基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

1、華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要近年來，隨著生活水平的提高，人們對(duì)于社會(huì)消費(fèi)品的質(zhì)量和數(shù)量的要求也在逐漸增加。為了更好的為廣大顧客服務(wù)，在一些商場(chǎng)、影院、超市等公共場(chǎng)合通常設(shè)置有自動(dòng)存包柜，本次便是針對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行設(shè)計(jì) 。本文詳細(xì)介紹了國(guó)內(nèi)自動(dòng)存包控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)展中所面臨的問題。并詳細(xì)介紹了本系統(tǒng)采用的AT89S52單片機(jī)做控制器，可以同時(shí)管理四個(gè)存包柜。柜門鎖是由繼電器控制，當(dāng)顧客需要存包的時(shí)候，可以自行到存包柜前按“開門”鍵，需要顧客向光學(xué)指紋識(shí)別系統(tǒng)輸入個(gè)指紋，然后通過繼電器進(jìn)行開門（用亮燈表示），顧客即可存包，并需將柜門關(guān)上。當(dāng)顧客需要取

2、包時(shí)，要將只要將之前輸入的指紋放置于指紋識(shí)別器前方，指紋識(shí)別器采集到指紋信息輸出相應(yīng)的高低電平信號(hào)傳給單片機(jī)，系統(tǒng)比較密碼一致后，發(fā)出開箱信號(hào)至繼電器將柜門打開，顧客即可將包取出。 它具有功能實(shí)用、操作簡(jiǎn)便、安全可靠、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：自動(dòng)存包柜,單片機(jī),指紋識(shí)別器 Based on single chip microcomputer automatic package designAbstractIn recent years, with the improvement of living

3、60;standards, people for social consumer goods quality and quantity requirements are to increase gradually. In order to better service for the general customers, in some store

4、s, movie theaters, supermarkets public Settings are to be put automatically usually bag ark, it is functional practical, simple operation, safe and reliable, anti-jamming strong

5、60;sexual characteristics. Domestic deposit automatic control system are introduced in detail in this paper the development of the status quo, problems faced in the development of. And introduces in detail the system adopts single chip microcomputer controller, can simultaneously manage mu

6、ltiple pack ark. Cupboard door lock controlled by relay, when customers need to save package, will be allowed to save package before the ark according to the "open" button, need customer to the system input fingerprint, and then through the relay to open the door (with lighting), customers

7、 can save package, and the cupboard door must be closed. When customers need to pick up package, as long as before the input fingerprint should be placed on the fingerprint recognizer, fingerprint recognizer collecting to the fingerprint information and output the corresponding high and low level si

8、gnal to the microcontroller, the system is password consistent, signal out of the box to the relayKey words: Automatic Storage Bag, Microcontroller, Fingerprint recognizer。目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒 論- 1 -11 題目來源及意義- 1 -12 自動(dòng)存包柜課題的發(fā)展與現(xiàn)狀- 2 -13 本課題的目標(biāo)與任務(wù)- 3 -第2章 系統(tǒng)方案論證與器件的選擇- 5 -21 主控

9、模塊方案選擇- 5 -2.1.1 采用DSP+FPGA方案- 5 -2.1.2 采用51單片機(jī)方案- 5 -2.1.3 采用61單片機(jī)方案- 5 -22 輸入端方案的選擇- 6 -2.2.1 機(jī)設(shè)條碼式電子存包柜方案- 6 -2.2.2 非接觸IC卡電子存包柜方案- 9 -2.2.3 指紋識(shí)別電子存包柜方案- 9 -23 輸出端方案的選擇- 10 -2.3.1 光電開關(guān)與電磁閥方案- 10 -2.3.2 繼電器控制方案- 10 -24 方案總結(jié)- 11 -第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)- 13 -31系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)- 13 -3. 2 系統(tǒng)硬件各單元設(shè)計(jì)- 14 -321 控制單元設(shè)計(jì)- 14 -322

10、 指紋識(shí)別設(shè)計(jì)- 19 -323 輸出電路設(shè)計(jì)- 26 -3. 3 整體電路圖- 33 -第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)- 35 -41 系統(tǒng)軟件整體設(shè)計(jì)- 35 -42 系統(tǒng)軟件各部分設(shè)計(jì)- 37 -421 鍵輸入程序設(shè)計(jì)- 37 -422 驅(qū)動(dòng)電路程序設(shè)計(jì)- 37 -第5章 系統(tǒng)調(diào)試- 39 -5.1 系統(tǒng)硬件調(diào)試- 39 -5.2 系統(tǒng)軟件調(diào)試- 41 -5.3 系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試- 43 -總 結(jié)- 47 -參考文獻(xiàn)- 51 -致 謝- 53 -附 錄- 55 -IIII 第1章 緒 論11 題目來源及意義近年來，隨著生活水平的提高，人們對(duì)于社會(huì)消費(fèi)品的質(zhì)量和數(shù)量的要求也在逐漸增加。為了更好的為廣大顧

11、客服務(wù)，在一些商場(chǎng)、影院、超市等公共場(chǎng)合通常設(shè)置有自動(dòng)存包柜，它具有功能實(shí)用、操作簡(jiǎn)便、安全可靠、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。顧客可以根據(jù)簡(jiǎn)明清晰的操作說明自行的完成取物品的工作，自助式存取可以避免開放式存包帶來的不必要的糾紛，又可以節(jié)約人員開支，達(dá)到減員增效的目的。同時(shí)，存包可以解放顧客的雙手，使顧客放開雙手，更方便的進(jìn)行購(gòu)物。單片機(jī)一詞最初是源于"SingleChipMicrocomputer”，簡(jiǎn)稱SCM。在單片機(jī)誕生時(shí)，SCM是一個(gè)準(zhǔn)確、流行的稱謂，“單片機(jī)”一詞準(zhǔn)確地表達(dá)了這概念。隨著SCM在技術(shù)上、體系結(jié)構(gòu)上不斷擴(kuò)展其控制功能，單片機(jī)已不能用“單片微型計(jì)算機(jī)”來準(zhǔn)確表達(dá)其內(nèi)涵。國(guó)際

12、上逐漸采用"MCU"(MicroControllerUnit”)來代替，形成了單片機(jī)界公認(rèn)的、最終統(tǒng)一的名詞。在國(guó)內(nèi)因?yàn)椤皢纹瑱C(jī)”一詞已約定俗成，故而繼續(xù)沿用。單片機(jī)按其內(nèi)部中央處理器CPU(CentralProcessingUnit)的字長(zhǎng)分為1位機(jī)、4位機(jī)、8位機(jī)、16位機(jī)等。從1976年8位單片機(jī)誕生以來，單片機(jī)領(lǐng)域中一直是以8位機(jī)為主流機(jī)型，預(yù)計(jì)這種情況還將繼續(xù)下去。因此我們以Intel公司的8位機(jī)為例來談?wù)剢纹瑱C(jī)的發(fā)展歷史。   1.第一階段單片機(jī)階段(1976午1978年)。這階段的任務(wù)是探索計(jì)算機(jī)的單芯片集成。以Intel公司的MCS48為

13、代表，其CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、I/O端口、時(shí)鐘以及指令系統(tǒng)都是按嵌入式系統(tǒng)要求專門設(shè)計(jì)的。   2第二階段單片機(jī)的完善階段(1978年一1982年)。計(jì)算機(jī)的單芯片集成探索取得成功后，隨后的任務(wù)就是要完善單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。作為這一階段的典型代表是Inlel公司將MCS48向MCS5l系列的過渡。它在以下幾個(gè)重要方面奠定了單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。 (1)完善的外部總線。有8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有多機(jī)通信功能的串行通信接口。 (2)CPU外圍功能單元的集中管理模式。 (3)設(shè)置面向工控的位地址空間及位操作方式。

14、60;(4)指令系統(tǒng)突出控制功能。  3第三階段微控制器形成階段(1983年一1990年)。這一階段單片機(jī)的主要技術(shù)發(fā)展方向是滿足測(cè)控對(duì)象要求的外圍電路的增強(qiáng)，如AD轉(zhuǎn)換、DA轉(zhuǎn)換、高速IO口、WDT(程序監(jiān)視定時(shí)器)、DMA（高速數(shù)據(jù)傳輸）等，強(qiáng)化了智能控制的特征。  4第四階段微控制器全面發(fā)展階段(1990年以后)。即當(dāng)前的單片機(jī)時(shí)代，其顯著特點(diǎn)是百花齊放、技術(shù)創(chuàng)新。單片機(jī)正在滿足各個(gè)方面的需求從玩具、小家電、工程控制單元到機(jī)器人、智能儀表，過程控制，個(gè)人信息終端等無所不能。12 自動(dòng)存包柜課題的發(fā)展與現(xiàn)狀電子存包柜又名自動(dòng)存包柜、電子寄存柜，是20世紀(jì)嵌入式計(jì)算機(jī)快速

15、發(fā)展后在傳統(tǒng)寄存行業(yè)的一大應(yīng)用。從外觀和用途來看，電子存包柜屬于家具類別中的鋼制家具。從實(shí)現(xiàn)方式和功能上來看，電子存包柜屬于電子專用設(shè)備。電子存包柜主要由以下幾種類型： (1)機(jī)設(shè)條碼式電子存包柜    存物時(shí)：按“存”鍵，寄存柜自動(dòng)打印一張密碼條，機(jī)器語(yǔ)音提示：“請(qǐng)取密碼條”。使用者抽出密碼紙，對(duì)應(yīng)的箱門自動(dòng)打開，存好后關(guān)上箱門。取物時(shí)：直接將條碼紙?jiān)趻呙杩趻呙瑁瑢?duì)應(yīng)的箱門會(huì)自動(dòng)打開。語(yǔ)音提示：“請(qǐng)取完物品后關(guān)好箱門?！?#160;(2)指紋式電子存包柜    以使用者指紋作為寄存的憑證；當(dāng)使用者進(jìn)行存

16、物操作時(shí)，須先按一下操作鍵盤中的“存”鍵，然后在指紋采集窗里采集指紋，機(jī)器會(huì)把該指紋與分配給使用者使用的寄存箱的箱號(hào)結(jié)合起來，并將信息自動(dòng)記錄下，同時(shí)自動(dòng)打開該箱，供使用者存物，存完后使用者自己關(guān)好箱門；取物時(shí)，只需須先按一下操作鍵盤中的“取”鍵，然后在指紋采集窗里采集指紋，寄存柜將指紋數(shù)據(jù)與先前記錄下的進(jìn)行比對(duì)，正確后才會(huì)打開該箱供使用者取物（同時(shí)機(jī)器會(huì)自動(dòng)記錄當(dāng)時(shí)的時(shí)間、指紋以備查詢）。  (3)非接觸IC卡電子存包柜    以使用者所持IC卡（即射頻卡）作為寄存的憑證；當(dāng)使用者進(jìn)行存物操作時(shí)，須先按一下操作鍵盤中的“存”鍵再刷卡

17、（即讓寄存柜讀取卡號(hào)），寄存柜先識(shí)別是否為該場(chǎng)所的IC卡，若不是則拒絕存物；若是，機(jī)器會(huì)把該卡號(hào)與分配給使用者使用的寄存箱的箱號(hào)結(jié)合起來，并將信息自動(dòng)記錄下，同時(shí)自動(dòng)打開該箱，供使用者存物，存完后自己關(guān)好箱門；取物時(shí)，只需須先按一下操作鍵盤中的“取”鍵再刷卡，寄存柜將讀取的卡號(hào)與先前記錄下的進(jìn)行比對(duì)，正確后才會(huì)打開該箱供使用者取物（同時(shí)機(jī)器會(huì)自動(dòng)記錄當(dāng)時(shí)的時(shí)間、卡號(hào)以備查詢）4)聯(lián)網(wǎng)型非接觸IC卡電子存包柜    聯(lián)網(wǎng)型非接觸IC卡電子存包柜基本功能與非接觸IC卡電子存包柜一致，另外增加了網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，上位機(jī)管理軟件等，以實(shí)現(xiàn)寄存狀態(tài)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，分段收費(fèi)，

18、報(bào)表打印等功能。    現(xiàn)在公共場(chǎng)所應(yīng)用比較廣泛。因此，研制出一種能自動(dòng)存包的裝置有很重大的意義，我所研究的就是這方面的課題。13 本課題的目標(biāo)與任務(wù)本系統(tǒng)采用的單片機(jī)做控制器，可以同時(shí)管理多個(gè)存包柜。柜門鎖由繼電器控制，當(dāng)顧客需要存包的時(shí)候，可以自行到存包柜前按“開門”鍵，需要顧客向系統(tǒng)輸入個(gè)指紋，然后通過繼電器進(jìn)行開門（用亮燈表示），顧客即可存包，并需將柜門關(guān)上。當(dāng)顧客需要取包時(shí)，要將只要將之前輸入的指紋放置于指紋識(shí)別器前方，指紋識(shí)別器采集到指紋信息輸出相應(yīng)的高低電平信號(hào)傳給單片機(jī)，系統(tǒng)比較密碼一致后，發(fā)出開箱信號(hào)至繼電器將柜門打開，顧客即可將包取出

19、。相比較條形碼掃描和IC卡的自動(dòng)存包柜相比，指紋識(shí)別的優(yōu)勢(shì)在于在整個(gè)存包過程中無附帶的物品，不怕因?yàn)閬G失而導(dǎo)致無法取包，所以我覺得指紋識(shí)別在現(xiàn)今的各類存包柜中有很明顯的發(fā)展前景。 第2章 系統(tǒng)方案論證與器件的選擇21 主控模塊方案選擇2.1.1 采用DSP+FPGA方案指紋識(shí)別追求的主要指標(biāo)為高識(shí)別率、實(shí)時(shí)性和大詞匯量；而對(duì)于一個(gè)指紋識(shí)別系統(tǒng)，還應(yīng)考慮軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、外圍控制靈活、人機(jī)交互便捷等特點(diǎn)?，F(xiàn)在應(yīng)用于語(yǔ)音識(shí)別的芯片主要為DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)芯片：如TI公司的TMS320系列。然而, 將DSP 芯片用于小型語(yǔ)音指紋系統(tǒng)中, 其不足之處是很明顯的：引腳多、 價(jià)格貴、 使用繁

20、瑣;控制功能弱，常需要與單片機(jī)或FPGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)結(jié)合, 來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互; 常需要外接A /D 轉(zhuǎn)換芯片；引腳為3. 3 V，與單片機(jī)、FPGA、F lash 存儲(chǔ)器等連接時(shí)，要考慮電平匹配。這些將使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大,設(shè)計(jì)繁瑣。2.1.2 采用51單片機(jī)方案采用 MCS-51 系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，選用AT89S52芯片作為主要的控制模塊。該芯片中共有四塊用來跟外接電路連接。滿足了我本次設(shè)計(jì)的基本要求，所我選擇51單片機(jī)作為本次設(shè)計(jì)的方案2.1.3 采用61單片機(jī)方案1. 電源區(qū)：61板采用3節(jié)五號(hào)電池進(jìn)行供電，由J10接入，在61板上，前后兩組電容用來耦合濾波，使其供給芯片的

21、電電源接反源更加的干凈平滑。為了獲得標(biāo)準(zhǔn)的3.3v電壓，在板子上加入SPY0029A三端穩(wěn)壓管。 兩CE基個(gè)二極管，是為了防止誤將電源接反造成不必要的損失而設(shè)置的，在操作中千萬不要將電源接反，因?yàn)榉聪螂妷撼^一定的值，二極管將會(huì)被損壞，達(dá)不到保護(hù)的目的。后面的零電阻及其電源、地分成不同的幾路是為減少電磁干擾設(shè)置的。 2. 程序下載區(qū)：I本運(yùn)作方式是通過控制clock及通過ICE喂食指令方式，老來控制cpu的運(yùn)行及緩存器資料和內(nèi)存資料的存取，因此必須透過控制緩存器值得設(shè)定來控制目前cpu的動(dòng)作。  3. 音頻輸入部分：在61板上，MIC

22、P和MICN將隨著MIC產(chǎn)生的波形變化，并在兩個(gè)端口處形成兩路反想的波形，再經(jīng)過兩級(jí)運(yùn)放放大，把放大的語(yǔ)音信號(hào)交給ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，這個(gè)時(shí)候我們就可以通過單片機(jī)編程對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，比如說語(yǔ)音數(shù)據(jù)壓縮、語(yǔ)音識(shí)別樣本處理。    4.J3是語(yǔ)音輸出接口，一個(gè)放大，然后輸出，SPY0030A放大，然后輸出。 5.SPCE061A與周邊：這就是整塊板子的大腦，所有控制信息都是從這里發(fā)出的，那些周邊器件用來協(xié)助SPCE061A單片機(jī)正常工作。   6鍵控區(qū)：采用這幾個(gè)按鍵我們可以做一些簡(jiǎn)單的試驗(yàn)，比如說當(dāng)板子里下載了復(fù)

23、讀機(jī)的程序，按這幾個(gè)按鍵就可以分別用來進(jìn)行錄音、暫停和播放。  7.復(fù)位區(qū)：這里是由幾個(gè)簡(jiǎn)單的電子元器件組成，當(dāng)按下這里面的按鍵后，單片機(jī)就重新開始工作，也可以說成是單片機(jī)里的程序從第一條開始重新運(yùn)行。  8.端口區(qū)：用于對(duì)外掛硬件的控制，或者獲取外部硬件的一些狀態(tài)以便SPCE061A來進(jìn)行處理。22 輸入端方案的選擇2.2.1 機(jī)設(shè)條碼式電子存包柜方案存物時(shí)：按“存”鍵，寄存柜自動(dòng)打印一張密碼條，機(jī)器語(yǔ)音提示：“請(qǐng)取密碼條”。使用者抽出密碼紙，對(duì)應(yīng)的箱門自動(dòng)打開，存好后關(guān)上箱門。取物時(shí)：直接將條碼紙?jiān)趻呙杩趻呙瑁瑢?duì)應(yīng)的箱門會(huì)自動(dòng)打開。語(yǔ)音提示：“請(qǐng)取完

24、物品后關(guān)好箱門?！痹O(shè)計(jì)如下 根據(jù)“自動(dòng)存包”這一目的要求，做如下設(shè)計(jì)安排： 第一部分：CPU核心控制部分，由單片機(jī)8031、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等構(gòu)成，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。 第二部分：鍵盤顯示控制部分。對(duì)3個(gè)數(shù)碼管和2個(gè)按鍵進(jìn)行管理，3個(gè)數(shù)碼管用于顯示兩位柜號(hào)和3位密碼，12個(gè)按鍵分別為10個(gè)數(shù)字鍵和2個(gè)功能鍵。通過這些鍵盤，用戶就可以完成所有的操作。 第三部分：執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分。它是通過8051的并行口擴(kuò)展一片8255A芯片，并通過8255A控制20個(gè)燈的狀態(tài)（亮滅）來模擬柜子的存包取包的過程。 軟件部分主要采用我們自己設(shè)定的一種與柜號(hào)相關(guān)聯(lián)的算法來

25、產(chǎn)生一組3位的隨機(jī)密碼，而密碼的產(chǎn)生、核對(duì)過程就對(duì)應(yīng)存包、取包的過程。系統(tǒng)框圖如圖2.1所示AT89S52開門存包關(guān)門光電開關(guān)檢測(cè)箱內(nèi)指紋打印斷電保護(hù)條形碼對(duì)比掃描空箱顯示開門圖2.1 系統(tǒng)框圖主要核心器件有：AT89C51，打印機(jī)，條形碼掃描系統(tǒng)，光電開關(guān)，電磁閥等。主程序模塊該模塊的功能包括顯示的初始化，判斷是否有空箱，鍵盤掃描，密碼掃描等功能。 本次設(shè)計(jì)的流程圖如圖2.2.軟件模擬程序?yàn)椋紫认葯z測(cè)所有的空箱數(shù)目，然后根據(jù)按鍵判斷狀態(tài)是要存包還是取包，如果是取包的話，就輸入密碼，然后將包存入箱柜內(nèi)，然后關(guān)門，系統(tǒng)檢測(cè)是否關(guān)門，如果是的話則進(jìn)行下一步，否則提示未關(guān)門。如果是取包的時(shí)候，輸入

26、密碼后，驗(yàn)證密碼的正確與否，正確的話就看箱柜是否關(guān)門，否則提示箱柜未關(guān)門。開始初始化顯示空箱狀態(tài)判斷存包存入密碼取包讀取密碼判斷門是否關(guān)好判斷密碼是否正確報(bào)警提示關(guān)門開門取物關(guān)門判斷門是否關(guān)好報(bào)警提示關(guān)門YNNYYN返回圖2.2 主程序流程圖優(yōu)點(diǎn)：方便，識(shí)別度高，缺點(diǎn)：容易丟失打印條，因?yàn)橛袟l形碼掃描和條形碼打印這塊，所以造價(jià)成本比較高，所以不適于本次設(shè)計(jì)的使用。2.2.2 非接觸IC卡電子存包柜方案以使用者所持IC卡（即射頻卡）作為寄存的憑證；當(dāng)使用者進(jìn)行存物操作時(shí)，須先按一下操作鍵盤中的“存”鍵再刷卡（即讓寄存柜讀取卡號(hào)），寄存柜先識(shí)別是否為該場(chǎng)所的IC卡，若不是則拒絕存物；若是，機(jī)器會(huì)把

27、該卡號(hào)與分配給使用者使用的寄存箱的箱號(hào)結(jié)合起來，并將信息自動(dòng)記錄下，同時(shí)自動(dòng)打開該箱，供使用者存物，存完后自己關(guān)好箱門；取物時(shí)，只需須先按一下操作鍵盤中的“取”鍵再刷卡，寄存柜將讀取的卡號(hào)與先前記錄下的進(jìn)行比對(duì)，正確后才會(huì)打開該箱供使用者取物（同時(shí)機(jī)器會(huì)自動(dòng)記錄當(dāng)時(shí)的時(shí)間、卡號(hào)以備查詢）優(yōu)點(diǎn)：識(shí)別度高，系統(tǒng)穩(wěn)定，缺點(diǎn)：IC卡不易攜帶，而且會(huì)出現(xiàn)消磁等問題，所以不適于本次設(shè)計(jì)。2.2.3 指紋識(shí)別電子存包柜方案 以使用者指紋作為寄存的憑證；當(dāng)使用者進(jìn)行存物操作時(shí)，須先按一下操作鍵盤中的“存”鍵，然后在指紋采集窗里采集指紋，機(jī)器會(huì)把該指紋與分配給使用者使用的寄存箱的箱號(hào)結(jié)合起來，并將信息自動(dòng)記錄下

28、，同時(shí)自動(dòng)打開該箱，供使用者存物，存完后使用者自己關(guān)好箱門；取物時(shí)，只需須先按一下操作鍵盤中的“取”鍵，然后在指紋采集窗里采集指紋，寄存柜將指紋數(shù)據(jù)與先前記錄下的進(jìn)行比對(duì)，正確后才會(huì)打開該箱供使用者取物（同時(shí)機(jī)器會(huì)自動(dòng)記錄當(dāng)時(shí)的時(shí)間、指紋以備查詢）AT89S52開門存包關(guān)門繼電器檢測(cè)箱內(nèi)指紋錄入斷電保護(hù)指紋對(duì)比掃描空箱顯示開門圖4.3 設(shè)計(jì)框圖優(yōu)點(diǎn)：識(shí)別度高，沒有多余的東西，方便，容易使用，成本相比較而言較低，所以本次設(shè)計(jì)運(yùn)用該方案。23 輸出端方案的選擇2.3.1 光電開關(guān)與電磁閥方案紅外線光電開關(guān)（光電傳感器）是利用被檢測(cè)物體對(duì)紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測(cè)物體的有無，其物體不

29、限于金屬，對(duì)所有能反射光線的物體均可檢測(cè)。開箱控制電路功能用來打開箱鎖。該系統(tǒng)共控制24個(gè)存包柜，其中使用了8255A的PA、PB、PC三口的24跟口線作為輸出，輸出信號(hào)經(jīng)三極管放大后驅(qū)動(dòng)電磁鎖動(dòng)作，從而將箱鎖打開。同時(shí)在箱的門沿上還裝有限位開關(guān)，來檢測(cè)門的閉合與否。并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候來進(jìn)行報(bào)警，提醒顧客關(guān)好柜門。為了保證安全，鎖簧需要有較強(qiáng)的彈力。電磁鎖的驅(qū)動(dòng)功率需要20W以上，可以采用20V直流電源，產(chǎn)生1A的驅(qū)動(dòng)電流，為加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)功率，采用二級(jí)直流放大。在這里我們使用DSN-Y電磁鎖，他的技術(shù)指標(biāo)即參數(shù)都能夠滿足我們的需要。2.3.2 繼電器控制方案電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等

30、組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路通過單片機(jī)的指令，控制繼電器的導(dǎo)通或者切斷，用燈來模

31、擬箱柜的開關(guān)。24 方案總結(jié)通過比較可知，在主控方案選擇中，用單片機(jī)方案更加容易的實(shí)現(xiàn)我的設(shè)計(jì)；而在輸入設(shè)備中，相比較IC卡和條形碼掃描，我個(gè)人認(rèn)為指紋識(shí)別更加方便實(shí)用，而且所用資源比較少，性價(jià)比更高，所以選擇指紋識(shí)別作為本次實(shí)驗(yàn)的方案；而在輸出設(shè)備中，我認(rèn)為繼電器方案能夠更加明顯的顯示我的設(shè)計(jì)，更加容易的實(shí)現(xiàn)，綜上所述，我的方案定為這樣的。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)31 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)自動(dòng)存包柜的系統(tǒng)框圖如圖3.1。該系統(tǒng)AT89S52單片機(jī)為核心，還有顯示屏及按鍵，指紋識(shí)別器，繼電器檢測(cè)，斷電保護(hù)等部分。以使用者指紋作為寄存的憑證；當(dāng)使用者進(jìn)行存物操作時(shí)，須先按一下操作鍵盤中的“存”鍵，然后在

32、指紋采集窗里采集指紋，機(jī)器會(huì)把該指紋與分配給使用者使用的寄存箱的箱號(hào)結(jié)合起來，并將信息自動(dòng)記錄下，同時(shí)自動(dòng)打開該箱，供使用者存物，存完后使用者自己關(guān)好箱門；取物時(shí)，只需須先按一下操作鍵盤中的“取”鍵，然后在指紋采集窗里采集指紋，寄存柜將指紋數(shù)據(jù)與先前記錄下的進(jìn)行比對(duì)，正確后才會(huì)打開該箱供使用者取物（同時(shí)機(jī)器會(huì)自動(dòng)記錄當(dāng)時(shí)的時(shí)間、指紋以備查詢）AT89S52開門存包關(guān)門繼電器檢測(cè)箱內(nèi)指紋錄入斷電保護(hù)指紋對(duì)比掃描空箱顯示開門圖 3.1 自動(dòng)存包柜系統(tǒng)框圖根據(jù)系統(tǒng)框圖，本設(shè)計(jì)的面板設(shè)計(jì)圖如圖3.2所示按鍵1按鍵2按鍵3按鍵4燈燈燈燈繼電器繼電器繼電器繼電器AT89S52單片機(jī)指紋識(shí)別器顯示屏電源接口

33、存鍵取鍵復(fù)位鍵圖3.2 面板設(shè)計(jì)圖3. 2 系統(tǒng)硬件各單元設(shè)計(jì)321 控制單元設(shè)計(jì)AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指

34、針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏 輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0不具有內(nèi)部上拉電阻。 在

35、flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程校驗(yàn) 時(shí)，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。此外，P1.0和P1.1分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能：P1.0 T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6 MISO（

36、在系統(tǒng)編程用）P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用）在該設(shè)計(jì)中，P1口與顯示屏相連，顯示出單片機(jī)做出的運(yùn)轉(zhuǎn)。P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR） 時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存

37、器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。在該設(shè)計(jì)中，P2口與輸出的繼電器相連，在整個(gè)系統(tǒng)中的作用就是作為輸出設(shè)備的存在。P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。 P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。端口引腳第二功能：P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串行輸出口)P3.2 INTO(外中斷0)P3.3 INT1(外中斷1)P3.4 TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)P3.5 T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)P3.

38、6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。在該設(shè)計(jì)中，P3口作為輸入端存在，接受系統(tǒng)輸入的信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PR

39、OG）。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89S52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB

40、1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 AT89S52的管腳圖見圖3.3整個(gè)單片機(jī)的內(nèi)部構(gòu)成見圖3.4圖3.3 AT89S52管腳圖圖3.4 AT89S52內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)AT89S52的工作方式AT89S52的工作方式可以分做復(fù)位，掉電和低功耗方式等。（一）、復(fù)位方式單片機(jī)復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器PC和SFR的狀態(tài)。復(fù)位后，PC初始話為

41、0000H，使單片機(jī)能從0000H開始執(zhí)行程序，故單片機(jī)除正常工作的程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作出錯(cuò)而導(dǎo)致死機(jī)時(shí)，需要復(fù)位鍵進(jìn)行重新啟動(dòng)，復(fù)位不影響RAM存放的內(nèi)容，因?yàn)閺?fù)位操作是在帶電的狀態(tài)下將程序存儲(chǔ)器的地址改變，而ALE和PSEN非在復(fù)位期間將輸出高電平。RST是復(fù)位信號(hào)的輸入端，RST輸入一個(gè)有效的高電平舊能使系統(tǒng)復(fù)位，當(dāng)高電平持續(xù)24個(gè)振蕩脈沖周期的時(shí)候，單片機(jī)完成了復(fù)位的操作，假如晶振的頻率為6MHZ，則復(fù)位信號(hào)的持續(xù)時(shí)間不應(yīng)小于4us。復(fù)位可以是上電復(fù)位，按鍵手動(dòng)復(fù)位，和二者混合式。復(fù)位信號(hào)中的電阻和電容是為了保證RST斷能保證兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平來完成復(fù)位操作而特意設(shè)定的。（二）、掉

42、電和低功耗方式人們往往在程序運(yùn)行中發(fā)生系統(tǒng)掉電的故障，使RAM和寄存器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容丟失，使人們丟失珍貴的數(shù)據(jù)而束手無策，AT89S52有掉電保護(hù)功能，是先把有用的數(shù)據(jù)保存，再用備用電源進(jìn)行供電。322 指紋識(shí)別設(shè)計(jì)在自動(dòng)存包柜的設(shè)計(jì)中輸入部分是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在這里我們需要檢測(cè)門的限位，檢測(cè)箱內(nèi)是否有物體，還有相應(yīng)的錄入密碼，并在顧客需要的時(shí)候檢測(cè)密碼，并自動(dòng)打開柜門。還需要顯示是否有空箱以及空箱的位置，來為顧客提供選擇。（1） 指紋技術(shù)設(shè)計(jì)指紋識(shí)別技術(shù)把一個(gè)人同他的指紋對(duì)應(yīng)起來，通過比較他的指紋和預(yù)先保存的指紋進(jìn)行比較，就可以驗(yàn)證他的真實(shí)身份。每個(gè)人（包括指紋在內(nèi)）皮膚紋路在圖案、斷點(diǎn)和

43、交叉點(diǎn)上各不相同，也就是說，是唯一的，并且終生不變。依靠這種唯一性和穩(wěn)定性，我們才能創(chuàng)造指紋識(shí)別技術(shù) 指紋識(shí)別特征總體特征是指那些用人眼直接就可以觀察到的特征。包括紋形、模式區(qū)、核心點(diǎn)、三角點(diǎn)和紋數(shù)等。紋形指紋專家在長(zhǎng)期實(shí)踐的基礎(chǔ)上，根據(jù)脊線的走向與分布情況一般將指紋分為三大類環(huán)型（loop，又稱斗形）、弓形（arch）、螺旋形（whorl）。模式區(qū)即指紋上包括了總體特征的區(qū)域，從此區(qū)域就能夠分辨出指紋是屬于哪一種類型的。有的指紋識(shí)別算法只使用模式區(qū)的數(shù)據(jù)，有的則使用所取得的完整指紋。核心點(diǎn)位于指紋紋路的漸進(jìn)中心，它在讀取指紋和比對(duì)指紋時(shí)作為參考點(diǎn)。許多算法是基于核心點(diǎn)的，即只能處理和識(shí)別具有

44、核心點(diǎn)的指紋。三角點(diǎn)位于從核心點(diǎn)開始的第一個(gè)分叉點(diǎn)或者斷點(diǎn)，或者兩條紋路會(huì)聚處、孤立點(diǎn)、折轉(zhuǎn)處，或者指向這些奇異點(diǎn)。三角點(diǎn)提供了指紋紋路的計(jì)數(shù)跟蹤的開始之處。紋數(shù)即模式區(qū)內(nèi)指紋紋路的數(shù)量。在計(jì)算指紋的紋路時(shí)，一般先連接核心點(diǎn)和三角點(diǎn)，這條連線與指紋紋路相交的數(shù)量即可認(rèn)為是指紋的紋數(shù)。局部特征是指指紋上節(jié)點(diǎn)的特征，這些具有某種特征的節(jié)點(diǎn)稱為細(xì)節(jié)特征或特征點(diǎn)。兩枚指紋經(jīng)常會(huì)具有相同的總體特征，但它們的細(xì)節(jié)特征，卻不可能完全相同。指紋紋路并不是連續(xù)的、平滑筆直的，而是經(jīng)常出現(xiàn)中斷、分叉或轉(zhuǎn)折。這些斷點(diǎn)、分叉點(diǎn)和轉(zhuǎn)折點(diǎn)就稱為"特征點(diǎn)"，就是這些特征點(diǎn)提供了指紋唯一性的確認(rèn)信息，其中

45、最典型的是終結(jié)點(diǎn)和分叉點(diǎn)，其他還包括分歧點(diǎn)、孤立點(diǎn)、環(huán)點(diǎn)、短紋等。特征點(diǎn)的參數(shù)包括：方向（節(jié)點(diǎn)可以朝著一定的方向）、曲率（描述紋路方向改變的速度）、位置（節(jié)點(diǎn)的位置通過x/y坐標(biāo)來描述，可以是絕對(duì)的，也可以是相對(duì)于三角點(diǎn)或特征點(diǎn)的）。 指紋識(shí)別器的種類感應(yīng)或讀取指紋有多種不同方式，其中電容式傳感技術(shù)的基本原理是，它根據(jù)活體手指請(qǐng)注意“活體”一詞表層上的電阻變化傳導(dǎo)指紋圖像。皮膚的表皮層，包括手指的表皮層的細(xì)胞是非活體的。剝掉非活體細(xì)胞的表皮層可以看到第一層活體皮膚細(xì)胞，這些皮膚細(xì)胞具有一定量電阻。它們還在皮膚表層上組成特定形狀常見的指紋嵴線和溝。細(xì)胞中的特定電學(xué)品質(zhì)與細(xì)胞的排列方式這二者的結(jié)合

46、使得皮膚表面的電阻能夠被測(cè)量到且其變化唯一。這就是電容式讀取器的工作方式它首先讀取手指活體表皮的電阻變化，然后傳導(dǎo)顯示這些變化的手指圖。該圖看起來就像警察展示的標(biāo)準(zhǔn)指紋圖像。電阻變化圖稱作指紋圖像。產(chǎn)生指紋圖像后會(huì)對(duì)其進(jìn)行保存，或?qū)⑵渑c另一個(gè)指紋圖像進(jìn)行比較，以確定它們是否相同。指紋識(shí)別器的種類：光學(xué)。該技術(shù)實(shí)質(zhì)上是對(duì)手指表層進(jìn)行拍照。警察使用印臺(tái)獲取指紋，這是光纖圖像的一個(gè)示例。它是一種較早的數(shù)字技術(shù)。紅外線。其測(cè)量手指的溫度。這一因素的使用之一是驗(yàn)證是否存在活體手指（死的或非常冷的手指不會(huì)通過驗(yàn)證）。雷達(dá)。它是一種光學(xué)變異，可發(fā)射雷達(dá)能量并讀取從呈現(xiàn)的手指上反射的信號(hào)。通過雷達(dá)可構(gòu)建圖像并

47、進(jìn)行比較。激光。激光的種類有多種。一種是使用激光燈來讀取皮膚表層下的毛細(xì)血管。激光有多種優(yōu)勢(shì)。一種是您無法利用從玻璃等物體上盜取的指紋來以假亂真。它不會(huì)在意皮膚的外觀，只關(guān)注皮膚下毛細(xì)血管的排列。另一種是如果手指是死的（切斷的或仍在尸體上），毛細(xì)血管便會(huì)干癟（無心搏），傳感器根本不會(huì)傳導(dǎo)圖像。該技術(shù)非常昂貴。綜上可以看出，光學(xué)類的指紋識(shí)別器性價(jià)比最高，所以本次的設(shè)計(jì)采用光學(xué)指紋識(shí)別器。指紋識(shí)別系統(tǒng)主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、指紋采集部分、串口通信電路、外部存儲(chǔ)部分、開關(guān)按鈕，供電系統(tǒng)組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。指紋識(shí)別系統(tǒng)單片機(jī)采用8051單片機(jī)，它是整個(gè)控制器的核心部件。MAX232作為接口芯片

48、用于實(shí)現(xiàn)指紋傳感器串口的RS-232信號(hào)與8051串行口的TTL信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。電源部分包括DC+5V及保護(hù)電路?；趩纹瑱C(jī)MCS-51的指紋識(shí)別系統(tǒng)是由8051處理器、68128RAM和EEPROM芯片等構(gòu)成，具有指紋錄入、圖像處理、指紋對(duì)比、搜索和模版儲(chǔ)存等功能的智能型模塊。它通過與之相配套的指紋傳感器，可構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的指紋識(shí)別系統(tǒng)，或作為一個(gè)完整的外部設(shè)備。該系統(tǒng)控制的核心是單片機(jī)8051，因?yàn)橥ㄟ^比較DSP芯片，處理速度較快和存儲(chǔ)量較大，但性價(jià)比較低。而選取單片機(jī)MCS-51主要原因是功耗低、可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼

49、續(xù)工作，128x8bit內(nèi)部RAM，能滿足設(shè)計(jì)要求。指紋識(shí)別系統(tǒng)是一個(gè)典型的模式識(shí)別系統(tǒng)，包括指紋圖像獲取、處理、特征提取和比對(duì)等模塊。通過指紋讀取設(shè)備讀取到人體指紋的圖像，然后要對(duì)原始圖像進(jìn)行初步的處理，使之更清晰，再通過指紋辨識(shí)軟件建立指紋的特征數(shù)據(jù)。軟件從指紋上找到被稱為“節(jié)點(diǎn)”（minutiae）的數(shù)據(jù)點(diǎn)，即指紋紋路的分叉、終止或打圈處的坐標(biāo)位置，這些點(diǎn)同時(shí)具有七種以上的唯一性特征。通過計(jì)算機(jī)模糊比較的方法，把兩個(gè)指紋的模板進(jìn)行比較，計(jì)算出它們的相似程度，最終得到兩個(gè)指紋的匹配結(jié)果。指紋圖像獲?。和ㄟ^專門的指紋采集儀可以采集活體指紋圖像。目前，指紋采集儀主要有活體光學(xué)式、電容式和壓感式

50、。對(duì)于分辨率和采集面積等技術(shù)指標(biāo)，公安行業(yè)已經(jīng)形成了國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，但其他還缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)采集指紋面積大體可以分為滾動(dòng)捺印指紋和平面捺印指紋，公安行業(yè)普遍采用滾動(dòng)捺印指紋。另外，也可以通過掃描儀、數(shù)字相機(jī)等獲取指紋圖像。指紋圖像壓縮：大容量的指紋數(shù)據(jù)庫(kù)必須經(jīng)過壓縮后存儲(chǔ)，以減少存儲(chǔ)空間。主要方法包括JPEG、WSQ、EZW等。指紋圖像處理：包括指紋區(qū)域檢測(cè)、圖像質(zhì)量判斷、方向圖和頻率估計(jì)、圖像增強(qiáng)、指紋圖像二值化和細(xì)化等。紋型是指紋的基本分類，是按中心花紋和三角的基本形態(tài)劃分的。紋形從屬于型，以中心線的形狀定名。我國(guó)十指紋分析法將指紋分為三大類型，九種形態(tài)。一般，指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)將指紋分為

51、弓形紋（弧形紋、帳形紋）、箕形紋（左箕、右箕）斗形紋和雜形紋等。螺旋形弓形環(huán)形圖3.5 指紋形態(tài)指紋形態(tài)和細(xì)節(jié)特征提取：指紋形態(tài)特征包括中心（上、下）和三角點(diǎn)（左、右）等，指紋的細(xì)節(jié)特征點(diǎn)主要包括紋線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、結(jié)合點(diǎn)和分叉點(diǎn)。指紋比對(duì)：可以根據(jù)指紋的紋形進(jìn)行粗匹配，進(jìn)而利用指紋形態(tài)和細(xì)節(jié)特征進(jìn)行精確匹配，給出兩枚指紋的相似性得分。根據(jù)應(yīng)用的不同，對(duì)指紋的相似性得分進(jìn)行排序或給出是否為同一指紋的判決結(jié)果。當(dāng)指紋傳感器收到指紋信息，將通過串口給單片機(jī)發(fā)送命令，單片機(jī)同意并接收相應(yīng)的信息，指紋傳感器采集的指紋轉(zhuǎn)換成RGB格式，并且數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)通過存儲(chǔ)在EEPROM中的固化程序執(zhí)行大量

52、的模式識(shí)別和圖像處理相關(guān)計(jì)算，當(dāng)用戶的指紋被確認(rèn)，單片機(jī)將命令執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，開關(guān)開。AT89S52系列單片機(jī)采用的是HMOS工藝：高速度、高密度；AT89S52系列單片機(jī)采用的是CHMOS工藝：高速度、高密度、低功耗；也就是說AT89S52單片機(jī)是一種低功耗單片機(jī)。本系統(tǒng)采用AT89S52作為指紋識(shí)別系統(tǒng)的核心處理器，使用單片機(jī)內(nèi)部的4K程序存儲(chǔ)器，接+5V電源。復(fù)位電路則采用簡(jiǎn)單RC復(fù)位電路，同時(shí)又可與一些需要復(fù)位的外圍電路相連，達(dá)到復(fù)位與單片機(jī)同步。/EA/Vpp為訪問內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器的選擇信號(hào).由于AT89S52單片機(jī)有4K的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，又外接了128Kx8的EEPROM存儲(chǔ)器，

53、故該引腳必須接+5V高電平./PSEN為外部程序存儲(chǔ)器讀選通控制信號(hào).此電路中無擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器.故該腳懸空.串口通信接口設(shè)計(jì)采用MAX232實(shí)現(xiàn)TTL與RS-232的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)通信。（2） 箱柜感應(yīng)設(shè)計(jì)光電開關(guān)是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測(cè)的目的。由于光電開關(guān)輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。 光電開關(guān)的工作原理光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡(jiǎn)稱，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測(cè)。光電開關(guān)將輸入電流

54、在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。多數(shù)光電開關(guān)選用的是波長(zhǎng)接近可見光的紅外線光波型。德國(guó)SICK公司的部分光電開關(guān)的外型如圖3.5。圖3.6 部分光電開關(guān)外形光電開關(guān)的分類漫反射式光電開關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測(cè)物體經(jīng)過時(shí)，物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)被檢測(cè)物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測(cè)模式。鏡反射式光電開關(guān)：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡反射回接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過且完全阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)

55、生了檢測(cè)開關(guān)信號(hào)。對(duì)射式光電開關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對(duì)放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)物體為不透明時(shí)，對(duì)射式光電開關(guān)是最可靠的檢測(cè)裝置。槽式光電開關(guān)：它通常采用標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)量信號(hào)。槽式光電開關(guān)比較適合檢測(cè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，并且它能分辨透明與半透明物體,使用安全可靠。光纖式光電開關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線，可以對(duì)距離遠(yuǎn)的被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)。通常光纖傳感器分為

56、對(duì)射式和漫反射式。它們的工作光線示意圖如圖3.7所示。圖 3.7 各種光電開關(guān)的示意圖光電開關(guān)的使用注意事項(xiàng)紅外線傳感器屬漫反射型的產(chǎn)品，所采用的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)體為平面的白色畫紙。紅外線光電開關(guān)在環(huán)境照度高的情況下都能穩(wěn)定工作，但原則上應(yīng)回避將傳感器光軸正對(duì)太陽(yáng)光等強(qiáng)光源。對(duì)射式光電開關(guān)最小可檢測(cè)寬度為該種光電開關(guān)透鏡寬度的80%。當(dāng)使用感性負(fù)載（如燈、電動(dòng)機(jī)等）時(shí)，其瞬態(tài)沖擊電流較大，可能劣化或損壞交流二線的光電開關(guān)，在這種情況下，請(qǐng)將負(fù)載經(jīng)過交流繼電器來轉(zhuǎn)換使用。紅外線光電開關(guān)的透鏡可用擦鏡紙擦拭，禁用稀釋溶劑等化學(xué)品，以免永久損壞塑料鏡。針對(duì)用戶的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求，在一些較為惡劣的條件下，如灰塵較

57、多的場(chǎng)合，所生產(chǎn)的光電開關(guān)在靈敏度的選擇上增加了50%，以適應(yīng)在長(zhǎng)期使用中延長(zhǎng)光電開關(guān)維護(hù)周期的要求。產(chǎn)品均為SMD工藝生產(chǎn)制造，并經(jīng)嚴(yán)格的測(cè)試合格后才出廠，在一般情況下使用均不會(huì)出現(xiàn)損壞。為了避免意外性發(fā)生，請(qǐng)用戶在接通電源前檢查接線是否正確，核定電壓是否為額定值。這本設(shè)計(jì)中我們需要對(duì)存包柜中進(jìn)行檢測(cè)，并且實(shí)時(shí)顯示無物的箱號(hào)，顧客門沒有關(guān)靠的時(shí)候發(fā)出報(bào)警，所以我們選用漫反射式光電開關(guān)。我們選取FR12-40型，它的工作參數(shù)如下：1.工作電壓: 5 - 12V. 2.動(dòng)態(tài)工作電流:5-20mA. 3.最大輸出電流10mA. 4.12V供電時(shí)有效控制距離最大為3.5米. 5.外型尺寸:21x68

58、x37mm（3） 限位開關(guān)介紹限位開關(guān)可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的位置來切換電路。工作時(shí)由擋塊和限位開關(guān)的輪子或觸桿相撞使限位開關(guān)的觸點(diǎn)接通或斷開，常用于控制運(yùn)動(dòng)部件的方向、行程長(zhǎng)短、位置。還可以用來檢測(cè)開關(guān)物體是否閉合。我們使用LJ-DFJ型限位開關(guān)，它的特點(diǎn)是： 1、單棒式探頭，工作穩(wěn)定，感度好。 2、不受測(cè)定物性質(zhì)的影響，安裝后無須調(diào)整，即可穩(wěn)定投入使用 3、采用壓電元件內(nèi)置于棒體和厚管壁的不銹鋼管的探頭，消振管僅9mm長(zhǎng)（同類比為最短），抗重荷、安全可靠、壽命長(zhǎng)。 4、依據(jù)所測(cè)定對(duì)象不同，可調(diào)整測(cè)定感度（高、中、低） 5、使用15A大容量接點(diǎn)繼電器開關(guān)，可直接實(shí)行對(duì)電機(jī)控制。（4） 鍵盤、顯示器接口電路該系統(tǒng)中鍵盤的主要功能是用于顧客選