基于嵌入式的家用智能锁的设计

郭敏杰

（西北民族大学电气工程学院，甘肃 兰州730000）

随着手机技术逐渐成熟，指纹解锁技术也得到了广泛的应用。开锁信息可以是数字、字符、时间、人体器官识别等可以利用的信息，组合使用这些信息能够使智能锁获得高度的保密性。组合使用信息也能够使电子密码锁获得无穷扩展的可能。虽然指纹只占人体皮肤的一小部分，但是却蕴含大量信息，指纹具有唯一性和永久性，所以指纹识别技术非常的安全可靠，因此指纹识别技术作为一门有广泛应用前景的新高技术，值得认真研究。

1 总体方案设计

系统硬件方案选择:

1.1 主控芯片的选择。本系统电路主芯片采用STC89C52 单片机。STC89C52 是宏晶科技公司生产的一款低功耗、高性能的八位CMOS 微处理器，片内具有8k 在线编程Flash 存储器。STC89C52 单片机的内核采用的是MCS-51 内核，指令完全兼容MCS-51，但是该单片机越做了升级使得芯片具有很多传统的51单片机不具备的功能，例如该芯片还有4K 的EEPROM存储，在需要使用到掉电存储数据的时候就可以直接使用单片机内部的存储，不在需要在外接存储芯片进行存储。STC89C52 单片机具有的开发简单、可在线编程下载、成本低是非常不错的选择。

1.2 指纹模块的选择。采用AS608 指纹识别模块(AS608 指纹识别模块是指采用了杭州晟元芯片技术有限公司的AS608指纹识别芯片而做成的指纹模块)。单片机与该模块之间采用常见的串口通讯协议，这样使得设计变得简单。该模块内部含有高速DSP 处理能够实现对指纹的采集与识别，通过串口能够控制指纹的采集，识别，添加，删除等一系列操作。

编号 名称 功能 1 Vi 模块电源正输入端 2 Vt 触碰感应输入端(3V 供电) Tx 串行数据输出、TTL 逻辑电平 Rx 串行数据输入、TTL 逻辑电平 U+ USB D+ U- USB D- WAK 感应信号输出 8 GND 接地

1.3 显示器件的选择

本系统采用LCD1602 液晶显示屏。LCD1602 液晶由X×Y个显示单元构成，例如：液晶显示屏显示8×4 行16×16 点阵的字节，那么每个字节都会与LCD1602 相对应，并且输入密码后都与显示器有明暗对应各点。输出形式可以是图形显示或者数字显示，还可以是汉字显示。LCD1602 还具有低功耗低电压的特点。其中还包括中文字库的64×64 是一种具有4 位并行、2线串行的接口方式，其分辨率为64×64，内置4096 个16×16点汉字。可以利用该较为简单的模块接口方式操作指令，可以通过这样构成自己想要的人机交互图形界面。

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1.4 数据存储芯片的选择

通过使用单片机内部的EEPROM进行存储数据。STC89C5X的EEPROM 起始地址为0x2000，以512 字节为一个扇区，EERPOM 的大小为2K 字节。ATC89C5X 芯片内部带有EEPROM 功能，ATC89C5X 的EEPROM 是通过ISP/IAP 技术读写内部FLASH 来实现EEPROM。

1.5 人机交互输入器件的选择

在密码的输入方面，采用矩阵键盘作为输入设备。这样增加了程序算法的难度，但能节约单片机I/O 口的使用数量。矩阵键盘连接上按键的行线与列线再通过两端的行线与列线连接到单片机上，然后再通过算法读取用户按下的是哪一个按键从而可以实现读取操作。

1.6 系统总体设计

根据以上每个模块的深入了解，主控芯片还是选择了STC89C52 单片机。智能密码锁的密码录入用选择了AT24C02进行存储；采用LCD602 液晶显示实时操作内容与提示；同时加入了指纹识别功能，能够通过管理密码进入进行添加和删除指纹信息，解锁、修改密码等操作采用矩阵键盘输入。该密码锁完成的主要功能是当使用者能在规定的时间输入正确的密码，程序将给出开门的指令，并且此处还会用到LED 发光二极管亮一秒钟作为提示。如若在规定时间能没能输入正确密码，则不能开门并且禁止按键十秒，同时发出警报。密码锁的密码可以修改，若想改密码，先判断是否输入正确的原密码，后允许输入新的密码并显示在数码管上且替换储存原密码单元的数。

2 结论

通过学习设计制造家用智能锁的这段时间，我最终实现了本设计方案的要求。但是因为自身学习能力和学习方案的限制，本次设计的作品还存在着许多不足之处。

本次制作设计对于我来说即算上是一次机遇，又可以算上是一次挑战。在整个学习过程中，我学习到了很多的知识和道理，最重要的是我深刻领悟到了“实践是检验真理的唯一标准”这句话的含义，当然也是检验学习成果的准绳，更重要的是，我知道了要将自己所学如何巧妙的应用在实践当中，做到学以致用，学会从生活实践中归纳总结知识，将实践和知识合二为一。通过实际工程的设计也让我了解到了书本上纯理论的知识与实际应用之间终归还是有很大差距的。在实际生活中还会遇到各种各样的的问题，这些都需要我进行具体的剖析和总结，然后去解决问题。