指纹门禁系统管理系统设计-论文

指纹门禁系统管理系统设计-论文内容摘要：

8 位双向 I/O 口， P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口 P2 写 ―1‖，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流 (IIL)。 在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX @DPTR 指令）时， P2 口送出高 8 位地址数据。 在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX @RI 指令）时， P2 口输出 P2 锁存器的内容。 Flash 编程或校验时， P2 亦接收高位地址和一些控制信号。 4） P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对 P3 口写入 ―1‖时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。 此时，被外部 拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流（ IIL）。 P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能。 P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 5） RST 复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 6） ALE/PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。 一般情况下， ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于 定时目的。 要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 7） PSEN 程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲。 在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 8） EA/VPP 外部访问允许。 欲使 CPU 仅访问外部程序存储器， EA 端必须保持低电平（接地）。 9） XTAL1 振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 10） XTAL2 振荡器反相放大器的输出端。 11） VDD 电源 +5V。 12） VSS GND 接地。 13）特殊功能寄存器如 表 23 所示 ： 南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文） 8 表 23 特殊功能寄存器 表 主控芯片模块设计 [10] AT89C52 作为 此次门禁系统开发的处理器的核心部件是非常重要的， 通过图 可知： 通过键盘，读卡器模块的连接完成对其输入的功能，而 LCD 显示器以及指纹识别模块的连接则完成了 AT89C52 处理后的信息输出的功能，来完成系统的输入以及输出的功能。 图 系统硬件功能示意图 本次系统中， 完成与键盘的 4*4 的按键来识别并确认键盘的信号；引脚号 第二功能 RXD TXD 外部中断 0 外部中断 0 T0 T1 WR RD 微控器 AT89C52 LCM MAX603 SM60 采集头 MAX232 键盘 电控锁门 电压检测 PCF8563 24WC02 南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文） 9 和 作为 LCD 液晶显示器模块的控制及显示； 用于指纹识别模块； 则对应开关门控制。 对应时钟 /日历芯片。 指纹识别模块的硬件设计 [6] 指纹识别模块 SM60 系列光学头指纹识别模块是杭州中正公司的产品。 由高性能 DSP 处理器和 FLASH 等芯片构成，具有指纹图像处理、模板提取、模板匹配、指纹搜索和模板存储等项功能。 指纹适应性强；价格低廉；算法性能优异；转换灵活；简单易用方便扩充；低功耗；以及灵活设置安全等级等诸多优点。 SM60 技术参数 如表 25 所示 ： 表 25 SM60 技术参数 表 SM60 工作方式 : 根据不同开发任务和应用要求，模块分为“独立”和“命令”两种工作模式。 1） 独立工作模式 模块不需要 PC 机或上位机的控制，自己就能完成指纹录入，生成模板，模板存储，指纹比对，指纹搜索等功能。 2） 命令工作模式 模块在 PC 机或上位机的控制下，通过各种指令的组合实现更复杂，更具个性化的功。 这两种工作模式的设定是通过主板上的一组拨码开关来实现的。 拨码开关 : 南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文） 10 拨码开关 S1 有两个作用 :其一，设定命令工作模式。 其二，在设定独立工作模式状态前提下，通过位置的不同组合，指使模块进行指纹登录、删除、搜 索等处理。 开关“ ON”代表逻辑“ 0。 拨码开关 功能表如表 26 所示： 表 26 拨码开关功能表 Pin2 Pin1 所设定的工作模式 开关功能 1 1 命令工作模式 设定命令工作模式 0 0 独立工作模式 删除指纹 0 1 独立工作模式 登陆指纹 1 0 独立工作模式 指纹搜索 电平信号转换 EIA 与 TTL 转换 :EIA 是用正负电压来表示逻辑状态，与 TTL 以高低电平表示逻辑状态的规定不同。 因此，为了能够同计算机接口或终端的 TTL 器件连接，必须在 EIA 与 TTL 电路之间进行电平和逻辑关系的 变换。 实现这种变换的方法可用集成电路转换器件，如 MC1488,SN75150 芯片可完成 TTL 电平到 EIA 电平的转换，而 MC1489, SN75154 可实现 EIA 电平到 TTL 电平的转换。 MAX232 芯片可完成 TTLEIA 向电 平转换。 MAXIM 公司生产的芯片 MAX232，是一个低功耗、 5V 供电、双路的 TTL电平与 RS232 电平转换芯片，因为他外围器件少，应用电路简单，功耗低，所以选用它进行电平转换。 在此使用的集成电平转换芯片 MAX232 为 RS 232C / TTL 电平转换芯片。 它只使用单 +5V 为其 工作，配接 4 个电解电容即可完成 RS 232 电平与 TTL 电平之间的转换。 MAX232 管脚图及 内部电路如图 所示： 图 MAX232 管脚图及内部电路图 南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文） 11 稳压器 [13] 从上面可知，指纹识别独立模块 SM60 工作电压为 5V 、 200mv， 电流为200mA、但是该系统是电池供电，电压随着电池的消耗会下降，并且指纹识别独立模块 SM60 的静态 (或空闲 )电流太大，不能长时间处于空闲状态，必须在不使用的时候将其关断，所以，给指纹识别独立模块供电的电源要求稳压和可关断。 低压差线性稳压器 MAX603 作为稳压器，具有低的降落电压和电源电流 (与输出电流无关 )，它比通常的双极型稳压器有更宽的工作范围。 它的输入电压范围为 至 ，稳压输出电压 5V，输出电流 500mA 时压降为 320mV，稳压器的输出电压有折返电流限制和热过载线路保护，静态电流典型值 15uA，最大值 35uA， MAX603 对电池的消耗非常低。 这种低压差线性稳压器在轻负载时具有节省电池的特性，在重负载时仍能提供低的降落电压。 其主要性能 : 1）双模式工作，固定或 至 11V 可调输出 2） 7V 至 大输入电压范围 3） 最大输出电流 500mA 4）典型 15uA 静态电流 5）最大 3uA 静态电流 (关断方式 ) 6）输出过流限制 7）反向电流保护 8）高功率 8 脚小型封装 MAX603 引脚图如图 所 示 ： 图 MAX603 引脚图 南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文） 12 引脚名称如表 29 所示 : 表 29 MAX603 引脚名称 表 引脚 符号 功能 1 IN 电源电压输入 GND 地，散热 4 /OFF 关断 5 SET 设置电压输出 8 OUT 稳压输出 应用 MAX603 输出 5V 电压的应用电路如图 所示 : 图 MAX603 输出 5V 电压的应用电路图 数据接收设置 微控器 AT89C52 内部有一个全双工的串行接口，有两个独立的接收、发送缓冲器，可同时发送、接收数据。 发送缓冲器只能写入不能读出，接收缓冲器只能读出不能写入，两个缓冲器占用一个地址，只用读 、写指令加以区分。 串行口也有接收缓冲器，即从接收缓冲器中读出前一个已收到的字节前，能开始接收第二个字节。 然而，如果在第二个字节已接收完毕时，第一个字节还没有读出，则将丢失其中一个字节。 微控器 AT89C52 有四种工作模式。 串口的控制寄存器共有两个，即特殊功能寄存器 SCON 和 PCON， SCON 中的 SMO 和 SM1 两位控制串行口的工作方式。 微控器 AT89C52 发出指令，通过 MAX232 将 TTL 转换 EIA 标准，然后控制指纹识别独立模块 SM60。 指纹识别独立模块 SM60 返回的信息再通过MAX232 将 EIA 转换 TTL 标准，微控器 AT89C52 再对返回的信息进行分析。 南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文） 13 指纹模块总体连接 如图 所示 ： 图 指纹模块总体连接示意图 LCD 液晶显示器模块硬件设计 [12] LCD 模块 LCD 元件 SMC1601A 的外形如图 所示，它有 16 根信号接口线。 SMC1601A 是标准西文字符型液晶显示模块， 5x7 点阵字符显示位，显示 16*1个字符，工作电压为 ，工作电流 ()，并行接口方式。 图 SMC1601A 的外形图 南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文） 14 引脚说明如 表 213 所示 ： 表 213 SMC1601A 的引脚说明 表 接口电路设计 利用 P0 作为数据口， 、 、 作为使能信号、读 /写选择端、数据 /命令选择端控制口，模拟读写操作时序，控制液晶显示器 SMC1601A 的显示。 三极管 PNP 用来控制液晶显示器 SMC16O1A 的电源，由 来控制， 置高，三极管截止，停止给液晶显示器供电， 置低，三极管导通，液晶显示器上电，开始对其读写控制。 电位器 R 用来调节液晶显示偏压值，来调节字符的显示亮暗。 接口电路如下图 所示： 图 LCD 接口电路图 南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文） 15 时钟 /日历芯片模块硬件设计 [8] 时钟 /日历芯片元器件 PCF8563 是一款低功耗的 CMOS 实时时钟 /日历芯片， 如图 所示， 它提供一个可编程时钟输出，一个中断输出和掉电检测器，所有的地址和数据通过 I2C总线接口串行传递。 最大总线速度为 400KbitS/s，每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动增加。 图 PCF8563 管脚图 主要特性 : 1）低工作电流典型值为 A。 2）大工作电压范围。 3）低休眠电 流典型值为 A(VDD=,Tamb=25 )。 4） 400KHz 的 I2C总线接口 VDD= 时。 5）可编程时钟输出频率为 、 1024Hz、 32Hz 、 1Hz。 6）报警和定时器。 7）内部集成的振荡器电容片内电源复位功能掉电检测器。 8） I2C总线从地址 ： 读 0A3H ， 写 0A2H。 9）开漏中断引脚。 PCF8563有 16个 8位寄存器 :一个可自动增量地地址寄存器，一个内置的振荡器，一个分频器 (用于给实时时钟 RTC提供源时钟 )，一个可编程时钟输出，一个定 时器，一个报警器，一个掉电检测器和一个 400KHz I2C总线接口。 所有 16个寄存器设计成可寻址的 8位并行寄存器，但不是所有位都有用。 前两个寄存器用于控制寄存器和状态寄存器，内存地址 02H08H用于时钟计数器(秒 年计数器 )，地址 09H0CH用于报警寄存器 (定义报警条件 )，地址 0DH控制CLOCKOUT管脚的输出频率，地址 0EH和 0FH分别用于定时器控制寄存器和定时器寄存器。 秒、分钟、小时、日、月、年、分钟报警、小时报警、日报警寄存器，南京工程学院康尼学院本科毕业设计（论文） 16 编 码格式为 BCD码，星期和星期报警寄存器不以 BCD格式编码。 引脚图 如表 216所示 ： 表 216 PCF8563引脚功能 表 符号 管脚号 描述 OSCI 1 振荡器输入 OSCO 2 振荡器输出 /INT 3 中断输出 Vss 4 地 SDA 5 串行数据 I/O SCL 6 串行时钟输入 CLKOUT 7 时钟输出 VDD 8 正电源 寄存器格式 如表 217所示 ： 表 217 PCF8。