門鎖，住戶完全不需要使用鑰匙也不必要擔(dān)心鑰匙丟失問題，只需要進(jìn)行指紋識別、IC卡或者密碼等即可開門，提供了非常好的使用體驗，這基本成為了高檔酒店的標(biāo)準(zhǔn)配置。這也借此為智能門鎖的發(fā)展提供了巨大的市場，智能門鎖行業(yè)也趁機(jī)快速發(fā)展。隨著智能時代的逐步到來，人們對便捷的生活方式也越來越依賴，向往一切都在自己掌握的狀態(tài)。隨著智能門鎖行業(yè)的不斷發(fā)展和完善，產(chǎn)品也越來越多樣化，功能也在不斷增加。比如人臉識別、語言控制、密碼輸入、IC卡識別等等，還有一些可以記錄開門情況并上報信息給用戶，大大提高了安全性能。而且智能門鎖的樣式也的千姿百態(tài)，小巧美觀，滿足了許多用戶的個性的要求。智能門鎖在中國的市場滲透正在加深。根據(jù)消費者購買智能門鎖考慮因素的調(diào)查結(jié)果，86.8%的消費者重視智能門鎖的安全性。對消費者來說，第一個最重要的考慮是實用性和方便性，第二個是質(zhì)量。根據(jù)消費者的考慮和智能門鎖行業(yè)的發(fā)展趨勢，安全性、便利性和適用性將成為產(chǎn)品的主流。然而，消費者最關(guān)心的安全問題將進(jìn)一步加強(qiáng)，智能門鎖作為真正意義上的隱私保護(hù)者的作用將逐漸顯現(xiàn)出來。1.3論文結(jié)構(gòu)安排第一章：主要介紹本設(shè)計的課題背景意義及國內(nèi)研究狀況；第二章：主要是對系統(tǒng)的需求分析以及介紹系統(tǒng)整體方案的設(shè)計；第三章：主要介紹系統(tǒng)整體硬件電路的設(shè)計和各個傳感器模塊電路的設(shè)計；第四章：主要介紹系統(tǒng)軟件設(shè)計開發(fā)環(huán)境和開發(fā)流程，以及系統(tǒng)整體的軟件設(shè)計流程；第五章：主要介紹系統(tǒng)整體電路的焊接與硬件的調(diào)試，以及最終整體系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)。整體方案設(shè)計2.1需求分析搭建簡單的智能門鎖系統(tǒng)作品，需要相應(yīng)的硬件與軟件結(jié)合，本設(shè)計基于STM32的智能門鎖系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能要求有：顯示屏顯示操作界面；使用者可以通過設(shè)置按鍵進(jìn)入管理界面，可以修改密碼，管理指紋庫以及IC卡信息管理；密碼斷電也不會丟失，具有斷電存儲功能；支持虛偽密碼，在正確密碼前后可隨意輸入數(shù)字，保護(hù)真實密碼；錄入正確的指紋之后，當(dāng)手指放在指紋識別模塊上面，檢測到指紋正確之后便會打開門鎖；添加IC卡信息后，IC卡放在讀卡模塊上進(jìn)行讀取識別，檢測到IC卡信息正確打開門鎖；通過按鍵輸入開鎖密碼，密碼匹配正確則開鎖；如果指紋、IC卡、密碼等信息識別匹配錯誤，五次以上識別錯誤系統(tǒng)便會鎖死；系統(tǒng)具備管理員密碼，即使忘記密碼之后，管理員密碼也可以打開電磁鎖。以上的功能都需要使用不同的傳感器模塊來實現(xiàn)，比如輸入密碼需要使用矩陣按鍵模塊；指紋識別需要用到生物指紋識別模塊；IC卡識別需要使用射頻讀取模塊；信息顯示需要用到LCD顯示屏等。通過STM32主芯片連接各種傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)上述各項功能。2.2系統(tǒng)整體方案硬件系統(tǒng)設(shè)計與軟件系統(tǒng)設(shè)計的組合構(gòu)成了基于STM32的智能門鎖系統(tǒng)設(shè)計。硬件系統(tǒng)的設(shè)計由STM32F103C8T6單片機(jī)核心板電路、AS608生物指紋識別電路、RC522讀卡模塊識別電路、薄膜矩陣鍵盤電路、LCD12864液晶顯示電路和蜂鳴器電路組成。在軟件系統(tǒng)設(shè)計中，對指紋識別模塊采集的指紋數(shù)據(jù)經(jīng)過圖像歸一化、圖像二值化、細(xì)化以及多重濾波等方式進(jìn)行處理，再與存儲的指紋進(jìn)行識別匹配，同時在LCD12864液晶顯示屏上顯示處理過程信息。對通過RFID-RC522射頻模塊檢測的IC卡進(jìn)行匹配，查找內(nèi)存中是否存在該卡信息，LCD12864液晶顯示屏顯示相關(guān)信息。對通過矩陣鍵盤輸入的密碼進(jìn)行遍歷匹配，查找輸入的密碼信息中是否存在正確密碼，并且通過LCD液晶顯示屏實時顯示相關(guān)的操作信息。2.3系統(tǒng)整體框架圖為了實現(xiàn)上述需求，需要對各個傳感器電路進(jìn)行設(shè)計搭建，系統(tǒng)整體框架如下圖2.1所示。STM32STM32F103C8T6指紋識別電路矩陣鍵盤電路射頻模塊電路LCD12864顯示電路蜂鳴器電路圖2.1系統(tǒng)整體框圖硬件電路的設(shè)計3.1硬件電路總體設(shè)計一種基于STM32的智能門鎖系統(tǒng)的整體構(gòu)成主要硬件是AS608生物指紋識別模塊、RC522讀卡模塊、薄膜矩陣鍵盤模塊、LCD12864液晶顯示屏模塊、有源蜂鳴器模塊、以及STM32F103低功耗系列單片機(jī)及其電路組成的電路。還有電源部分，分別提供合適的電壓電源給STM32單片機(jī)，硬件功能框如圖3.1所示。圖3.1硬件電路功能框圖3.2傳感器模塊電路設(shè)計3.2.1STM32單片機(jī)核心電路設(shè)計本設(shè)計采用STM32F103主控芯片，以ARM32位Cortex-M3高性能CPU為核心，工作頻率為72MHz。該芯片具有三種低功耗模式，包括睡眠模式，所有外圍設(shè)備僅在CPU停止以及發(fā)生中斷或事件時才連續(xù)運(yùn)行，停止模式以最小的功耗保持寄存器和SRAM的內(nèi)容REF_Ref37943456\r\h[1]。同時，當(dāng)STM32f103進(jìn)入停止或待機(jī)狀態(tài)時，相關(guān)的時鐘不會停止，電池電壓僅向?qū)崟r時鐘RTC和備份寄存器供電，以最大程度地提高能效并以最小的功耗完成任務(wù)。該芯片具有最高的集成度，內(nèi)置復(fù)位電路、帶喚醒功能的低電壓檢測功能、穩(wěn)壓器、兼容5V輸入輸出引腳以及精確的內(nèi)部RC振蕩器等，這為開發(fā)人員帶來了靈活性。除了與突出的簡單結(jié)構(gòu)和制造工藝相關(guān)的節(jié)能特性之外，STM32f103系列還提供了額外的功能，使開發(fā)人員能夠提高應(yīng)用程序設(shè)計的效率和可行性。STM32f103還設(shè)置了兩種調(diào)試模式，包括串行調(diào)試SWD接口，可通過ST-Link或J-Link進(jìn)行調(diào)試。多達(dá)112個快速I/O端口，可輕松實現(xiàn)數(shù)字和模擬I/O。單片機(jī)核心板電路圖如圖3.2所示。圖3.2STM32單片機(jī)核心板接口原理圖實物圖如下圖3.3所示。圖3.3STM32單片機(jī)核心板實物圖3.2.2ATK-AS608生物指紋識別模塊ATK-AS608生物指紋識別模塊是ALIENTEK公司推出的一種高性能光學(xué)指紋識別模塊REF_Ref37943550\r\h[2]。AS608指紋識別模塊采用了中國著名的指紋識別芯片公司杭州晟元芯片技術(shù)有限公司的AS608指紋識別芯片REF_Ref37943550\r\h[2]。該芯片具有很高的效率去獲取圖像并進(jìn)行數(shù)據(jù)特征的提取和處理。該模塊有串行通信端口和USB通信接口。用戶使用該模塊，不需要理會內(nèi)部的繁雜操作，比如圖像處理和指紋識別算法，只需要通過串口發(fā)送指令來進(jìn)行控制即可。該模塊可應(yīng)用的場景有許多種，例如指紋鎖，保險箱，指紋門禁系統(tǒng)，考勤機(jī)等。3.2.2.1ATK-AS608指紋識別模塊主要技術(shù)參數(shù)（1）工作電壓(V)：3.0~3.6V，典型值：3.3V；（2）工作電流(mA)：經(jīng)典值：40mA，范圍：31~60mA；（3）USART通訊：波特率(9600×N)，N=1~12。默認(rèn)N=6,bps=57600；（4）USB通訊：2.0FS(2.0全速)；（5）傳感器圖像大小(pixel)：256*288pixel；（6）指紋存容量：300枚(ID:0~299)；（7）工作環(huán)境：溫度(℃):-20~60，濕度<90%（無凝露）。3.2.2.2ATK-AS608接口的引腳說明ATK-AS608指紋識別模塊采用8芯1.25mm間距單排插座，其接口的引腳說明如下：（1）第1引腳（Vi）：模塊電源正輸入端；（2）第2引腳（Tx）：串口數(shù)據(jù)發(fā)送；（3）第3引腳（Rx）：串口數(shù)據(jù)接收；（4）第4引腳（GND）：信號地；（5）第5引腳（WAK）：感應(yīng)信號輸出端，默認(rèn)高電平有效；（6）第6引腳（Vt）：觸摸感應(yīng)電源輸入端，3.3v供電；（7）第7引腳（U+）：USBD+；（8）第8引腳（U-）：USBD-。3.2.2.3模塊指令格式模塊通過串口與外部控制器進(jìn)行通訊，模塊進(jìn)行通訊需要使用正確的命令包格式，這根據(jù)各個傳感器模塊的不同而命令包格式也不同。該模塊具有命令包格式、數(shù)據(jù)包格式和結(jié)束包格式三種指令格式，各個指令包的數(shù)據(jù)格式如下圖3.4所示。圖3.4AS608模塊指令格式發(fā)送到模塊和接收模塊的數(shù)據(jù)包格式相同。數(shù)據(jù)包只有在收到命令包或結(jié)束包后再發(fā)送。數(shù)據(jù)包長度=從包長度到校驗和的總字節(jié)數(shù)。校驗和=包標(biāo)識符+校驗和的所有字節(jié)。在生成模塊地址之前，它是默認(rèn)的0xFFFFFF。主機(jī)使用命令生成模塊的地址后，一定要使用生成的地址發(fā)送和接收所有數(shù)據(jù)包。否則模塊將拒絕接收發(fā)送的數(shù)據(jù)包。3.2.2.4ATK-AS608模塊應(yīng)答格式響應(yīng)是指將相關(guān)命令的執(zhí)行狀態(tài)以及執(zhí)行結(jié)果發(fā)送給主機(jī)。響應(yīng)包含后續(xù)軟件包可以遵循的參數(shù)。主機(jī)接收到模塊的響應(yīng)包后，可以確認(rèn)包的接收和模塊的指令執(zhí)行。模塊響應(yīng)包包含一個參數(shù)：確認(rèn)代碼。確認(rèn)碼表示指令已完成。模塊響應(yīng)格式如下圖3.5所示。圖3.5AS608模塊應(yīng)答格式3.2.2.5模塊電路及其外觀AS608模塊內(nèi)部PCB如圖3.6所示。圖3.6AS608模塊PCB電路其實物圖如下圖3.7所示。圖3.7AS608模塊實物圖3.2.3RFID-RC522讀卡模塊RFID-RC522讀卡模塊集成MFRC522芯片電路，具有低電壓、低成本、小體積和非接觸式讀取的特點。該模塊使用方便，成本低廉，采用3.3v電壓供電，使用SPI接口進(jìn)行通信，它與主機(jī)間通信采用SPI模式，有利于減少連線，縮小PCB板體積，降低成本，可以保證模塊穩(wěn)定可靠的工作、讀卡距離遠(yuǎn)。該模塊功能框圖如下圖3.8所示。圖3.8RFID-RC522功能框圖3.2.3.1RFID-RC522射頻模塊主要技術(shù)參數(shù)（1）工作電流：13—26mA（DC）；（2）工作電壓(V)：2.5-3.3V電源；（3）工作頻率：13.56MHz；（4）工作溫度：21—80℃；（5）放置溫度：40—84℃；（6）相對濕度：5%—96%；（7）內(nèi)部振蕩器連接27.12MHz石英晶振，有可編程定時器和內(nèi)部自檢。3.2.3.2RFID-RC522接口的引腳說明RFID-RC522模塊采用7芯1.25mm間距單排插座，其接口的引腳說明如下：（1）第1引腳（SDA）：數(shù)據(jù)接口；（2）第2引腳（SCK）：時鐘接口；（3）第3引腳（MOSI）：SPI接口，主發(fā)從收；（4）第4引腳（MISO）：SPI接口，主收從發(fā)；（5）第5引腳（NC）：懸空；（6）第6引腳（RST）：復(fù)位信號；（7）第7引腳（3.3V）：電源輸入。3.2.3.3RFID-RC522通訊格式RC522與微控制器之間通過SPI接口進(jìn)行高速串行通信。在SPI通信中，RFID-RC522模塊是從屬模塊，時鐘信號SCK由主機(jī)產(chǎn)生，主設(shè)備通過MOSI引腳發(fā)送數(shù)據(jù)到從設(shè)備；模塊通過MISO引腳與主設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。圖3.9連接到帶有SPI接口的微控器一、讀數(shù)據(jù)通過SPI接口從模塊讀取數(shù)據(jù)的通信格式如下圖3.10所示。圖3.10讀數(shù)據(jù)時MOSI和MISO的字節(jié)順序二、寫數(shù)據(jù)通過SPI接口往模塊寫入數(shù)據(jù)的通信格式如下圖3.11所示。圖3.11寫數(shù)據(jù)時MOSI和MISO的字節(jié)順序三、模塊地址字節(jié)每個模塊都有其對應(yīng)的模塊地址，當(dāng)需要選用某個模塊時，就需要通過SPI發(fā)送該模塊的地址。模塊地址字節(jié)格式如下圖3.12所示。圖3.12模塊地址字節(jié)格式3.2.2.4模塊封裝及其外觀RFID-RC522模塊采用飛利浦制造商C522原裝芯片設(shè)計讀卡器電路。使用方便，成本低。其芯片封裝如圖3.13所示。圖3.13RC522芯片封裝其實物圖如下圖3.14所示。 圖3.14RFID-RC522模塊實物圖3.2.4LCD12864液晶顯示模塊液晶作為一種顯示裝置，廣泛應(yīng)用于儀器儀表和電子設(shè)備等低功耗產(chǎn)品，在數(shù)字電路中，所有的數(shù)據(jù)都用0和1來保存，通過對LCD控制器進(jìn)行不同的數(shù)據(jù)操作，可以得到不同的結(jié)果REF_Ref37943891\r\h[5]。常用漢字有6000多種，使用ASCII表中的128個最小值來收集兩個漢字，即漢字的內(nèi)部代碼。剩余的128位保留給英文字符。有帶字體和不帶字體的兩種類型。第一種是沒有字體的LCD，這就需要用戶提供自己的字體庫，可以設(shè)置各種字體顯示樣式，設(shè)計更加靈活。第二章是帶字體的LCD，但是只能顯示GB2312類型。每個都有優(yōu)點和缺點，并且可以根據(jù)不同的應(yīng)用場景靈活選擇。其LCD12864液晶顯示模塊的原理圖如下圖3.15所示。圖3.15LCD12864液晶顯示模塊原理框圖3.2.4.1LCD12864液晶顯示模塊基本參數(shù)（1）工作電壓：+3.0--+5.5V，直流；（2）分辨率：128×64點；（3）模塊內(nèi)置中文字庫，提供8192個16×16點陣漢字REF_Ref37943917\r\h[6]；（5）通訊方式：串行、并口可選；（6）顯示顏色：藍(lán)屏；（7）工作溫度：0℃~54℃；（8）放置溫度：-21℃~63℃。3.2.4.2模塊引腳說明LCD12864液晶顯示模塊采用20芯1.25mm間距單排插座，其接口的引腳說明如下圖3.16所示。圖3.16LCD12864引腳說明3.2.4.3LCD12864液晶顯示模塊接口時序1、并行通訊方式時序圖：圖3.17MPU寫數(shù)據(jù)到模塊時序圖圖3.18MPU從模塊讀數(shù)據(jù)時序圖2、串行通訊方式時序圖：圖3.19串行連接時序圖3.2.4.4模塊用戶指令集每次對模塊進(jìn)行操作，都需要確認(rèn)模塊不忙，也就是說，在讀取BF標(biāo)志時，BF必須為0。圖3.20用戶指令集3.2.4.5LCD12864模塊外觀外觀尺寸：93×70×12.5mm，視域尺寸：73×39mm。圖3.21模塊外觀尺寸LCD12864液晶顯示模塊實物圖如下圖3.22所示。圖3.22LCD12864模塊實物圖3.2.5薄膜矩陣鍵盤模塊鍵盤的矩陣結(jié)構(gòu)比單個按鍵一對一直接連接引腳的方法復(fù)雜，相應(yīng)的讀取識別也更復(fù)雜。本設(shè)計選用的是薄膜矩陣鍵盤，它的引腳采用標(biāo)準(zhǔn)的7芯杜邦頭，間距0.254cm，可以直接插在排針上連接到電路；鍵盤背面白色貼紙可以揭去，牢固粘貼在物體表面，方便放置。其電路原理圖如下圖3.23所示。圖3.23LCD12864模塊實物圖3.2.6AMS1117-3.3v電源模塊該AMS1117系列電壓調(diào)節(jié)器有可調(diào)和各種固定電壓版本。這里采用的AMS1117模塊是固定輸出版本，固定輸出3.3v電壓。為STM32單片機(jī)提供工作電源。模塊的電路原理圖如下圖3.24所示。圖3.24AMS1117-3.3v模塊原理圖3.2.6.1AMS117-3.3v模塊基本參數(shù)（1）正常工作輸入電壓：4.4V-7V（DC）；（2）正常工作輸出：3.3V，800.5mA；（3）1.2V電壓差：輸入只比輸出高1.2V即可正常工作；（4）帶電源指示燈。3.2.6.2AMS117-3.3v模塊外觀模塊尺寸：8.6mm12.33mm（指尖般大小）。其實物圖如下圖3.25所示。圖3.25AMS1117-3.3v模塊實物圖3.2.7有源蜂鳴器模塊有源蜂鳴器采用多晶片集成電路（SOT塑封裝），此集成電路采用金絲球焊接，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，使用壽命長，性能穩(wěn)定，產(chǎn)品合格率高。有源蜂鳴器內(nèi)部帶震蕩源，所以只要通電就會發(fā)出聲響。3.2.7.1基本參數(shù)（1）電壓：3V直流電壓；（2）最大電流：30MA；（3）最小聲壓：86db/10cm；（4）諧振頻率：2.5---0.3kHZ；（5）工作溫度：-20----70度；（6）重量：2g。3.2.7.2有源蜂鳴器模塊外觀有源蜂鳴器模塊的高度為0.9cm，半徑0.55cm，電路板用黑膠封閉，具有兩個引腳，長引腳為‘+’，短引腳為‘-’。圖3.26有源蜂鳴器模塊外觀示意圖其實物圖如下圖3.27所示。圖3.27有源蜂鳴器模塊實物圖系統(tǒng)軟件設(shè)計分析4.1單片機(jī)程序開發(fā)環(huán)境本項目設(shè)計使用的開發(fā)環(huán)境是Keiluvisin5，它是當(dāng)前比較流行的一種嵌入式開發(fā)環(huán)境。KeiluVision5提供了完整的Windows開發(fā)環(huán)境界面，支持C/C++語言開發(fā)，具有很高的C語言編輯效率，使開發(fā)者可以非常方便地使用C語言進(jìn)行研發(fā)REF_Ref37944032\r\h[7]。Keiluvisin5的開發(fā)界面如圖4.1所示。圖4.1KeiluVision5軟件開發(fā)界面圖其中Keil具有以下特點：Keil支持Windows操作系統(tǒng)，提供了豐富的開發(fā)庫和強(qiáng)大的開發(fā)調(diào)試工具；Keil可以完成完整的軟件開發(fā)工作，從編輯，編譯，鏈接，調(diào)試到最終仿真的過程；Keiluvisin5為Keiluvisin4ide添加了許多新功能。例如，Keiluvisin5增強(qiáng)了對Cortex-M核心微控制器的開發(fā)支持，并改進(jìn)了Keiluvisin4的開發(fā)形式和接口。4.2ARM軟件庫開發(fā)流程（1）首先建立“Project”工程，先在本地新建一個文件夾，用來保存工程的固件庫文件；（2）在工程文件里分別添加STARUP、CMSIS、STM32F4xx_StdPeriph_Driver、User、Doc組目錄；（3）在工具鏈中的C/C++選項卡里面指定頭文件的目錄；（4）在工具鏈中的C/C++選項卡里面添加這兩個宏：USE_STDPERIPH_DRIVER,STM32F429_439xx,（5）屏蔽掉不需要使用的文件：stm32f4xx_cec.c,stm32f4xx_dsi.c,stm32f4xx_flash_ramfurc.c,stm32f4xx_fsmc.c,stm32f4xx_qspi.c（6）刪除stm32f4xx_it.c文件里的下面代碼語句：#include

”main.h”,TimingDelay_Decrement();（7）最后所使用的配置仿真器即可完成工程的建立了。具體工程開發(fā)如下圖4.2所示。圖4.2KeiluVision5軟件開發(fā)流程圖4.3系統(tǒng)軟件流程圖該系統(tǒng)主要由keiluVision5軟件設(shè)計，程序語言采用C語言編寫，具有良好的可讀性和可移植性。系統(tǒng)流程圖如下圖4.3所示。圖4.3.系統(tǒng)運(yùn)行流程圖系統(tǒng)的焊接與調(diào)試5.1電路焊接手工焊接是一種最常見的原始焊接方法。目前，雖然許多工廠的焊接生產(chǎn)基本上不使用該方法，但在進(jìn)行系統(tǒng)測試還是會經(jīng)常使用手工焊接REF_Ref37858584\r\h[8]。重要的是，如果焊接過程中出現(xiàn)問題，整個控制系統(tǒng)都會受到影響，可以說焊接會使控制系統(tǒng)不能使用。手工焊接主要有如下四步組成的：第一步是開始焊接。要焊接的地方要清理干凈，主要是去除油漬和灰塵，然后要焊接的部分要在一定方向上以兩個角度折疊。小心不要交叉每個零件的腿，這會影響焊接。接下來，讓焊接頭接觸待焊接部件的底部，并將其放在電線上。應(yīng)該注意的是，焊頭不能接觸到其他零件的腳，否則這兩個零件將被焊接在一起。第二步是熱焊接。在第一步之后，下一步是加熱焊錫絲。主要是把一個熱烙鐵放在設(shè)備的引腳旁邊，慢慢熔化焊絲。必須注意電烙鐵的溫度和加熱時間。如果時間太長，它很可能被焊接到面包板襯墊上。通常建議將電烙鐵的溫度調(diào)節(jié)到大約400度。加熱大約2秒鐘。這一例外也是基于設(shè)備類別的具體差異。在焊接過程中，當(dāng)需要移除焊接部分時，也需要加熱焊接部分。主要操作是在焊接處修補(bǔ)焊絲，使焊點變圓，然后通過電火花加工加熱焊接處。在加熱過程中，可以直接移除部件。此時，必須采取注意時間，否則墊將被損壞。第三部分是焊接表面的清潔。第二步完成后，有時會發(fā)現(xiàn)焊接不完美或害怕焊接錯誤，需要對焊接進(jìn)行添加修改，主要會出現(xiàn)的主要有兩種情況，一種是焊錫不足，焊點不圓。這時，有必要修理焊點。此時應(yīng)注意，不能增加焊料的數(shù)量，否則在其他時間段內(nèi)很容易連接到引腳。第二點是焊料過多。此時，您可以使用烙鐵來回滑動焊料，這將帶走多余的焊料。如果不能，則只能使用吸錫器。第四部分是焊點檢查。完成前面的三個步驟后，就需要對系統(tǒng)電路進(jìn)行整體的觀察，主要是查看焊接點是否完整，光亮，牢固，并是否與其他引腳連接以及是否有漏焊。5.2系統(tǒng)調(diào)試記住必須認(rèn)真觀察焊接系統(tǒng)是否存在問題，例如正極和負(fù)極的反向連接或者連接，明顯的斷裂，虛焊問題等。然后使用萬用表檢查是否存在嚴(yán)重的電源問題，例如正極和負(fù)極之間的短路，以確保系統(tǒng)焊接沒有問題。配置完成調(diào)試平臺后，我們需要調(diào)試軟件程序。如果程序調(diào)試沒有問題，請開始驗證系統(tǒng)功能是否符合要求。如果功能沒有滿足設(shè)計要求或者存在問題，就繼續(xù)重復(fù)進(jìn)行調(diào)試程序，直到滿足所有功能要求為止。5.2.1系統(tǒng)程序調(diào)試在前面新建的工程里面完成整體代碼的編寫，然后單擊keiluvisin5軟件左上角的編譯按鈕，系統(tǒng)將對工程代碼文件進(jìn)行編譯，可以在keiluvisin5軟件下面的BuildOutput窗口中看到相應(yīng)的提示信息。如果有錯誤消息，則必須按照提示查找并糾正錯誤，直到?jīng)]有錯誤并且實物功能滿足要求為止（如果是一般警告則可以忽略）。圖5.1程序編譯無誤提示界面5.2.2系統(tǒng)硬件調(diào)試軟件調(diào)試完成后，接下來就是對整個硬件進(jìn)行測試，主要使用各種調(diào)試設(shè)備對焊接板進(jìn)行整體調(diào)試，例如：萬用表、直流電源或示波器等。主要檢查設(shè)備是否能夠工作進(jìn)行正常。（1）肉眼進(jìn)行觀察。仔細(xì)觀察每個焊接點是否有虛焊現(xiàn)象，每個器件之間是否有存在短接現(xiàn)象，從而導(dǎo)致系統(tǒng)短路。（2）使用萬用表進(jìn)行調(diào)試。首先檢查電源是否短路，然后測量引腳連接是否正確，是否存在接線錯誤。（3）上電檢查。完成第一步和第二步后，接下來，可以打開電源對系統(tǒng)進(jìn)行通電。上電后，觀察各個模塊是否工作正常，然后逐個測試功能。5.3實物測試最后是對整個系統(tǒng)進(jìn)行軟件與硬件聯(lián)調(diào)，以達(dá)到項目設(shè)計的要求。它支持指紋、NFC、密碼以及感應(yīng)卡四種方式進(jìn)行開鎖；通過LCD12864液晶顯示屏顯示系統(tǒng)操作界面，分別有運(yùn)行界面、密碼管理界面、指紋管理界面以及IC卡管理界面；具有分級管理權(quán)限，管理員權(quán)限才可以進(jìn)行增刪信息，比如修改密碼、添加或者刪除指紋信息以及IC卡信息等；支持虛偽密碼，在正確密碼前后可隨意輸入數(shù)字，保護(hù)真實密碼；多次密碼或指紋開鎖失敗則劫持開鎖，使用管理員密碼即可開鎖并恢復(fù)正常。經(jīng)過測試，系統(tǒng)各項功能測試正常，符合設(shè)計要求，如下圖5.2所示。圖5.2實物運(yùn)行測試圖參考文獻(xiàn)羅洋坤.基于STM32車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)電路搭建及分析[J].機(jī)電工程技術(shù),2018,47(04):97-98+115.符怡銘,袁亮,肖祥彬,劉凡,董效杰,徐建.基于STM32的指紋門禁系統(tǒng)的設(shè)計[J].科技廣場,2017(03):179-181.孫駿榮,