基于单片机的自动存包系统设计论文.doc

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1、基于单片机的自动存包系统设计摘 要近年来，随着生活水平的提高，人们对于社会消费品的质量和数量的要求也在逐渐增加。为了更好的为广大顾客服务，在一些商场、影院、超市等公共场合通常设置有自动存包柜，本次便是针对这一现象进行设计。本文详细介绍了国内自动存包控制系统的发展现状，发展中所面临的问题。并详细介绍了本系统采用的AT89S52单片机做控制器，可以同时管理四个存包柜。柜门锁是由继电器控制，当顾客需要存包的时候，可以自行到存包柜前按“开门”键，需要顾客向光学指纹识别系统输入个指纹，然后通过继电器进行开门（用亮灯表示），顾客即可存包，并需将柜门关上。当顾客需要取包时，要将只要将之前输入的指纹放置于指纹

2、识别器前方，指纹识别器采集到指纹信息输出相应的高低电平信号传给单片机，系统比较密码一致后，发出开箱信号至继电器将柜门打开，顾客即可将包取出。它具有功能实用、操作简便、安全可靠、抗干扰性强等特点。关键词：自动存包柜,单片机,指纹识别器Based on single chip microcomputer automatic package designAbstractInrecentyears,withtheimprovementoflivingstandards,peopleforsocialconsumergoodsqualityandquantityrequirementsaretoincr

3、easegradually.Inordertobetterserviceforthegeneralcustomers,insomestores,movietheaters,supermarketspublicSettingsaretobeputautomaticallyusuallybagark,itisfunctionalpractical,simpleoperation,safeandreliable,anti-jammingstrongsexualcharacteristics.Domestic deposit automatic control system are introduce

4、d 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 multiple pack ark. Cupboard door lock controlled by relay, when customers need to save package

5、, 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 can save package, and the cupboard door must be closed. When customers need to pick up package, as long

6、 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 signal to the microcontroller, the system is password consistent, signal out of the box to the relayKey wo

7、rds: AutomaticStorageBag,Microcontroller,Fingerprint recognizer。目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论- 1 -11 题目来源及意义- 1 -12 自动存包柜课题的发展与现状- 2 -13 本课题的目标与任务- 3 -第2章 系统方案论证与器件的选择- 5 -21 主控模块方案选择- 5 -2.1.1 采用DSP+FPGA方案- 5 -2.1.2 采用51单片机方案- 5 -2.1.3 采用61单片机方案- 5 -22 输入端方案的选择- 6 -2.2.1 机设条码式电子存包柜方案- 6 -2.2.2 非接触IC卡电子存

8、包柜方案- 9 -2.2.3 指纹识别电子存包柜方案- 9 -23 输出端方案的选择- 10 -2.3.1 光电开关与电磁阀方案- 10 -2.3.2 继电器控制方案- 10 -24 方案总结- 11 -第3章系统硬件设计- 13 -31系统硬件总体设计- 13 -3. 2 系统硬件各单元设计- 14 -321 控制单元设计- 14 -322 指纹识别设计- 19 -323 输出电路设计- 26 -3. 3 整体电路图- 33 -第4章 系统软件设计- 35 -41 系统软件整体设计- 35 -42 系统软件各部分设计- 37 -421 键输入程序设计- 37 -422 驱动电路程序设计- 3

9、7 -第5章 系统调试- 39 -5.1 系统硬件调试- 39 -5.2 系统软件调试- 41 -5.3 系统联合调试- 43 -总 结- 47 -参考文献- 51 -致 谢- 53 -附 录- 55 - 第1章 绪 论11 题目来源及意义近年来，随着生活水平的提高，人们对于社会消费品的质量和数量的要求也在逐渐增加。为了更好的为广大顾客服务，在一些商场、影院、超市等公共场合通常设置有自动存包柜，它具有功能实用、操作简便、安全可靠、抗干扰性强等特点。顾客可以根据简明清晰的操作说明自行的完成取物品的工作，自助式存取可以避免开放式存包带来的不必要的纠纷，又可以节约人员开支，达到减员增效的目的。同时，

10、存包可以解放顾客的双手，使顾客放开双手，更方便的进行购物。单片机一词最初是源于SingleChipMicrocomputer”，简称SCM。在单片机诞生时，SCM是一个准确、流行的称谓，“单片机”一词准确地表达了这概念。随着SCM在技术上、体系结构上不断扩展其控制功能，单片机已不能用“单片微型计算机”来准确表达其内涵。国际上逐渐采用MCU(MicroControllerUnit”)来代替，形成了单片机界公认的、最终统一的名词。在国内因为“单片机”一词已约定俗成，故而继续沿用。单片机按其内部中央处理器CPU(CentralProcessingUnit)的字长分为1位机、4位机、8位机、16位机等

11、。从1976年8位单片机诞生以来，单片机领域中一直是以8位机为主流机型，预计这种情况还将继续下去。因此我们以Intel公司的8位机为例来谈谈单片机的发展历史。 1.第一阶段单片机阶段(1976午1978年)。这阶段的任务是探索计算机的单芯片集成。以Intel公司的MCS48为代表，其CPU、存储器、定时器计数器、中断系统、I/O端口、时钟以及指令系统都是按嵌入式系统要求专门设计的。 2第二阶段单片机的完善阶段(1978年一1982年)。计算机的单芯片集成探索取得成功后，随后的任务就是要完善单片机的体系结构。作为这一阶段的典型代表是Inlel公司将MCS48向MCS5l系列的过渡。它在以下几个重

12、要方面奠定了单片机的体系结构。(1)完善的外部总线。有8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。(2)CPU外围功能单元的集中管理模式。(3)设置面向工控的位地址空间及位操作方式。(4)指令系统突出控制功能。 3第三阶段微控制器形成阶段(1983年一1990年)。这一阶段单片机的主要技术发展方向是满足测控对象要求的外围电路的增强，如AD转换、DA转换、高速IO口、WDT(程序监视定时器)、DMA（高速数据传输）等，强化了智能控制的特征。 4第四阶段微控制器全面发展阶段(1990年以后)。即当前的单片机时代，其显著特点是百花齐放、技术创新。单片机正在满足各个方面的需

13、求从玩具、小家电、工程控制单元到机器人、智能仪表，过程控制，个人信息终端等无所不能。12 自动存包柜课题的发展与现状电子存包柜又名自动存包柜、电子寄存柜，是20世纪嵌入式计算机快速发展后在传统寄存行业的一大应用。从外观和用途来看，电子存包柜属于家具类别中的钢制家具。从实现方式和功能上来看，电子存包柜属于电子专用设备。电子存包柜主要由以下几种类型：(1)机设条码式电子存包柜存物时：按“存”键，寄存柜自动打印一张密码条，机器语音提示：“请取密码条”。使用者抽出密码纸，对应的箱门自动打开，存好后关上箱门。取物时：直接将条码纸在扫描口扫描，对应的箱门会自动打开。语音提示：“请取完物品后关好箱门。”(2

14、)指纹式电子存包柜以使用者指纹作为寄存的凭证；当使用者进行存物操作时，须先按一下操作键盘中的“存”键，然后在指纹采集窗里采集指纹，机器会把该指纹与分配给使用者使用的寄存箱的箱号结合起来，并将信息自动记录下，同时自动打开该箱，供使用者存物，存完后使用者自己关好箱门；取物时，只需须先按一下操作键盘中的“取”键，然后在指纹采集窗里采集指纹，寄存柜将指纹数据与先前记录下的进行比对，正确后才会打开该箱供使用者取物（同时机器会自动记录当时的时间、指纹以备查询）。(3)非接触IC卡电子存包柜以使用者所持IC卡（即射频卡）作为寄存的凭证；当使用者进行存物操作时，须先按一下操作键盘中的“存”键再刷卡（即让寄存柜

15、读取卡号），寄存柜先识别是否为该场所的IC卡，若不是则拒绝存物；若是，机器会把该卡号与分配给使用者使用的寄存箱的箱号结合起来，并将信息自动记录下，同时自动打开该箱，供使用者存物，存完后自己关好箱门；取物时，只需须先按一下操作键盘中的“取”键再刷卡，寄存柜将读取的卡号与先前记录下的进行比对，正确后才会打开该箱供使用者取物（同时机器会自动记录当时的时间、卡号以备查询）4)联网型非接触IC卡电子存包柜联网型非接触IC卡电子存包柜基本功能与非接触IC卡电子存包柜一致，另外增加了网络通讯模块，上位机管理软件等，以实现寄存状态联网监控，分段收费，报表打印等功能。现在公共场所应用比较广泛。因此，研制出一种能

16、自动存包的装置有很重大的意义，我所研究的就是这方面的课题。13 本课题的目标与任务本系统采用的单片机做控制器，可以同时管理多个存包柜。柜门锁由继电器控制，当顾客需要存包的时候，可以自行到存包柜前按“开门”键，需要顾客向系统输入个指纹，然后通过继电器进行开门（用亮灯表示），顾客即可存包，并需将柜门关上。当顾客需要取包时，要将只要将之前输入的指纹放置于指纹识别器前方，指纹识别器采集到指纹信息输出相应的高低电平信号传给单片机，系统比较密码一致后，发出开箱信号至继电器将柜门打开，顾客即可将包取出。相比较条形码扫描和IC卡的自动存包柜相比，指纹识别的优势在于在整个存包过程中无附带的物品，不怕因为丢失而导

17、致无法取包，所以我觉得指纹识别在现今的各类存包柜中有很明显的发展前景。 第2章 系统方案论证与器件的选择21 主控模块方案选择2.1.1 采用DSP+FPGA方案指纹识别追求的主要指标为高识别率、实时性和大词汇量；而对于一个指纹识别系统，还应考虑软硬件设计简单、价格低廉、外围控制灵活、人机交互便捷等特点。现在应用于语音识别的芯片主要为DSP(数字信号处理器)芯片：如TI公司的TMS320系列。然而, 将DSP 芯片用于小型语音指纹系统中, 其不足之处是很明显的：引脚多、 价格贵、 使用繁琐;控制功能弱，常需要与单片机或FPGA (现场可编程门阵列)结合, 来实现人机交互; 常需要外接A /D

18、转换芯片；引脚为3. 3 V，与单片机、FPGA、F lash 存储器等连接时，要考虑电平匹配。这些将使整个系统结构庞大,设计繁琐。2.1.2 采用51单片机方案采用 MCS-51 系列单片机实现，选用AT89S52芯片作为主要的控制模块。该芯片中共有四块用来跟外接电路连接。满足了我本次设计的基本要求，所我选择51单片机作为本次设计的方案2.1.3 采用61单片机方案1.电源区：61板采用3节五号电池进行供电，由J10接入，在61板上，前后两组电容用来耦合滤波，使其供给芯片的电电源接反源更加的干净平滑。为了获得标准的3.3v电压，在板子上加入SPY0029A三端稳压管。两CE基个二极管，是为了

19、防止误将电源接反造成不必要的损失而设置的，在操作中千万不要将电源接反，因为反向电压超过一定的值，二极管将会被损坏，达不到保护的目的。后面的零电阻及其电源、地分成不同的几路是为减少电磁干扰设置的。2.程序下载区：I本运作方式是通过控制clock及通过ICE喂食指令方式，老来控制cpu的运行及缓存器资料和内存资料的存取，因此必须透过控制缓存器值得设定来控制目前cpu的动作。3.音频输入部分：在61板上，MICP和MICN将随着MIC产生的波形变化，并在两个端口处形成两路反想的波形，再经过两级运放放大，把放大的语音信号交给ADC转换为数字量，这个时候我们就可以通过单片机编程对这些数据进行处理，比如说

20、语音数据压缩、语音识别样本处理。4.J3是语音输出接口，一个放大，然后输出，SPY0030A放大，然后输出。5.SPCE061A与周边：这就是整块板子的大脑，所有控制信息都是从这里发出的，那些周边器件用来协助SPCE061A单片机正常工作。6键控区：采用这几个按键我们可以做一些简单的试验，比如说当板子里下载了复读机的程序，按这几个按键就可以分别用来进行录音、暂停和播放。7.复位区：这里是由几个简单的电子元器件组成，当按下这里面的按键后，单片机就重新开始工作，也可以说成是单片机里的程序从第一条开始重新运行。8.端口区：用于对外挂硬件的控制，或者获取外部硬件的一些状态以便SPCE061A来进行处理

21、。22 输入端方案的选择2.2.1 机设条码式电子存包柜方案存物时：按“存”键，寄存柜自动打印一张密码条，机器语音提示：“请取密码条”。使用者抽出密码纸，对应的箱门自动打开，存好后关上箱门。取物时：直接将条码纸在扫描口扫描，对应的箱门会自动打开。语音提示：“请取完物品后关好箱门。”设计如下根据“自动存包”这一目的要求，做如下设计安排：第一部分：CPU核心控制部分，由单片机8031、复位电路、时钟电路等构成，是整个系统的核心。第二部分：键盘显示控制部分。对3个数码管和2个按键进行管理，3个数码管用于显示两位柜号和3位密码，12个按键分别为10个数字键和2个功能键。通过这些键盘，用户就可以完成所有

22、的操作。第三部分：执行机构部分。它是通过8051的并行口扩展一片8255A芯片，并通过8255A控制20个灯的状态（亮灭）来模拟柜子的存包取包的过程。软件部分主要采用我们自己设定的一种与柜号相关联的算法来产生一组3位的随机密码，而密码的产生、核对过程就对应存包、取包的过程。系统框图如图2.1所示AT89S52开门存包关门光电开关检测箱内指纹打印断电保护条形码对比扫描空箱显示开门图2.1 系统框图主要核心器件有：AT89C51，打印机，条形码扫描系统，光电开关，电磁阀等。主程序模块该模块的功能包括显示的初始化，判断是否有空箱，键盘扫描，密码扫描等功能。 本次设计的流程图如图2.2.软件模拟程序为

23、，首先先检测所有的空箱数目，然后根据按键判断状态是要存包还是取包，如果是取包的话，就输入密码，然后将包存入箱柜内，然后关门，系统检测是否关门，如果是的话则进行下一步，否则提示未关门。如果是取包的时候，输入密码后，验证密码的正确与否，正确的话就看箱柜是否关门，否则提示箱柜未关门。开始初始化显示空箱状态判断存包存入密码取包读取密码判断门是否关好判断密码是否正确报警提示关门开门取物关门判断门是否关好报警提示关门YNNYYN返回图2.2 主程序流程图优点：方便，识别度高，缺点：容易丢失打印条，因为有条形码扫描和条形码打印这块，所以造价成本比较高，所以不适于本次设计的使用。2.2.2 非接触IC卡电子存

24、包柜方案以使用者所持IC卡（即射频卡）作为寄存的凭证；当使用者进行存物操作时，须先按一下操作键盘中的“存”键再刷卡（即让寄存柜读取卡号），寄存柜先识别是否为该场所的IC卡，若不是则拒绝存物；若是，机器会把该卡号与分配给使用者使用的寄存箱的箱号结合起来，并将信息自动记录下，同时自动打开该箱，供使用者存物，存完后自己关好箱门；取物时，只需须先按一下操作键盘中的“取”键再刷卡，寄存柜将读取的卡号与先前记录下的进行比对，正确后才会打开该箱供使用者取物（同时机器会自动记录当时的时间、卡号以备查询）优点：识别度高，系统稳定，缺点：IC卡不易携带，而且会出现消磁等问题，所以不适于本次设计。2.2.3 指纹识

25、别电子存包柜方案 以使用者指纹作为寄存的凭证；当使用者进行存物操作时，须先按一下操作键盘中的“存”键，然后在指纹采集窗里采集指纹，机器会把该指纹与分配给使用者使用的寄存箱的箱号结合起来，并将信息自动记录下，同时自动打开该箱，供使用者存物，存完后使用者自己关好箱门；取物时，只需须先按一下操作键盘中的“取”键，然后在指纹采集窗里采集指纹，寄存柜将指纹数据与先前记录下的进行比对，正确后才会打开该箱供使用者取物（同时机器会自动记录当时的时间、指纹以备查询）AT89S52开门存包关门继电器检测箱内指纹录入断电保护指纹对比扫描空箱显示开门图4.3 设计框图优点：识别度高，没有多余的东西，方便，容易使用，成

26、本相比较而言较低，所以本次设计运用该方案。23 输出端方案的选择2.3.1 光电开关与电磁阀方案红外线光电开关（光电传感器）是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。开箱控制电路功能用来打开箱锁。该系统共控制24个存包柜，其中使用了8255A的PA、PB、PC三口的24跟口线作为输出，输出信号经三极管放大后驱动电磁锁动作，从而将箱锁打开。同时在箱的门沿上还装有限位开关，来检测门的闭合与否。并在适当的时候来进行报警，提醒顾客关好柜门。为了保证安全，锁簧需要有较强的弹力。电磁锁的驱动功率需要20W以上，可以采用20V直

27、流电源，产生1A的驱动电流，为加强驱动功率，采用二级直流放大。在这里我们使用DSN-Y电磁锁，他的技术指标即参数都能够满足我们的需要。2.3.2 继电器控制方案电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来

28、区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路通过单片机的指令，控制继电器的导通或者切断，用灯来模拟箱柜的开关。24 方案总结通过比较可知，在主控方案选择中，用单片机方案更加容易的实现我的设计；而在输入设备中，相比较IC卡和条形码扫描，我个人认为指纹识别更加方便实用，而且所用资源比较少，性价比更高，所以选择指纹识别作为本次实验的方案；而在输出设备中，我认为继电器方案能够更加明显的显示我的设计，更加容易的实现，综上所述，我的方案定为这样的。第3章 系统硬件设计31 系统硬件总体设计自动存包柜

29、的系统框图如图3.1。该系统AT89S52单片机为核心，还有显示屏及按键，指纹识别器，继电器检测，断电保护等部分。以使用者指纹作为寄存的凭证；当使用者进行存物操作时，须先按一下操作键盘中的“存”键，然后在指纹采集窗里采集指纹，机器会把该指纹与分配给使用者使用的寄存箱的箱号结合起来，并将信息自动记录下，同时自动打开该箱，供使用者存物，存完后使用者自己关好箱门；取物时，只需须先按一下操作键盘中的“取”键，然后在指纹采集窗里采集指纹，寄存柜将指纹数据与先前记录下的进行比对，正确后才会打开该箱供使用者取物（同时机器会自动记录当时的时间、指纹以备查询）AT89S52开门存包关门继电器检测箱内指纹录入断电

30、保护指纹对比扫描空箱显示开门图 3.1 自动存包柜系统框图根据系统框图，本设计的面板设计图如图3.2所示按键1按键2按键3按键4灯灯灯灯继电器继电器继电器继电器AT89S52单片机指纹识别器显示屏电源接口存键取键复位键图3.2 面板设计图3. 2 系统硬件各单元设计321 控制单元设计AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Fla

31、sh，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/

32、O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻 辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0不具有内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程校验 时，需要外部上拉电阻。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX）。 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字

33、节。引脚号第二功能：P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI（在系统编程用）P1.6 MISO（在系统编程用）P1.7 SCK（在系统编程用）在该设计中，P1口与显示屏相连，显示出单片机做出的运转。P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或用16位地

34、址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。 在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。在该设计中，P2口与输出的继电器相连，在整个系统中的作用就是作为输出设备的存在。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p3 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。 P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。端口

35、引脚第二功能：P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 INTO(外中断0)P3.3 INT1(外中断1)P3.4 TO(定时/计数器0)P3.5 T1(定时/计数器1)P3.6 WR(外部数据存储器写选通)P3.7 RD(外部数据存储器读选通)此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。在该设计中，P3口作为输入端存在，接受系统输入的信号。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下

36、，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，

37、在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP：外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 AT89S52的管脚图见图3.3整个单片机的内部构成见图3.4图3.3 AT89S52

38、管脚图图3.4 AT89S52内部组成结构AT89S52的工作方式AT89S52的工作方式可以分做复位，掉电和低功耗方式等。（一）、复位方式单片机复位后，程序计数器PC和SFR的状态。复位后，PC初始话为0000H，使单片机能从0000H开始执行程序，故单片机除正常工作的程序运行出错或操作出错而导致死机时，需要复位键进行重新启动，复位不影响RAM存放的内容，因为复位操作是在带电的状态下将程序存储器的地址改变，而ALE和PSEN非在复位期间将输出高电平。RST是复位信号的输入端，RST输入一个有效的高电平旧能使系统复位，当高电平持续24个振荡脉冲周期的时候，单片机完成了复位的操作，假如晶振的频率

39、为6MHZ，则复位信号的持续时间不应小于4us。复位可以是上电复位，按键手动复位，和二者混合式。复位信号中的电阻和电容是为了保证RST断能保证两个机器周期以上的高电平来完成复位操作而特意设定的。（二）、掉电和低功耗方式人们往往在程序运行中发生系统掉电的故障，使RAM和寄存器中的数据内容丢失，使人们丢失珍贵的数据而束手无策，AT89S52有掉电保护功能，是先把有用的数据保存，再用备用电源进行供电。322 指纹识别设计在自动存包柜的设计中输入部分是十分重要的一个环节，在这里我们需要检测门的限位，检测箱内是否有物体，还有相应的录入密码，并在顾客需要的时候检测密码，并自动打开柜门。还需要显示是否有空箱

40、以及空箱的位置，来为顾客提供选择。（1） 指纹技术设计指纹识别技术把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。每个人（包括指纹在内）皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，是唯一的，并且终生不变。依靠这种唯一性和稳定性，我们才能创造指纹识别技术 指纹识别特征总体特征是指那些用人眼直接就可以观察到的特征。包括纹形、模式区、核心点、三角点和纹数等。纹形指纹专家在长期实践的基础上，根据脊线的走向与分布情况一般将指纹分为三大类环型（loop，又称斗形）、弓形（arch）、螺旋形（whorl）。模式区即指纹上包括了总体特征的区域，从此区域就能够

41、分辨出指纹是属于哪一种类型的。有的指纹识别算法只使用模式区的数据，有的则使用所取得的完整指纹。核心点位于指纹纹路的渐进中心，它在读取指纹和比对指纹时作为参考点。许多算法是基于核心点的，即只能处理和识别具有核心点的指纹。三角点位于从核心点开始的第一个分叉点或者断点，或者两条纹路会聚处、孤立点、折转处，或者指向这些奇异点。三角点提供了指纹纹路的计数跟踪的开始之处。纹数即模式区内指纹纹路的数量。在计算指纹的纹路时，一般先连接核心点和三角点，这条连线与指纹纹路相交的数量即可认为是指纹的纹数。局部特征是指指纹上节点的特征，这些具有某种特征的节点称为细节特征或特征点。两枚指纹经常会具有相同的总体特征，但它

42、们的细节特征，却不可能完全相同。指纹纹路并不是连续的、平滑笔直的，而是经常出现中断、分叉或转折。这些断点、分叉点和转折点就称为特征点，就是这些特征点提供了指纹唯一性的确认信息，其中最典型的是终结点和分叉点，其他还包括分歧点、孤立点、环点、短纹等。特征点的参数包括：方向（节点可以朝着一定的方向）、曲率（描述纹路方向改变的速度）、位置（节点的位置通过x/y坐标来描述，可以是绝对的，也可以是相对于三角点或特征点的）。 指纹识别器的种类感应或读取指纹有多种不同方式，其中电容式传感技术的基本原理是，它根据活体手指请注意“活体”一词表层上的电阻变化传导指纹图像。皮肤的表皮层，包括手指的表皮层的细胞是非活体

43、的。剥掉非活体细胞的表皮层可以看到第一层活体皮肤细胞，这些皮肤细胞具有一定量电阻。它们还在皮肤表层上组成特定形状常见的指纹嵴线和沟。细胞中的特定电学品质与细胞的排列方式这二者的结合使得皮肤表面的电阻能够被测量到且其变化唯一。这就是电容式读取器的工作方式它首先读取手指活体表皮的电阻变化，然后传导显示这些变化的手指图。该图看起来就像警察展示的标准指纹图像。电阻变化图称作指纹图像。产生指纹图像后会对其进行保存，或将其与另一个指纹图像进行比较，以确定它们是否相同。指纹识别器的种类：光学。该技术实质上是对手指表层进行拍照。警察使用印台获取指纹，这是光纤图像的一个示例。它是一种较早的数字技术。红外线。其测

44、量手指的温度。这一因素的使用之一是验证是否存在活体手指（死的或非常冷的手指不会通过验证）。雷达。它是一种光学变异，可发射雷达能量并读取从呈现的手指上反射的信号。通过雷达可构建图像并进行比较。激光。激光的种类有多种。一种是使用激光灯来读取皮肤表层下的毛细血管。激光有多种优势。一种是您无法利用从玻璃等物体上盗取的指纹来以假乱真。它不会在意皮肤的外观，只关注皮肤下毛细血管的排列。另一种是如果手指是死的（切断的或仍在尸体上），毛细血管便会干瘪（无心搏），传感器根本不会传导图像。该技术非常昂贵。综上可以看出，光学类的指纹识别器性价比最高，所以本次的设计采用光学指纹识别器。指纹识别系统主要包括：单片机最小

45、系统、指纹采集部分、串口通信电路、外部存储部分、开关按钮，供电系统组成。其结构框图如图所示。指纹识别系统单片机采用8051单片机，它是整个控制器的核心部件。MAX232作为接口芯片用于实现指纹传感器串口的RS-232信号与8051串行口的TTL信号的相互转换。电源部分包括DC+5V及保护电路。基于单片机MCS-51的指纹识别系统是由8051处理器、68128RAM和EEPROM芯片等构成，具有指纹录入、图像处理、指纹对比、搜索和模版储存等功能的智能型模块。它通过与之相配套的指纹传感器，可构成一个独立的指纹识别系统，或作为一个完整的外部设备。该系统控制的核心是单片机8051，因为通过比较DSP芯

46、片，处理速度较快和存储量较大，但性价比较低。而选取单片机MCS-51主要原因是功耗低、可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，128x8bit内部RAM，能满足设计要求。指纹识别系统是一个典型的模式识别系统，包括指纹图像获取、处理、特征提取和比对等模块。通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像，然后要对原始图像进行初步的处理，使之更清晰，再通过指纹辨识软件建立指纹的特征数据。软件从指纹上找到被称为“节点”（minutiae）的数据点，即指纹纹路的分叉、终止或打圈处的坐标位置，这些点同时具有七种以上的唯一性特征。通过计算机模糊比较的方法，把两个指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果。指纹图像获取：通过专门的指纹采集仪可以采集活体指纹图像。目前，指纹采集仪主要有活体光学式、