基于STC89C52单片机的门禁锁设计电气自动化专业.doc

基于STC89C52单片机的门禁锁设计 Entrance Guard Combination Lock Design ControlBased on STC89C52 摘 要 根据现代人对生活中安保问题的追求，我所选择的方案是基于单片机的门禁指纹密码锁系统。以STC89C52单片机为主模块，经过指纹模块完成读取指纹、存储指纹、对比指纹，并通过液晶显示信息结果，同时增加直流继电器与发光二极管模拟开锁的动作再加上GSM模块短信通知以此来实现门禁的系统设计。在科技飞速发展的今天，生活中有很多密码需要人们记忆，这对于大多人来说是十分不方便再加之各种入室抢劫按键发生，普通的门禁设计已经完全不符合人们的要求。而根据每个人都是一个不同的个体以及拥有不同的生理特征可以帮助我们解决这个问题。本系统具有稳定、操作方便、体积较小而且安全性能更优，适合家庭及规模较小部门使用。 关键词：指纹电子密码；GSM；STC89C52 Abstract According to the modern people's pursuit of the security problems in our daily life, the scheme I choose is the access control fingerprint code lock system based on single chip microcomputer. The main module is STC89C52 single chip microcomputer, and the fingerprint is read, stored and compared through the fingerprint module. The system design of access control is realized by LCD display information result, at the same time adding the action of DC relay and light-emitting diode analog unlocking and GSM module short message notification to realize the system design of access control. Today, with the rapid development of science and technology, There are a lot of passwords in life that people need to remember, which is very inconvenient for most people, coupled with all kinds of burglary button occurrence, common entrance guard. This system is stable, easy to operate, and can help us solve this problem according to the fact that everyone is a different individual and has different physiological characteristics. Small size and better safety performance, suitable for home and small-scale use. Key words: Intelligent desk lamp;pyroelectricity;STC89C5 -II- 目录 摘 要 I Abstract I 1 序言 1 1.1指纹密码锁研究背景及意义 1 1.2 指纹密码锁的发展前景 1 2毕业设计内容 2 2.1毕业设计内容及实现功能 2 2.2系统分析 2 3系统硬件设计 3 3.1单片机最小系统 3 3.1.2复位电路 5 3.2液晶显示模块 5 3.3蜂鸣器模块 6 3.4指纹模块 7 3.5记忆存储模块 8 3.6按键模块 8 3.7继电器模块 9 3.8GSM模块 10 4系统的软件设计 10 4.1软件介绍 10 4.1.1编程语言及开发环境 10 4.2主程序设计 11 4.3 液晶显示模块程序设计 12 4.4 GSM程序设计 12 4.5按键模块程序设计 13 4.6指纹模块程序设计 14 4.7延时模块 15 5系统测试 15 5.1 硬件测试 15 5.2软件测试 16 6总结 16 参考文献 17 致谢 18 附录 19 附录一 元件清单 19 附录二 原理图 20 附录三 PCB图 21 附录四 实物图 22 -III- 1 序言 1.1指纹密码锁研究背景及意义 在现代生活节奏如此之快的环境下，处理家庭防盗这个问题受到越来越多人的关注，越来越多的高科技犯罪手法令人头疼，因此人们需要更安全便利的门禁系统来保护自身安全以防止悲剧发生。然而在传统的门禁系统中钥匙、数字密码、IC卡等识别方式，由于构造简单、安全性能低，存在易丢失、易假冒、易盗用的缺点，存在极大的安全隐患，根本不能满足现代人的高要求。 然而各种基于人体生理特征的识别技术受到了广大用户的喜爱，从实用角度来看，指纹识别技术因其便利且稳定不随年龄变化而被广泛使用，拥有广大市场需求。它是使用人体的每个指纹都有属于自己的特殊记号进而对每个个体的身份进行区分对待，指纹识别包括指纹录入、指纹特征提取和指纹特征匹配三大部分。过去，它的应用范围一般是重要的国家领域。在最近的几年中，它渐渐的被普通百姓所信赖并且在现代生活和工作中应用的很广发，我们在日常中也随处可见运用指纹技术的产品，指纹技术正在一步步渗透进我们的日常生活刷新我们对现代生活的认知。虽然指纹只是每个人手掌上皮肤组织的一小部分，但它包含了大量属于每个人的特定信息。每个指纹的纹路都不一样，是属于每个个体的特征。论人体的生理特征唯一性和不可复制性，既可以提升安全程度也能方便认证，不需要记住各种密码[1]。 1.2 指纹密码锁的发展前景 目前市场上运用生物特征有手型、脸型、虹膜、指纹等，但是由于技术理论与实际生产之间存在一定的差距，由于不同行业、不同人、不同场合对安全水平的要求不同，有些技术根本无法大规模应用。例如，虹膜技术虽然特别安全，但成本也很高，应用过程也比较复杂，只能用于军事、政治等机密领域,距离全民普及还有很长一段路[2]。 在我国，指纹识别技术差不多是与各国同一时期发展起来，所以无论是在技术研究还是在市场推广都比较成熟，不比国外差。但是还是由于种种原因，目前在市场上还没做到全民化，但是因其特有优势会受到越来越多人的关注。华为荣耀系列、三星、小米5等手机已经实现了指纹解锁，智能手机领域的普及反映了指纹由于其快捷安全系数高的特点受到各方人士的追捧，因此在日后，会更广发应用于日常生活的方方面面，为高品质的生活提供更便利的服务。 2毕业设计内容 2.1毕业设计内容及实现功能 名称：基于STC89C52单片机的门禁指纹密码锁设计 内容：设计一个门禁系统，可以根据指纹、数字密码解锁，若是多次输入错误密码则通知户主 （1） 采集多个用户的指纹信息形成数据库[3]。 （2） 通过指纹输入，若输入的指纹匹配不成功，则会振动提示；超过三次，便只能采取数字密码 （3） 通过AT24c02芯片存储密码，密码可以更改，更改时需要输入两遍确认 （4） 开锁指示灯 LCD12864液晶显示器进行显示相关操作步骤 （5） 指纹、数字密码输入错误，延时30秒再次输入，三次错误，蜂鸣器响，报警锁死，并且发短信通知户主 2.2系统分析 振动模块 液晶显示模块 指纹识别模块 LED 模块 延时模块 AT24C02片外存储模块 单片机最小系统 蜂鸣器模块 继电器 按键模块 GSM模块 图2-2 系统方框图 系统控制核心就是单片机最小系统，它是整个设计系统的中央处理单元，类似于人类的大脑工作模式，我们从外部所收集到的信息都需要经过它的内部处理才可以达到我们所想要的运作模式。 然后就是指纹模块和按键模块，在管理员模式下，通过液晶显示屏的指导下进行指纹录制、删除形成指纹库，同时设置数字密码。在输入指纹与指纹库匹配不正确，振动提示，模拟现实生活中经常由于姿势不对而引起的错误输入；延时模块授予用户一小段缓冲的时间以思考正确密码；蜂鸣器在输入错误的数字密码时会发出警报以示提醒；继电器和LED灯模拟密码输入正确开门动作；在指纹密码输入错误三次以及数字密码错误三次后，将通过GSM模块发报警短信给户主以此来实现一个报警的安防功能；因此基本符合现代人对门禁的要求甚至更优于当前市场上的各类门禁。 3系统硬件设计 3.1单片机最小系统 单片机是由一个单一的集成电路芯片，其内部包括一个中央处理单元、存储器和I/O接口电路都是具有计算机功能的设备。因此，在使用单片机时可以方便地结合相应的软件和外部设备连接成为单片机控制系统。而STC89C52单片机是比较稳定、运行速度快却功耗所需低的一种芯片，此外本身的8K字节的程序存储空间、512字节的数据存储空间，4K字节的EEPROM存储空间，可以直接使用串口下载等特点成为本设计的第一选择[4]。本方案的主要程序是由液晶显示还有按键程序等构成。主程序的工作流程如下描绘：首先是进行系统各个模块的初始化动作。当然其中包含了开机液晶显示、键盘扫描、指纹模块建立通信、GSM模块初始化。 简单介绍所需要用到的重要接口： 其中P0口和P1口都是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，其中作为输入时，P0锁存器必需置1，P1锁存器也是如此，都可以驱动4个TTL负载。 端口P2：8位准双向I/O接口。当它用作I/O接口时，它可以直接连接到外部I/O设备；当芯片外存储器连接或I/O扩展，寻址规模超过256字节时，P2端口可以直接用作高8位地址总线。 端口P3：为8位准双向I/O接口，特殊之处在于能够将每一位用于第二功能。 XTAL1：作为振荡器反相放大器和内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：作为振荡器反相放大器的输出端。 图3-1 单片机引脚图 3.1.1晶振电路 晶振电路的实际任务是给单片机工作提供时钟信号的，在单片机内部有一个高增益的反相放大器用于构成内部振荡器。引脚XTAL1和XTAL2是这个放大器的输入输出端子。在片外的陶瓷谐振器或者是石英晶体则是作为反馈元件和放大器组成了一个自激振荡器。系统的晶振如图3-2所示，然而，由于两个外部电容的容量不同，振荡频率会受到影响，操作的稳定性也会受到影响，并且启动振动的难度和温度的稳定性也会受到影响。例如，使用石英晶体，电容大约为30pf，如果使用陶瓷振荡器，电容应该是40pf。在我的设计中，STC89C52的工作频率要求在0~24MHZ，所以使用11MHz晶振和22Pf的电容，此时机械周期约为1us，符合设计要求。如图3-2所示。 图3-2晶振电路 3.1.2复位电路 复位电路的初始性能是在系统供电时给出复位信号，当系统的电源保持稳定时，复位信号自动撤销。为了设计更好的完成，直到电源稳定一段时间后，复位信号才会被撤销。是为了避免抖动而影响复位。在操作开始时，单片机必须进行复位，使系统内部的CPU和各个部件都处于一个确定的初始状态，并从初始状态开始工作。单片机的复位信号是从REST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当整个系统处于正常工作状态并且振荡器开始稳定时，如果REST引脚上有一个高电平能够保持2个机器周