基于嵌入式的家用智能鎖的設(shè)計

郭敏杰

（西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院，甘肅 蘭州730000）

隨著手機(jī)技術(shù)逐漸成熟，指紋解鎖技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。開鎖信息可以是數(shù)字、字符、時間、人體器官識別等可以利用的信息，組合使用這些信息能夠使智能鎖獲得高度的保密性。組合使用信息也能夠使電子密碼鎖獲得無窮擴(kuò)展的可能。雖然指紋只占人體皮膚的一小部分，但是卻蘊(yùn)含大量信息，指紋具有唯一性和永久性，所以指紋識別技術(shù)非常的安全可靠，因此指紋識別技術(shù)作為一門有廣泛應(yīng)用前景的新高技術(shù)，值得認(rèn)真研究。

1 總體方案設(shè)計

系統(tǒng)硬件方案選擇:

1.1 主控芯片的選擇。本系統(tǒng)電路主芯片采用STC89C52 單片機(jī)。STC89C52 是宏晶科技公司生產(chǎn)的一款低功耗、高性能的八位CMOS 微處理器，片內(nèi)具有8k 在線編程Flash 存儲器。STC89C52 單片機(jī)的內(nèi)核采用的是MCS-51 內(nèi)核，指令完全兼容MCS-51，但是該單片機(jī)越做了升級使得芯片具有很多傳統(tǒng)的51單片機(jī)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(jī)內(nèi)部的存儲，不在需要在外接存儲芯片進(jìn)行存儲。STC89C52 單片機(jī)具有的開發(fā)簡單、可在線編程下載、成本低是非常不錯的選擇。

1.2 指紋模塊的選擇。采用AS608 指紋識別模塊(AS608 指紋識別模塊是指采用了杭州晟元芯片技術(shù)有限公司的AS608指紋識別芯片而做成的指紋模塊)。單片機(jī)與該模塊之間采用常見的串口通訊協(xié)議，這樣使得設(shè)計變得簡單。該模塊內(nèi)部含有高速DSP 處理能夠?qū)崿F(xiàn)對指紋的采集與識別，通過串口能夠控制指紋的采集，識別，添加，刪除等一系列操作。

編號 名稱 功能 1 Vi 模塊電源正輸入端 2 Vt 觸碰感應(yīng)輸入端(3V 供電) Tx 串行數(shù)據(jù)輸出、TTL 邏輯電平 Rx 串行數(shù)據(jù)輸入、TTL 邏輯電平 U+ USB D+ U- USB D- WAK 感應(yīng)信號輸出 8 GND 接地

1.3 顯示器件的選擇

本系統(tǒng)采用LCD1602 液晶顯示屏。LCD1602 液晶由X×Y個顯示單元構(gòu)成，例如：液晶顯示屏顯示8×4 行16×16 點陣的字節(jié)，那么每個字節(jié)都會與LCD1602 相對應(yīng)，并且輸入密碼后都與顯示器有明暗對應(yīng)各點。輸出形式可以是圖形顯示或者數(shù)字顯示，還可以是漢字顯示。LCD1602 還具有低功耗低電壓的特點。其中還包括中文字庫的64×64 是一種具有4 位并行、2線串行的接口方式，其分辨率為64×64，內(nèi)置4096 個16×16點漢字?？梢岳迷撦^為簡單的模塊接口方式操作指令，可以通過這樣構(gòu)成自己想要的人機(jī)交互圖形界面。

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1.4 數(shù)據(jù)存儲芯片的選擇

通過使用單片機(jī)內(nèi)部的EEPROM進(jìn)行存儲數(shù)據(jù)。STC89C5X的EEPROM 起始地址為0x2000，以512 字節(jié)為一個扇區(qū)，EERPOM 的大小為2K 字節(jié)。ATC89C5X 芯片內(nèi)部帶有EEPROM 功能，ATC89C5X 的EEPROM 是通過ISP/IAP 技術(shù)讀寫內(nèi)部FLASH 來實現(xiàn)EEPROM。

1.5 人機(jī)交互輸入器件的選擇

在密碼的輸入方面，采用矩陣鍵盤作為輸入設(shè)備。這樣增加了程序算法的難度，但能節(jié)約單片機(jī)I/O 口的使用數(shù)量。矩陣鍵盤連接上按鍵的行線與列線再通過兩端的行線與列線連接到單片機(jī)上，然后再通過算法讀取用戶按下的是哪一個按鍵從而可以實現(xiàn)讀取操作。

1.6 系統(tǒng)總體設(shè)計

根據(jù)以上每個模塊的深入了解，主控芯片還是選擇了STC89C52 單片機(jī)。智能密碼鎖的密碼錄入用選擇了AT24C02進(jìn)行存儲；采用LCD602 液晶顯示實時操作內(nèi)容與提示；同時加入了指紋識別功能，能夠通過管理密碼進(jìn)入進(jìn)行添加和刪除指紋信息，解鎖、修改密碼等操作采用矩陣鍵盤輸入。該密碼鎖完成的主要功能是當(dāng)使用者能在規(guī)定的時間輸入正確的密碼，程序?qū)⒔o出開門的指令，并且此處還會用到LED 發(fā)光二極管亮一秒鐘作為提示。如若在規(guī)定時間能沒能輸入正確密碼，則不能開門并且禁止按鍵十秒，同時發(fā)出警報。密碼鎖的密碼可以修改，若想改密碼，先判斷是否輸入正確的原密碼，后允許輸入新的密碼并顯示在數(shù)碼管上且替換儲存原密碼單元的數(shù)。

2 結(jié)論

通過學(xué)習(xí)設(shè)計制造家用智能鎖的這段時間，我最終實現(xiàn)了本設(shè)計方案的要求。但是因為自身學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)方案的限制，本次設(shè)計的作品還存在著許多不足之處。

本次制作設(shè)計對于我來說即算上是一次機(jī)遇，又可以算上是一次挑戰(zhàn)。在整個學(xué)習(xí)過程中，我學(xué)習(xí)到了很多的知識和道理，最重要的是我深刻領(lǐng)悟到了“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”這句話的含義，當(dāng)然也是檢驗學(xué)習(xí)成果的準(zhǔn)繩，更重要的是，我知道了要將自己所學(xué)如何巧妙的應(yīng)用在實踐當(dāng)中，做到學(xué)以致用，學(xué)會從生活實踐中歸納總結(jié)知識，將實踐和知識合二為一。通過實際工程的設(shè)計也讓我了解到了書本上純理論的知識與實際應(yīng)用之間終歸還是有很大差距的。在實際生活中還會遇到各種各樣的的問題，這些都需要我進(jìn)行具體的剖析和總結(jié)，然后去解決問題。