指纹模块参考论文.docx

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指纹模块参考论文

3.1STC89C52的介绍

（1）主要性能

STC89C52有12k字节Flash闪速存储器，1024字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，5个中断向量，一个全双工串行通信口，片内振荡器与时钟电路。

（2）引脚结构图（如图3-1）

图3-1STC89C52管脚图

（3）主要引脚功能概述

P0口：

为8位准双向I/O接口，它的每一位都可以分别定义为输入线或输出线（作为输入时，口锁存器必须置1），可启动4个TTL负载。

P1口：

为8位准双向I/O接口，它的每一位都可以分别定义为输入线或输出线（作为输入时，口锁存器必须置1），可启动4个TTL负载。

P2口：

为8位准双向I/O接口，当它作为I/O接口使用时，可直接连接外部I/O设备；在接有片外存储器或扩展I/O且寻址范围超过256字节时，P2口可用做高8位的地址总线。

P3口：

为8位准双向I/O接口，还可以将每一位用于第二功能，第二功能的定义见表3-1。

表3-1STC89C52P3口的第二功能

端口功能

第二功能

P3.0

RXD（串行输入口）

P3.1

TXD（串行输入口）

P3.2

（外中断0）

P3.3

（外中断1）

P3.4

T0（定时/计数器0）

P3.5

T0（定时/计数器1）

P3.6

（外部数据存储器写选通）

P3.7

（外部数据存储器读选通）

XTAL1：

振荡器反相放大器的与内部时钟发生器的输入端。

XTAL2：

振荡器反相放大器的输出端。

4.1单片机外围电路的设计

外部晶振的设计

STC89C52的内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，通过XTAL1，ATAL2外部接上一片作为反馈元件的晶体，与C1和C2构成了并联谐振电路，使其构成自激振荡器，电容的值具有微调的作用，我们取30PF，具体的接法如图4-1外部晶振电路。

图外部晶振电路

STC89C52的工作频率范围在0-24MHZ。

我们选用的是11.0592MHZ的晶振，振荡周期约为1us机器周期约为0.1us，所以这个晶振可以满足这个系统的要求。

并且晶振不能离单片机太远，不然使用外部晶振进行软件调试时就会发现找不到信号。

复位电路的设计

MCS51单片机通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，本系统采用简单的自动复位电路如图4-2所示。

单片机在上电瞬间，RC电路充电，RST引脚端出现正脉冲，只要RST端保持两个机器周期以上的高电平，就能使单片机有效复位。

其中电容选10uF、电容选10K。

图复位电路

电源电路设计

1本系统采用的5V电源主要采用两种方法，第一是直接用9V电池然后通过一个变压电路，利用7805将转化成5V供单片机和液晶显示部分使用；其二是用220V通过变压器等将其转化成5V。

两种方法都可以，但是由于第一种方法便于携带、而且成本相对较低所以我们选用第一种方案。

图电源电路

按键控制部分电路

按键的闭合与否反应在电压上就是呈现出高电平或低电平，如果高电平表示断开，那么低电平则表示闭合，通过电平的高低状态的检测可确认键按下与否。

为了确保CPU对一次按键动作只确认一次，并且防止干扰信号的影响，必需加入消除电平抖动的措施，下图4-6为按键抖动示意。

消除抖动通常有硬、软硬两种方法，硬件消除抖动可采取双稳态电路或滤波消抖电路；软件消抖是在第一次检测到有键按下时，执行一段延时程序再确认该键是否仍闭合，如果还是闭合状态则确认该键按下，从而消除抖动和干扰影响。

当按键较多时，我们多采用硬件件消抖法。

本系统中按键少直接采用直接接入的方式。

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只有3个，考虑系统可靠性和键盘设计的简单所以采用独立式按键。

本系统的按键电路如图4-7所示，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，电路图如图4-7所示。

图4-6按键闭合与断开前后的电压图4-7独立按键电路

指纹模块电路如下所示：

指纹模块里面主要是DSP芯片，型号为PS1802，加上外面的CMOS芯片，CMOS芯片主要是对指纹进行“照相”，生成指纹特征，如下图所示就是一个指纹模板，录入两次这样的指纹特征就能生成一个指纹模板。

具体的工作过程是：

扫描指纹（录入图像）、生成特征、合成模板（建立一个指纹库文件，成功录入一个指纹）。

指纹模板就是“照一次相”，指纹模块里面的CMOS芯片采集一次指纹信息，然后进行模糊处理生成0和1两种记录信息，存入指纹模块的FLASH芯片里面。

当切换到识别模式的时候，指纹模块就会先让CMOS芯片采集一次指纹，然后和FLASH芯片的数据进行对比。

看是不是存在，如果存在就能返回是几号指纹。

这样我们就能通过单片机或者电脑进行指纹识别与登记了。

具体指纹模块介绍如下：

此指纹模块型号是：

FM-180，此模块上里面包含了:

1、光学头2、通信连接线3、DSP芯片（在模块里面）

4、稳压芯片5、FLASH芯片6、CMSO传感器（在模块里面）等部件组成。

6、CMOS传感器

我们进行指纹模块的操是通过单片机的串口发送与接收命令完成的。

我们先通过串口给指纹模块发送命令，然后等待指纹模块传回数据。

再通过单片机进行数据的处理，从而判断命令有没有执行。

主要为以下几条命令。

一、开机的时候进行模块握手，从而判断模块是不是连接正常。

命令如下:

二、生成指纹模板需要进行如下四个个命令：

录入图像、生成特征、合成指纹模板、存储指纹模板。

经过以上四个步骤与命令，我们就录入了一个指纹，重复以上步骤，我们可以再录入其它指纹。

具体流程图如下：

指纹识别是先转换到识别模式，然后不断的探测是不是有指纹出现在光学采集头上。

如果有则扫描指纹，与库里面的指纹进行比对，如果是就读出是几号指纹。

模块会自动探测是不是有指纹，如果有则发送下面的命令：

如果搜索到就返回相应的指纹号，如果没有就会返回0。

软件程序设计与调试

该设计主要通过设定的3个按键来实现一定的功能，3个按键分别为模式切换（识别模式和录入指纹模式）、指纹录入、删除所有指纹。

5.2程序流程图

程序主流程图

（1）指纹录入：

先进行录入模式，然后按一下录入指纹，灯会闪烁，录入成功一次，蜂鸣器响一次，这时候拿开手指，1秒放入同一个手指，会再录入一次，如果两次都成功，就成功录入了一个指纹。

蜂鸣器会响两次，同时显示录入指纹成功。

如果不成功就会显示录入失败。

录入完成后，可以进入识别模式，或者接着录入下一个指纹。

录入完成，按一次指纹转换，进入指纹识别开锁模式。