基于嵌入式的家用智能鎖的設計

郭敏杰

（西北民族大學電氣工程學院，甘肅 蘭州730000）

隨著手機技術逐漸成熟，指紋解鎖技術也得到了廣泛的應用。開鎖信息可以是數字、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展的可能。雖然指紋只占人體皮膚的一小部分，但是卻蘊含大量信息，指紋具有唯一性和永久性，所以指紋識別技術非常的安全可靠，因此指紋識別技術作為一門有廣泛應用前景的新高技術，值得認真研究。

1 總體方案設計

系統硬件方案選擇:

1.1 主控芯片的選擇。本系統電路主芯片采用STC89C52 單片機。STC89C52 是宏晶科技公司生產的一款低功耗、高性能的八位CMOS 微處理器，片內具有8k 在線編程Flash 存儲器。STC89C52 單片機的內核采用的是MCS-51 內核，指令完全兼容MCS-51，但是該單片機越做了升級使得芯片具有很多傳統的51單片機不具備的功能，例如該芯片還有4K 的EEPROM存儲，在需要使用到掉電存儲數據的時候就可以直接使用單片機內部的存儲，不在需要在外接存儲芯片進行存儲。STC89C52 單片機具有的開發簡單、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有限公司的AS608指紋識別芯片而做成的指紋模塊)。單片機與該模塊之間采用常見的串口通訊協議，這樣使得設計變得簡單。該模塊內部含有高速DSP 處理能夠實現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 觸碰感應輸入端(3V 供電) Tx 串行數據輸出、TTL 邏輯電平 Rx 串行數據輸入、TTL 邏輯電平 U+ USB D+ U- USB D- WAK 感應信號輸出 8 GND 接地

1.3 顯示器件的選擇

本系統采用LCD1602 液晶顯示屏。LCD1602 液晶由X×Y個顯示單元構成，例如：液晶顯示屏顯示8×4 行16×16 點陣的字節，那么每個字節都會與LCD1602 相對應，并且輸入密碼后都與顯示器有明暗對應各點。輸出形式可以是圖形顯示或者數字顯示，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，內置4096 個16×16點漢字。可以利用該較為簡單的模塊接口方式操作指令，可以通過這樣構成自己想要的人機交互圖形界面。

???? ??? ????? ??? ??? ??????? ???? ???? ?? ??? ????? ???? ????? ??? ??? ????? ??? ??????? ??? ??? ????? ??? ???????? ??? ??? ????? ???? ?????? ??? ??? ????? ?? ????? ??? ??? ????? ??? ??? ??? ???? ???????? ??? ??? ??? ???? ??? ??

1.4 數據存儲芯片的選擇

通過使用單片機內部的EEPROM進行存儲數據。STC89C5X的EEPROM 起始地址為0x2000，以512 字節為一個扇區，EERPOM 的大小為2K 字節。ATC89C5X 芯片內部帶有EEPROM 功能，ATC89C5X 的EEPROM 是通過ISP/IAP 技術讀寫內部FLASH 來實現EEPROM。

1.5 人機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備。這樣增加了程序算法的難度，但能節約單片機I/O 口的使用數量。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讀取操作。

1.6 系統總體設計

根據以上每個模塊的深入了解，主控芯片還是選擇了STC89C52 單片機。智能密碼鎖的密碼錄入用選擇了AT24C02進行存儲；采用LCD602 液晶顯示實時操作內容與提示；同時加入了指紋識別功能，能夠通過管理密碼進入進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使用者能在規定的時間輸入正確的密碼，程序將給出開門的指令，并且此處還會用到LED 發光二極管亮一秒鐘作為提示。如若在規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碼管上且替換儲存原密碼單元的數。

2 結論

通過學習設計制造家用智能鎖的這段時間，我最終實現了本設計方案的要求。但是因為自身學習能力和學習方案的限制，本次設計的作品還存在著許多不足之處。

本次制作設計對于我來說即算上是一次機遇，又可以算上是一次挑戰。在整個學習過程中，我學習到了很多的知識和道理，最重要的是我深刻領悟到了“實踐是檢驗真理的唯一標準”這句話的含義，當然也是檢驗學習成果的準繩，更重要的是，我知道了要將自己所學如何巧妙的應用在實踐當中，做到學以致用，學會從生活實踐中歸納總結知識，將實踐和知識合二為一。通過實際工程的設計也讓我了解到了書本上純理論的知識與實際應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，這些都需要我進行具體的剖析和總結，然后去解決問題。