指纹锁单片机基于单片机指纹锁电子密码锁——总体设计方案|技术文档|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

基于单片机指纹锁电子密码锁——总体设计方案

1系统功能描述

本系统是根据指纹采集，识别模块开发出的指纹识别电子密码锁系统。该系统使用一个搜索手指指纹模块，一旦搜索到手指，立即采集手指指纹图像，并且将所收集的图像以数据形式发送。它利用人类指纹各向异性和不变性，为用户提供加密。只需把你的手指平放在指纹采集仪的采集窗口上完成指纹采集，操作十分方便。其主要功能是通过液晶显示屏显示出了各个过程和指纹对比结果。采集指纹图像之前，指纹模块必须检测是否在传感器表面上出现手指，所以应该有这种指纹录入的功能。简单的描述本次设计的功能即使用指纹模块检测、录入指纹，将比对的数据显示在液晶屏幕上。本系统拥有一次最多录入300个指纹的能力。但是由于AS608的处理速度的限制，对于编号靠后的指纹查询需要很长时间，所以对于需要录入大量指纹的识别系统，应选用处理速度更快的指纹模块。

该系统的主要功能有以下几个方面：

1．录入指纹：系统预先要有录入指纹的功能，即将个人的指纹通过指纹采集器采集用户指纹的特征信息。

2．合成指纹模板并存储：通过光电转换后，将指纹特征值和对应的 ID 号存储到存储器中。只要有上传指纹的命令，模块可以立即将数据传送到指定位置。

3．搜索指纹库比对指纹：当有指纹录入时，模块会响应搜索指纹库比对指纹，同时液晶显示比对结果，发光二极管亮。

2系统总体框架

系统的总体框架是指根据设计任务要求，对系统所需元件、设备参数进行必要的计算，通过认真研究、分析、比较选定设备型号，再将设备、元件通过可靠的接口电路联系起来构成一个完整的系统。在系统的整体方案确定之前,先要明确设计要求，然后对系统硬件、软件进行设计，其中包括绘制原理框图、电路图，对原理进行必要说明，综合考虑系统的性能和稳定性要求，以保证所设计的系统达到预期的要求。通过查阅文献资料、综合分析考虑。主控芯片选用了STC89C52单片机。系统总体框图如图所示

该系统以STC89C52作为主控单元，指纹模块通过串口通信与其建立联系，采用串口通信协议进行程序的编写，然后根据指纹模块AS608的数据手册进行指纹录入与识别的程序编写。在指纹的录入选择中，可通过矩阵键盘（逐行扫描法）中设定好的按键进入系统的管理选项，管理选项中包含①添加指纹②清空指纹库③修改管理员密码，同时这也可以通过按键进行选择并确认。LCD12864（带中文字库）与主控单元采用的是并口通信，虽然这也占用I/O口较多，但是处理速度更快，对于液晶的中文字的显示，因为自带中文字库，所以可以直接进行中文数组的编写显示。在一个系统中，掉电数据不丢失是一个非常关键的一环，由于该单片机内部没有掉电存储功能，其ROM和RAM的功能分别是，ROM虽然掉电不丢失数据，但是无法进行写操作；RAM虽然能够进行读写，但是数据掉电丢失。所以鉴于此选用了AT24C02芯片进行E2PROM的扩展，AT24C02是IIC接口，由于该单片机没有专门的IIC接口，所以系统采用了模拟IIC通信，并根据IIC通信协议进行了程序编写，能够对数据进行掉电保存。

下次将继续更新系统硬件设计......

基于单片机指纹电子密码锁——硬件设计2

指纹识别模块

ATK-AS608 指纹识别模块是 ALIENTEK 推出的一款高性能的光学指纹识别模块。芯片内置 DSP 运算单元，集成了指纹识别算法，能高效快速采集图像并识别指纹特征。模块配备了串口、USB 通讯接口，用户无需研究复杂的图像处理及指纹识别算法，只需通过简单的串口、USB 按照通讯协议便可控制模块。本模块可应用于各种考勤机、保险箱柜、指纹门禁系统、指纹锁等场合。

模块引脚功能说明

序号名称说明

1 Vi 模块电源正输入端。

2 Tx 串行数据输出。 TTL 逻辑电平

3 Rx 串行数据输入。 TTL 逻辑电平

4 GND 信号地。内部与电源地连接

5 WAK 感应信号输出，默认高电平有效

6 Vt 触摸感应电源输入端，.3v 供电

7 U+ USB D+

8 U- USB D-

在这里，我们只需要使用到其4个引脚，引脚1,2,3,4.

模块指令格式

模块指令格式分为三种：命令包格式、数据包格式、结束包格式。

命令包格式如图

数据包格式如图

结束包格式如图

·发送给模块和接收模块的数据包格式完全相同

·数据包不是单独发送和接收，必须是发送指令包之后或接收了应答包的后面

·包长度=包长度至校验和(指令，参数或数据)的总字节数，包含校验和，但不包含包长度本身字节数

·校验和是从包标识至校验和之间所有字节之和

·模块地址在没有生成之前是缺省的0xFFFFFFFF，一旦上位机通过指令生成了模块地址，则所有的数据包必须按照生成的地址收发。模块将拒绝地址错误的数据包

常用指令集

录入图像 PS_GetImage

功能说明：探测手指，探测到后录入指纹图像存于 ImageBuffer。返回确认码表示：录入成功、无手指等。

输入参数： none

返回参数：确认字

指令代码： 01H

指令包格式：

应答包格式：

注：确认码=00H 表示录入成功；

确认码=01H 表示收包有错；

确认码=02H 表示传感器上无手指；

确认码=03H 表示录入不成功；

sum 指校验和

生成特征PS_GetChar

功能说明：将 ImageBuffer 中的原始图像生成指纹特

征文件存于 CharBuffer1 或 CharBuffer2

输入参数： BufferID(特征缓冲区号)

返回参数：确认字

指令代码： 02H

指令包格式：

注：缓冲区 CharBuffer1、CharBuffer2 的 BufferID 分别为 1h 和 2h，如果指定

其他值，按照 CharBuffer2 处理

应答包格式：

注：确认码=00H 表示生成特征成功；

确认码=01H 表示收包有错；

确认码=06H 表示指纹图像太乱而生不成特征；

确认码=07H 表示指纹图像正常，但特征点太少而生不成特征；

确认码=15H 表示图像缓冲区内没有有效原始图而生不成图像；

sum 指校验和

注：剩下的需要用到的指令集限于篇幅未列出来，留下邮箱私发。

按键电路设计

按键接口设计有两种方法，独立式按键和矩阵式键盘。独立式按键各键相独立，每个按键各接入一根输入线，只要检测输入线的电平就可以识别按键状态。这种方法电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键需占用一根输入口。由于该设计方案IO资源浪费大。故此方法只适用于按键少或其他控制功能很简单的场合。由于本设计中的按键较多，考虑系统可靠性和键盘设计的简单所以采用矩阵按键。为了节省设计所需要时间，本人直接采用了一个4*4矩阵按键模块如图3-9。按键按下是呈低电平，我们采用软件消抖来减少对的单片机影响。