电子与通信工程系
摘 要嵌入式系统概念以及技术的发展使得指纹密码锁控制系统得到了更快更全面的发展，并且在用户使用度方面实现了大幅度的普及。本课题将主要以指纹密码锁控制系统作为研究设计目标，将采用AT89C51芯片作为主控单片机，外部结合FPM10A型指纹识别模块、键盘模块、液晶显示器以及报警器等模块，设计了一款能够实现指纹信息读取、判别、密码输入、密码修改以及报警功能的指纹密码锁系统，在课题的设计方法上，本论文采用了层次分明的模块化设计，通过原理图和流程图的形式对各模块的硬件和软件设计原理和方法进行了详细的描述，通过最后的成果分析本系统适合推向未来指纹密码锁系统市场，相比于先用产品具有更低的成本和更高的性能。
目录
一、引言
（一） 智能密码锁的发展背景
（二） 智能密码锁的国内外发展现状
（三）本文主要研究内容
二、方案选择及元器件介绍
（一）主控器的选取
（二） AT89C51单片机
（三） FPM10A型指纹识别模块
（四） LCD1602型液晶简介
（五）HK4100FDC5V继电器介绍
三、硬件系统设计
（一）指纹密码锁系统的硬件结构框图设计
（二）最小系统设计
（三）指纹识别模块电路设计
（四） DS1302时钟电路设计
（五） AT24C02型存储器电路设计
（六）液晶电路设计
（七）指纹密码锁系统键盘电路设计
（八）锁电路设计
四、软件系统设计
（一）指纹密码锁系统的软件工作流程设计
（二）液晶显示流程设计
（三） 4*4键盘按键检测流程设计
（四）锁控制流程图设计
五、 Proteus软件仿真
（一） Proteus软件仿真
（二）系统仿真
总结
参考文献
致谢
附录一原理图
附录二元件列表
附录三程序
引言<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> 智能密码锁的发展背景
随着科学技术的不断发展以及人们对生活品质的不断追求，密码锁在人们的生活中以及随处可见了，这种电子器件通常能够智能识别、密码输入、判断、报警以及存储等功能。本文课题的提出就是以此为研究背景，提出通过性价比更高的控制器和锁阀的合理搭配，来设计一款能够实现更高性能指标的智能密码锁控制系统。所谓“密码锁控制系统”，实际上是指通过单片机、DSP等微处理器作为主控器件，在处理器外部结合锁阀、显示器、时间处理模块、音频模块以及其他功能而实现的一种微处理控制系统，通过相应的语言进行软件程序的编写，从而实现密码锁系统的自动控制特性。密码锁控制系统的出现是在电子技术以及传感器技术的飞速发展以及趋向成熟后的一个必然产物，其中主要的核心部件——单片机芯片不仅依靠经过反复推敲的理论基础，并且需要结合到实际应用中，将理论基础映射到实际的电子线路中，将密码锁设计人员的思想通过硬件电路来实现，并通过数字信号输出的形式来实现密码管理、密码更新、锁阀启闭等功能。在单片机技术出现之前智能密码锁控制系统几乎无法实现，人们的很多对于智能密码锁的想法只能够停留在理论阶段。由于单片机这种传感器不仅需要硬件基础，更需要控制器输出驱动信号来读取测量值，因此实现一款基本功能的密码锁系统是一个多门专业综合化的课题，它需要设计人员不仅具有硬件电路的设计基础，更要有程序代码开发的经验，不仅如此，还需要对经典物理理论充分掌握才能够设计出性能卓越的密码锁控制系统，可以看出要设计出一款性能卓越的密码锁控制系统并不是一件简单的事情，本文将以笔者大学期间所掌握的专业知识作为基础，经过多次的尝试、试验、改进和优化，最终实现了一款性价比非常高的智能型密码锁控制系统。
智能密码锁的国内外发展现状
目前国内外的很多企业或者高校实验课题小组都投入了大量的精力来对高性能的密码锁系统进行研究，由于基本的密码管理、密码检测等功能已经实现了普及化，然而要实现更高精度、更高灵敏度的密码锁处理性能，无论是国外还是国内都还有一段很长的路要走。前不久国外研发出了一个体积能够小到一个绿豆里大小的密码锁处理模块，这款高度集成的功能模块不仅内部嵌入了控制器模块，电源管理、传感器也被集成了进去，采用高速的SPI接口进行数据读写，因此能够满足高速的密码锁数据处理要求，这对于脸部表情读取、识别和判断等新型智能功能的引入奠定了基础，在不久的将来这些新型开锁方式将实现普及化。
本文主要研究内容
在对指纹密码锁控制系统的发展背景以及国内外的研究现状进行了简要的介绍后，下面对本文的结构安排进行阐述，以便于更加清晰的对本系统的设计过程进行展现。论文的第一章是引言章节，该章节主要对指纹密码锁控制系统的发展背景等进行了介绍，并通过对设计现状的对比确立了本系统的设计目标；在接下来的第二章，将对系统的总体设计方案进行设计，包括对几种常用控制器的对比，并对所要使用的元器件进行了简要介绍；在对主控器件以及外围元器件进行确立后，文章第三章将对硬件系统进行设计，通过Altium designer绘制了相关模块的电路原理图从而进行设计思路的讲解；硬件系统设计完毕后，第四章开始对系统的软件部分进行设计，并通过Visio软件绘制了相应的软件流程图；为了能够验证本系统的设计正确性以及可行性，在文章第五章对控制系统进行了仿真。
1）能实现51单片机最小系统的设计，实现对指纹识别模块、液晶屏以及按键等模块的驱动；
2）能实现51单片机对液晶屏的驱动，显示密码锁系统运行参数的显示；
3）通过指纹识别模块对指纹进行识别、检测以及处理，并将处理结果发送给单片机；
4）密码锁系统还可通过输入密码来实现密码锁的开启，如果密码输入正确则立即打开密码锁；
5）通过Proteus进行系统仿真。
方案选择及元器件介绍
主控器的选取
对于主控器的选择主要结合了主控芯片性能、成本以及自身的使用经历等多方面因素，通过这些因素的权衡最终来决定本系统选用的主控器芯片，在进过了预期的筛选和对比后，最终选出了ATMEL公司的AT89C51单片机和德州仪器公司的TMS320F28335型DSP作为最终的考虑对象，由于这两款主控器芯片对于本文所设计的系统来说都具有足够的适合性，因此下面对这两款芯片分别作介绍。
如果选用ATMEL公司的AT89C51单片机来作为本文所设计系统的主控器芯片，那么将为本系统引入三大优势，首先在单片机的性能方面，由于这款单片机推向市场的时间较TMS320系列DSP来说要早三十年左右的时间，无论是学校图书馆还是网络上都遍布着大量的关于AT89C51单片机的学习资料以及各种开发过程中容易遇到的问题的解决方法，因此如果选用AT89C51单片机来作为主控器，那么能为本次毕业设计道路产出很大的障碍，对于毕业设计的顺利完成能够起到保驾护航的重大作用；而第二大优势更加重要，由于目前市面能够很容易买到直插封装的AT89C51单片机，这对于实物电路的PCB电路布局非常方便，不用单芯紧密的贴片形式引脚带来的难于焊接以及电路绘制等难题，而TMS320F28335芯片全是贴片封装，紧密排列的贴片引脚在100Pin以上，这需要耗费巨大的经历以及耐心才能绘制无误，非常不利于短暂的毕业设计的顺利完成；第三大优势是AT89C51单片机相对于TMS320F28335来说在成本上至少是后者的二十分之一，目前市面上AT89C51单片机的平均价格在3元每片左右，而TMS320F28335每片在60元以上，因此这对于构建高性价比的设计目标来说是非常不利的。
目录
一、引言
（一） 智能密码锁的发展背景
（二） 智能密码锁的国内外发展现状
（三）本文主要研究内容
二、方案选择及元器件介绍
（一）主控器的选取
（二） AT89C51单片机
（三） FPM10A型指纹识别模块
（四） LCD1602型液晶简介
（五）HK4100FDC5V继电器介绍
三、硬件系统设计
（一）指纹密码锁系统的硬件结构框图设计
（二）最小系统设计
（三）指纹识别模块电路设计
（四） DS1302时钟电路设计
（五） AT24C02型存储器电路设计
（六）液晶电路设计
（七）指纹密码锁系统键盘电路设计
（八）锁电路设计
四、软件系统设计
（一）指纹密码锁系统的软件工作流程设计
（二）液晶显示流程设计
（三） 4*4键盘按键检测流程设计
（四）锁控制流程图设计
五、 Proteus软件仿真
（一） Proteus软件仿真
（二）系统仿真
总结
参考文献
致谢
附录一原理图
附录二元件列表
附录三程序
引言<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
br /> 智能密码锁的发展背景
随着科学技术的不断发展以及人们对生活品质的不断追求，密码锁在人们的生活中以及随处可见了，这种电子器件通常能够智能识别、密码输入、判断、报警以及存储等功能。本文课题的提出就是以此为研究背景，提出通过性价比更高的控制器和锁阀的合理搭配，来设计一款能够实现更高性能指标的智能密码锁控制系统。所谓“密码锁控制系统”，实际上是指通过单片机、DSP等微处理器作为主控器件，在处理器外部结合锁阀、显示器、时间处理模块、音频模块以及其他功能而实现的一种微处理控制系统，通过相应的语言进行软件程序的编写，从而实现密码锁系统的自动控制特性。密码锁控制系统的出现是在电子技术以及传感器技术的飞速发展以及趋向成熟后的一个必然产物，其中主要的核心部件——单片机芯片不仅依靠经过反复推敲的理论基础，并且需要结合到实际应用中，将理论基础映射到实际的电子线路中，将密码锁设计人员的思想通过硬件电路来实现，并通过数字信号输出的形式来实现密码管理、密码更新、锁阀启闭等功能。在单片机技术出现之前智能密码锁控制系统几乎无法实现，人们的很多对于智能密码锁的想法只能够停留在理论阶段。由于单片机这种传感器不仅需要硬件基础，更需要控制器输出驱动信号来读取测量值，因此实现一款基本功能的密码锁系统是一个多门专业综合化的课题，它需要设计人员不仅具有硬件电路的设计基础，更要有程序代码开发的经验，不仅如此，还需要对经典物理理论充分掌握才能够设计出性能卓越的密码锁控制系统，可以看出要设计出一款性能卓越的密码锁控制系统并不是一件简单的事情，本文将以笔者大学期间所掌握的专业知识作为基础，经过多次的尝试、试验、改进和优化，最终实现了一款性价比非常高的智能型密码锁控制系统。
智能密码锁的国内外发展现状
目前国内外的很多企业或者高校实验课题小组都投入了大量的精力来对高性能的密码锁系统进行研究，由于基本的密码管理、密码检测等功能已经实现了普及化，然而要实现更高精度、更高灵敏度的密码锁处理性能，无论是国外还是国内都还有一段很长的路要走。前不久国外研发出了一个体积能够小到一个绿豆里大小的密码锁处理模块，这款高度集成的功能模块不仅内部嵌入了控制器模块，电源管理、传感器也被集成了进去，采用高速的SPI接口进行数据读写，因此能够满足高速的密码锁数据处理要求，这对于脸部表情读取、识别和判断等新型智能功能的引入奠定了基础，在不久的将来这些新型开锁方式将实现普及化。
本文主要研究内容
在对指纹密码锁控制系统的发展背景以及国内外的研究现状进行了简要的介绍后，下面对本文的结构安排进行阐述，以便于更加清晰的对本系统的设计过程进行展现。论文的第一章是引言章节，该章节主要对指纹密码锁控制系统的发展背景等进行了介绍，并通过对设计现状的对比确立了本系统的设计目标；在接下来的第二章，将对系统的总体设计方案进行设计，包括对几种常用控制器的对比，并对所要使用的元器件进行了简要介绍；在对主控器件以及外围元器件进行确立后，文章第三章将对硬件系统进行设计，通过Altium designer绘制了相关模块的电路原理图从而进行设计思路的讲解；硬件系统设计完毕后，第四章开始对系统的软件部分进行设计，并通过Visio软件绘制了相应的软件流程图；为了能够验证本系统的设计正确性以及可行性，在文章第五章对控制系统进行了仿真。
1）能实现51单片机最小系统的设计，实现对指纹识别模块、液晶屏以及按键等模块的驱动；
2）能实现51单片机对液晶屏的驱动，显示密码锁系统运行参数的显示；
3）通过指纹识别模块对指纹进行识别、检测以及处理，并将处理结果发送给单片机；
4）密码锁系统还可通过输入密码来实现密码锁的开启，如果密码输入正确则立即打开密码锁；
5）通过Proteus进行系统仿真。
方案选择及元器件介绍
主控器的选取
对于主控器的选择主要结合了主控芯片性能、成本以及自身的使用经历等多方面因素，通过这些因素的权衡最终来决定本系统选用的主控器芯片，在进过了预期的筛选和对比后，最终选出了ATMEL公司的AT89C51单片机和德州仪器公司的TMS320F28335型DSP作为最终的考虑对象，由于这两款主控器芯片对于本文所设计的系统来说都具有足够的适合性，因此下面对这两款芯片分别作介绍。
如果选用ATMEL公司的AT89C51单片机来作为本文所设计系统的主控器芯片，那么将为本系统引入三大优势，首先在单片机的性能方面，由于这款单片机推向市场的时间较TMS320系列DSP来说要早三十年左右的时间，无论是学校图书馆还是网络上都遍布着大量的关于AT89C51单片机的学习资料以及各种开发过程中容易遇到的问题的解决方法，因此如果选用AT89C51单片机来作为主控器，那么能为本次毕业设计道路产出很大的障碍，对于毕业设计的顺利完成能够起到保驾护航的重大作用；而第二大优势更加重要，由于目前市面能够很容易买到直插封装的AT89C51单片机，这对于实物电路的PCB电路布局非常方便，不用单芯紧密的贴片形式引脚带来的难于焊接以及电路绘制等难题，而TMS320F28335芯片全是贴片封装，紧密排列的贴片引脚在100Pin以上，这需要耗费巨大的经历以及耐心才能绘制无误，非常不利于短暂的毕业设计的顺利完成；第三大优势是AT89C51单片机相对于TMS320F28335来说在成本上至少是后者的二十分之一，目前市面上AT89C51单片机的平均价格在3元每片左右，而TMS320F28335每片在60元以上，因此这对于构建高性价比的设计目标来说是非常不利的。
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