语音型指纹锁的设计(附件)
本设计是以89C52单片机为基础的语音型指纹密码锁。该设计以单片机为整个系统的核心，可以实现指纹和密码开锁的功能，并能通过键盘实现密码的修改、指纹的增、删和系统重置等功能，同时控制液晶显示以及语音系统协同工作。该系统硬件设计采用LCD液晶显示屏进行信息显示，FPM10A指纹模块进行指纹识别、对比和存储，WT588D语音模块连接扬声器实现语音播报，外接AT24C02存储重要数据，实现掉电保护。系统设计了重置系统密码、管理员密码和开锁密码，实现了系统的多级管理。这种多级别的系统在实际应用中为门锁的管理提供了一种便捷的方式，以适应人们对电子锁越来越多的需求。关键字 指纹锁，密码锁，单片机，语音模块
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 发展状况 1
1.3 设计效果 2
2 硬件设计 2
2.1 硬件总体设计方案 2
2.2 元器件选择及介绍 3
2.3 单片机最小电路的设计 8
2.4 按键电路设计 9
2.5 存储电路设计 11
2.6 指纹模块设计 11
2.7 语音模块设计 12
2.8 液晶显示电路设计 14
2.9 机械锁电路设计 14
3 软件设计 15
3.1 STC89C52单片机主程序设计 15
3.2 键盘密码程序设计 16
3.3 指纹开锁程序设计 18
3.4 指纹管理程序设计 19
3.5 指纹模块通讯协议 20
3.6 语音模块程序设计 20
3.7 显示模块程序设计 22
4 软、硬件联合调试 22
结论 26
致谢 28
参考文献 29
附录A：硬件总图 30
附录B：硬件实物图 31
附录C：参考程序 32
1 绪论
1．1 研究背景
锁在我们的工作和生活中都非常重要，用以保护贵重物品及资料。以前人们往往使用钥匙 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
开锁，但钥匙容易丢失，并且容易被复制，既不便捷也不安全。现在大家渐渐习惯使用密码开锁，密码锁在保险箱之类的中小型设备上应用非常广泛，但这种方法会延长开锁时间，密码也容易丢失遗忘或被他人窥视，安全系数一般。而安全系数更高的生物识别技术的出现解决了我们的难题。将生物识别技术运用于身份验证可以对文件或财产起到更好的保护作用，他人不易窥视，快捷又安全。这种新技术很快受到大家的欢迎。
基于生物识别技术的锁具，其安全系数相较于传统的锁有了很大提高，因此生物识别技术被广泛应用于各种场合：保险箱、房屋门锁，手机、电脑屏锁，文件、资料密保等等。随着指纹识别技术发展得日益成熟，越来越先进的算法也使这项技术可靠性越来越高、价格越来越便宜，物美价廉的指纹识别产品得以由企业渐渐进入普通家庭。国内外科研人员很早就致力于指纹识别的检测方法，研制各式各样的指纹识别的模块及其应用产品，应用于各种场合。人性化的设计使密码锁变的更为灵活、多样。
1．2 发展状况
上世纪90年代，指纹识别技术就在国内兴起，当时应用仅限于刑侦领域，它可以提高公安机关破案率，同时节省了很多成本。但指纹识别技术在刑侦中属于“不知主体”的使用，“比对”需要通过大型机处理,价格和时间的成本都比较大。所以指纹识别常常只作为刑侦的辅助手段，应用不够广泛，市场份额极为有限。通过指纹识别技术在市场中不断的推广与应用，指纹识别企业发现指纹识别技术的真正市场应该是民用市场。因为民用指纹识别技术是“可知主体”的，“比对”速度较快，准确率高它伴。随着越来越多的电子设备，如PC、ATM提款机、门禁控制系统等，正在进入我们的日常生活。
从趋势来看，民用化的指纹识别技术最终将取代安全性方便性都有缺陷的身份识别码和密码，用于阻止非授权的访问。由于指纹识别技术的民用较之刑侦应用更易普及，市场容量更大，所以具备大规模推广的基础。在西方国家，指纹识别技术已进入大规模民用阶段。美国洛杉矶在1990年使用了世界上第一套救济金发放指纹识别系统;全球首家虚拟银行SFNB(安全第一网络银行)也实施了以指纹识别技术为基础的保障安全性项目，藉此增强交易的安全性。
在经历了近10年缓慢的自然增长后，指纹识别技术即将迎来一个跳跃性发展的黄金时期。专家们保守估计，未来5年，我国将有近百亿元的市场等待着企业去开拓。指纹识别技术的巨大市场前景，将对国际、国内安防产业产生巨大的影响。国内生物识别技术的应用主要集中在企业级应用上，在2002年总体约为2.5亿元人民币的终端市场中，超过40%的产品都用于考勤、门禁系统之中。
由于指纹识别技术快捷可靠的优点，它被广泛用于门锁。这种加密方式由于算法的发展现在已相当可靠,由于人类指纹的独特性，这种技术的安全系数非常高。而且指纹识别技术已经发展得相当成熟，目前指纹锁在各个小中大型公司得到普遍运用，现在已渐渐受到普通家庭的欢迎。这种结合指纹识别技术的门锁具有以下优点：
（1）生物识别技术的可靠性，指纹识别技术在上个世纪九十年代就出现了，到目前为止已发展二十余年，在电子技术高速发展，算法更加复杂的人脸识别都运用成熟今天，二十余年的发展已让指纹识别技术相当可靠；
（2）良好的用户体验，键盘、显示屏、指纹模块、语音模块构成友好的人机交互界面，操作简单；
（3）多种方式结合的开锁方式、多层级的管理系统让门锁管理更加便捷和安全。
1．3 设计效果
本设计是基于STC89C52单片机的语音型指纹密码锁。该设计可以实现指纹开锁和密码开锁，并能通过键盘修改密码、增删指纹、系统重置，液晶显示屏和扬声器进行指令显示和播报。系统设计了重置系统密码、管理员密码和开锁密码，实现了系统的多级管理，以满足各用户在不同场景下的需求。这种系统在实际应用中为门锁的管理提供了一种便捷的方式，以适应人们对门锁日益增多的需求。
2 硬件设计
2．1 硬件总体设计方案
本设计采用系统由单片机最小电路（即电源电路、晶振电路、复位电路）、按键电路、存储模块、指纹模块、语音模块、显示模块以及机械锁模块组成。总体系统框图如图2.1所示。
该设计采用STC89C52单片机，外接晶振电路，频率为12MHz；电源电路模块为整个系统各模块提供工作电压电源；复位电路采用的是简单的上电复位，系统上电就自动初始化系统；电源电路、晶振电路、复位电路构成单片机最小系统；该设计的键盘采用的是4×4矩阵键盘，可以减少引脚连接；存储芯片采用的是AT24C02，采用IIC总线进行数据传输；指纹模块采用的是FPM10A，采用UART串口通信；语音模块采用的是WT588D语音模块连接扬声器；液晶显示屏采用的是LCD1602，满足信息显示需求；按键电路与LCD液晶显示模块建立起一套完善的人机交互界面，可以用于设置参数、显示参数；该设计的锁由继电器控制电磁锁，并且并联一个红色LED，用来表示当前锁的开关状态。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 发展状况 1
1.3 设计效果 2
2 硬件设计 2
2.1 硬件总体设计方案 2
2.2 元器件选择及介绍 3
2.3 单片机最小电路的设计 8
2.4 按键电路设计 9
2.5 存储电路设计 11
2.6 指纹模块设计 11
2.7 语音模块设计 12
2.8 液晶显示电路设计 14
2.9 机械锁电路设计 14
3 软件设计 15
3.1 STC89C52单片机主程序设计 15
3.2 键盘密码程序设计 16
3.3 指纹开锁程序设计 18
3.4 指纹管理程序设计 19
3.5 指纹模块通讯协议 20
3.6 语音模块程序设计 20
3.7 显示模块程序设计 22
4 软、硬件联合调试 22
结论 26
致谢 28
参考文献 29
附录A：硬件总图 30
附录B：硬件实物图 31
附录C：参考程序 32
1 绪论
1．1 研究背景
锁在我们的工作和生活中都非常重要，用以保护贵重物品及资料。以前人们往往使用钥匙 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
开锁，但钥匙容易丢失，并且容易被复制，既不便捷也不安全。现在大家渐渐习惯使用密码开锁，密码锁在保险箱之类的中小型设备上应用非常广泛，但这种方法会延长开锁时间，密码也容易丢失遗忘或被他人窥视，安全系数一般。而安全系数更高的生物识别技术的出现解决了我们的难题。将生物识别技术运用于身份验证可以对文件或财产起到更好的保护作用，他人不易窥视，快捷又安全。这种新技术很快受到大家的欢迎。
基于生物识别技术的锁具，其安全系数相较于传统的锁有了很大提高，因此生物识别技术被广泛应用于各种场合：保险箱、房屋门锁，手机、电脑屏锁，文件、资料密保等等。随着指纹识别技术发展得日益成熟，越来越先进的算法也使这项技术可靠性越来越高、价格越来越便宜，物美价廉的指纹识别产品得以由企业渐渐进入普通家庭。国内外科研人员很早就致力于指纹识别的检测方法，研制各式各样的指纹识别的模块及其应用产品，应用于各种场合。人性化的设计使密码锁变的更为灵活、多样。
1．2 发展状况
上世纪90年代，指纹识别技术就在国内兴起，当时应用仅限于刑侦领域，它可以提高公安机关破案率，同时节省了很多成本。但指纹识别技术在刑侦中属于“不知主体”的使用，“比对”需要通过大型机处理,价格和时间的成本都比较大。所以指纹识别常常只作为刑侦的辅助手段，应用不够广泛，市场份额极为有限。通过指纹识别技术在市场中不断的推广与应用，指纹识别企业发现指纹识别技术的真正市场应该是民用市场。因为民用指纹识别技术是“可知主体”的，“比对”速度较快，准确率高它伴。随着越来越多的电子设备，如PC、ATM提款机、门禁控制系统等，正在进入我们的日常生活。
从趋势来看，民用化的指纹识别技术最终将取代安全性方便性都有缺陷的身份识别码和密码，用于阻止非授权的访问。由于指纹识别技术的民用较之刑侦应用更易普及，市场容量更大，所以具备大规模推广的基础。在西方国家，指纹识别技术已进入大规模民用阶段。美国洛杉矶在1990年使用了世界上第一套救济金发放指纹识别系统;全球首家虚拟银行SFNB(安全第一网络银行)也实施了以指纹识别技术为基础的保障安全性项目，藉此增强交易的安全性。
在经历了近10年缓慢的自然增长后，指纹识别技术即将迎来一个跳跃性发展的黄金时期。专家们保守估计，未来5年，我国将有近百亿元的市场等待着企业去开拓。指纹识别技术的巨大市场前景，将对国际、国内安防产业产生巨大的影响。国内生物识别技术的应用主要集中在企业级应用上，在2002年总体约为2.5亿元人民币的终端市场中，超过40%的产品都用于考勤、门禁系统之中。
由于指纹识别技术快捷可靠的优点，它被广泛用于门锁。这种加密方式由于算法的发展现在已相当可靠,由于人类指纹的独特性，这种技术的安全系数非常高。而且指纹识别技术已经发展得相当成熟，目前指纹锁在各个小中大型公司得到普遍运用，现在已渐渐受到普通家庭的欢迎。这种结合指纹识别技术的门锁具有以下优点：
（1）生物识别技术的可靠性，指纹识别技术在上个世纪九十年代就出现了，到目前为止已发展二十余年，在电子技术高速发展，算法更加复杂的人脸识别都运用成熟今天，二十余年的发展已让指纹识别技术相当可靠；
（2）良好的用户体验，键盘、显示屏、指纹模块、语音模块构成友好的人机交互界面，操作简单；
（3）多种方式结合的开锁方式、多层级的管理系统让门锁管理更加便捷和安全。
1．3 设计效果
本设计是基于STC89C52单片机的语音型指纹密码锁。该设计可以实现指纹开锁和密码开锁，并能通过键盘修改密码、增删指纹、系统重置，液晶显示屏和扬声器进行指令显示和播报。系统设计了重置系统密码、管理员密码和开锁密码，实现了系统的多级管理，以满足各用户在不同场景下的需求。这种系统在实际应用中为门锁的管理提供了一种便捷的方式，以适应人们对门锁日益增多的需求。
2 硬件设计
2．1 硬件总体设计方案
本设计采用系统由单片机最小电路（即电源电路、晶振电路、复位电路）、按键电路、存储模块、指纹模块、语音模块、显示模块以及机械锁模块组成。总体系统框图如图2.1所示。
该设计采用STC89C52单片机，外接晶振电路，频率为12MHz；电源电路模块为整个系统各模块提供工作电压电源；复位电路采用的是简单的上电复位，系统上电就自动初始化系统；电源电路、晶振电路、复位电路构成单片机最小系统；该设计的键盘采用的是4×4矩阵键盘，可以减少引脚连接；存储芯片采用的是AT24C02，采用IIC总线进行数据传输；指纹模块采用的是FPM10A，采用UART串口通信；语音模块采用的是WT588D语音模块连接扬声器；液晶显示屏采用的是LCD1602，满足信息显示需求；按键电路与LCD液晶显示模块建立起一套完善的人机交互界面，可以用于设置参数、显示参数；该设计的锁由继电器控制电磁锁，并且并联一个红色LED，用来表示当前锁的开关状态。
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