【基于51单片机的电子密码锁控制电路设计与实现12000字（论文）】

基于51单片机的电子密码锁控制电路设计与实现目录TOC\o"1-3"\h\u64041绪论 2252041.1课题研究的背景以及意义 22541.2课题研究的国内外现状 360761.3本论文主要的研究内容 450222指纹密码锁的方案设计 5230632.1系统设计概述 5105022.2设计的方案论证比较 589832.3指纹密码锁总体设计 6221342.3.1系统的功能描述 653992.3.2系统的总体框架 6221842.3.3方案设计小结 7170293指纹密码锁的硬件设计 7129123.1硬件设计概述 7144913.2单片机最小系统设计 848693.2.1STC89C52单片机概述 8125313.2.2最小系统设计原理图 9132723.3指纹模块设计 11103833.3.1指纹识别技术概述 11225053.3.2指纹模块基本介绍 12205583.3.3指纹模块接口电路设计 1317823.4按键电路设计 13107293.5液晶显示电路设计 14145893指纹密码锁的软件设计以及系统仿真 15322324.1主程序设计 1527864.2按键子程序设计 17312814.3LCD显示模块程序设计 18115824.4指纹识别程序设计 1915664.4.1指纹模板采集子程序 1916904.4.2指纹比对程序 19644.5仿真结果 2132455测试 24315445.1系统硬件测试 24133945.2系统软件测试 24313045.3实物测试 2557046总结 29摘要：本论文是基于基于51单片机指纹密码锁。整体的设计采用51单片机这个控制核心，单片机在负责内部的运行计算的同时也负责监控密码锁的整个工作过程；同时为了让整个设计更加具有实用性，设计采用矩阵式键盘帮助用户进行密码的输入，功能上就可以实现指纹解锁与密码解锁两者的结合，具有很大的实用性，也方便了未来其他功能的接入；另外本设计采用了了LCD12864这个成熟的显示芯片，可以帮助用户更好的使用指纹密码锁的各项功能。本论文设计研发的基于51单片机的指纹密码锁实现了以下的基本功能：系统具备指纹解锁以及密码解锁两种功能，且能够互相转化，互为备份不发生冲突；在进行指纹解锁或者密码解锁的时候，如果发生了指纹不对或者密码输入错误的情况发生，那么对应的蜂鸣器就会报警，提示不正常的开锁现象；如果指纹或者密码输入正确，那么电子锁将会自动打开且在大约10秒以后自动关闭；设计的同时设计了管理界面，用户可以通过矩阵键盘进入管理系统，从而进行添加或者删除指纹，修改密码等各种操作；整个设计采用了AT24C02存储指纹信息密码以及数字密码，如果需要修改密码需要输入原始正确密码以后，连续输入两次新密码才能完成操作，否则系统提示修改失败。测试的相关结果表明，本套基于51单片机的指纹密码锁可以达到上述的要求，能够正常工作。关键词：指纹解锁；51单片机；AT24C02；密码解锁绪论1.1课题研究的背景以及意义所谓锁，我们知道所谓锁是放在可以关闭或打开的东西上，它的主要作用就是锁住一定的空间让这个空间处于封闭状态。我国古人很早就发明了锁。通过查找相关资料，这把锁已经发展到今天，有着数千年的历史。人们对锁的内部结构和开启原理已经有了很清楚的认识。因此，即使在现代不用钥匙，也有人能够用一根细小的铁丝打开机械锁，各种开锁工具也层出不穷。现代社会，由于金钱观念的渗透，人们的生活矛盾也更加突出，思想的冲突也十分激烈。同时，人们的思想观念、文化程度、三者的严酷观点各不相同。在这个时代，有些人能够守住道德底线，未经本人同意，绝不会进入他人封闭空间。然而，对于那些没有基本道德观念的窃贼来说，他们却总是想要使用现代电子产品，去打开人们已经封闭了的空间，让人们感到烦恼，那为什么这种现象会一次次地出现？从这方面就说明了传统的机械锁还是有着有致命的缺点的，例如：（1）日常生活中常见的机械锁内锁大多使用的是铜和铝金属材料。材料不是很硬、很耐用，无法去抵抗来自外界强大的冲击。（2）现代机械锁的设计与开发是以往的机械结构，无法阻止现代开锁工具的开启，存在很大的安全隐患。根据查到的相关信息而言，市场上各种机械锁并不具备真正意义上的防盗功能。更厉害的窃贼只需要几根铁丝或者小工具就能打开整个锁。出现这种情况的主要原因是传统机械锁的原理过于简单。面对这种非常残酷的形势，锁具必须创新，而电子技术的发展为锁具的创新提供了契机。随着现代电子技术的不断发展和进步，传统的机械锁已经发展到现在，其基本原理都是在传统钥匙的基础上增加多层密码，比如增加一层指纹来控制锁的开启。也正是通过上述技术限制，锁的安全性得到了很大程度的提高，大部分窃贼无法启动，人们的隐私空间也得到了最大程度的保障。我们知道，当今社会的安全信息在不断发展和完善，特别是在保护私人空间和私人财产方面。本文设计和开发的基于51单片机的指纹密码锁是整个社会安全信息系统的一部分，因此，本文的研究具有重要的现实意义研究指纹密码锁具有重要意义，它推动了社会保障制度的进步[4]。1.2课题研究的国内外现状电子技术的蓬勃发展带动了各行各业对电子密码锁的使用热潮，随着电子行业生产水平的不断提高，我们在日常生活中可以看到各种各样的问题。随着科技的发展，电子密码锁的用途越来越广泛。在电子技术在电子密码锁的实际应用中，我们经常使用以下生物特征：指纹、虹膜和声音。以下是三种生物量测量方法的基本介绍，下文详细介绍了指纹图谱的关键生物学参数[5]。在正常情况下，要将生物参数转换成数字测量，最重要的方法就是将要测量的生物参数进行转换它很容易测量直流电压或频率等物理量。当我们测量指纹时，我们使用与产生指纹相同的原理。根据这一原理，据本原理用来测指纹的方式主要有三种，它们分别是积分运算器方法，比例运算器法以及电位降法。这三种方法各有优点，例如：误差最大的方法是比例运算器法，主要用于精确指纹测量的方法是积分运算器法[6]。而用电桥法测量虹膜时测量速度会变得很慢，但是前者的精度要比前者高很多。然而，随着数字技术的不断发展，测量虹膜的方法有两种，即所谓的恒流法和比较法与传统的测量方法相比，该方法在速度和精度上都有很大的提高。根据相关资料，传统的声音测量方法有两种。它们是交流电桥法和Q值法。交流电桥的平衡过程虽然复杂，但前者精度高，能准确测量电感，而后者精度较低，但整个电路相对简单。与虹膜测量一样，目前的声音测量也采用了数字化的现代测量方法，在速度和精度上都取得了很大的进步。主要采用同步分离技术和时间常数法。通过以上讨论，我们可以发现，虽然指纹、虹膜和声音的测量方法有很多种，但每种方法都有很大的复杂性，而且速度和精度都不能得到充分的考虑[9]。由于电子密码锁具有其他产品所不具备的突出特点，电子密码锁的发展也代表着锁具未来的发展方向，目前电子密码锁已经成为该领域的主流产品。电子密码锁自问世至今，其发展方向主要有以下两点:第一点是核心控制单元各部件的优化，优化的主要方向是大规模使用集成电路技术、CMOS技术对原有核心控制芯片进行升级;第二点是将电子密码锁集成在一个单片机上，保证系统不仅可以兼容各种外部设备，而且对后续产品的维护也具有极其重要的意义[10]。电力电子技术已经成为世界各大国竞相发展的高科技技术，正是由于电力电子信息技术的快速发展带动了电子密码锁的发展，电子密码锁主要服务于安全信息行业，与此同时，电子密码锁的发展也对电子技术提出了更加严格的要求，两者相辅相成，相互促进。从人类的日常生活到世界上最先进的科学技术，都离不开电子控制技术的支持。目前，我国在电子密码锁方面与国外技术强国还存在一定差距。为了缩小与国外的差距，我国许多研究机构联合起来设计和开发了许多新产品，这确实使我国的相关技术达到了一个新的水平[11]。1.3本论文主要的研究内容本文基于上述社会现实，针对电子密码锁的未来发展趋势，设计开发了一种基于51单片机的指纹密码锁。本文设计开发的基于51单片机的指纹密码锁实现了以下基本功能:系统有指纹解锁和密码解锁两种功能，可以相互转换，相互备份，互不冲突；解锁指纹或密码时，如果指纹错误或密码输入错误，相应的蜂鸣器会报警提示解锁异常现象；如果指纹或密码输入正确，电子锁将自动打开，约10秒后自动关闭。同时设计了管理界面，用户可以通过矩阵式键盘进入管理系统，进行添加或删除指纹、修改密码等操作，整个设计采用AT24C02存储指纹信息密码和数字密码。如果需要修改密码，需要输入原正确的密码，然后连续输入两次新密码，才能完成操作，否则系统会提示修改失败。测试结果表明，基于51单片机的指纹密码锁能够满足上述要求，可以正常文档的实现上面所说到的这些功能。指纹密码锁的方案设计2.1系统设计概述我们知道电子锁是基于指纹识别的，所以系统本质上是为了采集指纹图像，在应用的过程中不仅需要采集还需要识别，这两点都是系统的核心。指纹组合锁自动控制整个指纹模块，指导整个指纹模块在测试区域是否有手指放在了感应区域，一旦系统感应按下手指，那么系统将自动打开指纹采集的整个过程，同时采集好的指纹可以转换为特定的图像特征，存储在特定的机构，在锁定的时候，此图像特征可以通过生物控制来开锁或不开锁。指纹锁密码使用的个体差异还有人类指纹和自己的不变性，从而进一步为用户提供一个良好的加密环境，在使用时，用户只需要把手放在感应模块，系统将自动完成指纹的收集、变换、特征提取、存储等过程，另外，系统可以在管理界面随意添加和删除指纹模块，只要指纹数据库中有特征指纹的信息，就可以解锁指纹。2.2设计的方案论证比较方案一：整个系统由数字电路控制使用数字电路有一个很大的优点，就是整体设计比较简单，只需要74L112双JK触发器来进行逻辑电路的设计，就可以得到一把密码锁，所有的设计下来一共需要16个按键，但是真正可以用到的按键只有12个，剩下的就是干扰按键[12]。方案二：以单片机为核心的控制方案的设计使用单片机进行指纹密码的第一个主要优点是，开发者可以对整个系统进行灵活的编程，在所有的编程过程中，它可以将自己的需求转化为一种编程语言，可以进一步编写设备，如果你想同时改变你的程序，你只需要擦除单片机的内部程序，然后将重写后的程序写入单片机。这不仅方便研究人员修改功能，也可以在很大程度上降低一部分成本。特别是对于51单片机来说，这款单片机有一个非常灵活的IO口，我们可以根据研发的需要在上面添加任何想要的部件，从而增加传统机械锁无法实现的其他功能。同时，我们还可以在端口上扩展温度显示、时间显示和蓝牙控制。然而，这些功能都在传统的机械锁中，为了实现类似的功能，需要添加许多特殊的控制组件来实现控制精度[13]。通过以上两种方案的比较，本文选择了以单片机为核心的控制方案。2.3指纹密码锁总体设计2.3.1系统的功能描述整个指纹密码锁的控制原理如下：指纹密码锁自动控制整个指纹模块，并引导整个指纹模块在检测区域搜索是否放下手指。一旦系统感觉到有手指被按下，系统将自动启动指纹采集的整个过程，同时采集到的指纹将转换为特定的图像特征并存储在特定的机构中，解锁时，图像特征可通过生物控制解锁或不解锁。通过以上的详细描述，该系统至少应该具备以下几个功能:指纹录入:指纹密码锁系统要有指纹录入的功能。所谓指纹录入，就是通过指纹采集系统提取生物特征指纹，获得生物特征指纹。系统应该有一个通过特定程序合成生物指纹的模板，系统自动存储该模板。光电转换后，具有指纹特征的数值和对应的编号被发送到特定的寄存器。如果涉及到主机，应该有上传指纹特征的功能。在数据库里搜索指纹，同时比对指纹。只要从外部输入指纹，系统就会自动在数据库中搜索指纹进行比对，并将结果显示在液晶屏上，并通知报警系统。然后继电器开始工作，相应的二极管就会点亮。2.3.2系统的总体框架至于指纹密码锁的整体框架，我们需要对比所有的任务需求，各个主要系统需要的组件，设备的各种参数，然后对这些参数进行整体设计判断对比。经过仔细、完整的分析和研究，所有设备通过可靠的接口电路连接起来，形成一个完整、有效的整体。在系统方案完全确定之前，我们需要对设计要求提出明确的设计要求，然后进行相关的硬件设计和软件设计。这里的工作包括绘制原理图，分析讨论电路原理图，兼顾系统软硬件的集成性和稳定性，保证所有系统达到预期的设计目标。最后，选择51单片机作为系统的控制核心，最终得到系统总体框图如图1-2所示：：图1-2系统整体方框图2.3.3方案设计小结在本章开头分析了采用数字电路和单片机作为核心控制系统的优缺点，最后通过一定的比较选择了后者；然后，通过总体设计方案的原理，经过大量的分析和论证，得出了系统的总体设计，并画出了系统的总体框图。本章是整个设计的前提，为下一步工作打下良好的基础。指纹密码锁的硬件设计3.1硬件设计概述整个设计基于51单片机指纹密码锁，采用51单片机作为控制核心，负责内部运算计算，监控密码锁的整个工作过程；同时，为了使整个设计更加实用，设计采用矩阵键盘帮助用户输入密码，可以实现指纹解锁和密码解锁功能的结合，具有很大的实用性，方便以后其他功能的访问；另外，本设计采用了成熟的显示芯片LCD12864，可以帮助用户更好的使用指纹密码锁的功能，其整体的原理如设计如图2-1所示：TXDRXDTXDRXD图2-1系统整体设计原理图3.2单片机最小系统设计3.2.1STC89C52单片机概述51单片机是STC公司设计生产的。不仅把PEROM和RAM放在单片机中，而且技术上采用了公司的高密度技术，与普通的MCS-51在程序上兼容。CMOS8位设计的CPU与目前主流的闪存单元相匹配，使得这种单片机功能强大，可以广泛应用于各种生产实践中。我们把单片机的功能概括如下:(1)内置Flash存储单元和RAM为开发者做进一步强大的设计提供硬件支持，基本满足目前流行的设计要求。(2)同时，单片机有32个IO口，两个计数器(也就是定时器)，自带振荡器和时钟电路，不仅简化了很多程序设计，还使整个产品具有更好的附着力。(3)51单片机还实现了两种不同的省电模式，甚至实现了零Hz的静态逻辑运算。一旦激活省电模式，程序会自动停止CPU的工作，但会允许ram继续工作。(4)当断电模式被激活时，随机存取存储器的内容将被逐个保存。虽然内部振荡器因电源故障而停止工作，但它仍然会禁止所有其他设备的工作，直到激活下一次复位[14]。51单片机内部还有一个反相放大器，设计时已经调制到高增益。正是这个高增益反相放大器构成了单片机内部的基本振荡器，单片机的两个引脚(XTAL1/2)就是这个高增益反相放大器的输入输出端口。同时，振荡器与一些反馈元件(石英、陶瓷)相连，振荡器成为自激振荡器。通过将振荡器、反馈元件和电容器C1/2连接在一起，这实际上构成了并联振荡电路。虽然电路对两个电容没有严格的要求，但这两个电容的大小会影响振荡器的工作稳定性和振荡器的启动难度[15]。3.2.2最小系统设计原理图单片机最小系统设计原理图如图2-2所示：图2-2电子密码锁最小系统原理图最小系统电路分析：单片机的第18和第19引脚是STC89C52上的时钟引脚，即XTAL1和XTAL2。本质上，这两个引脚分别是反相放大器的输入和输出端口。通过连接一个简单的石英晶体振荡器，可以直接构建成片内振荡器。当然，STC89C52也支持直接连接外部时钟。通常，时钟电路采用的模式是内部时钟模式。在所谓内部时钟模式下，振荡器通过单片机内置振荡单通道与外部定时元件结合，产生所谓的自激振荡，晶体振荡器的大小可以自己选择。然而，需要注意的是，使用频率越高，相应的能量消耗越大。为了实现单片机对频率的自动微调，在设计电路时，在晶体振荡器的两端并联两个电容，这两个电容对频率的影响很小。3.3指纹模块设计3.3.1指纹识别技术概述至于指纹识别技术，目前已经非常成熟，与其他所有生物特征识别技术本质上是一样的。指纹识别技术是利用个体之间的差异来识别身份。目前，在所有的生物特征识别技术中，指纹识别技术是最完善的一种，在应用过程中也得到了广泛的应用。这背后的主要原因是指纹识别方法非常简单，在实际使用过程中，我们发现指纹识别准确率非常高。整个指纹识别技术主要包括以下三个方面:第一个方面是指纹信息的采集，第二个方面是指纹信息的特征提取，第三个方面是指纹信息的数据库比较[17]。指纹信息的特征提取是指纹识别的重要步骤之一，我们知道一个理想的指纹图像本质上是一个黑白二进制图像。但是在实际的使用过程中，我们知道指纹信息是通过按压来提取的，所以在这个过程中，油渍、手指上的指纹状态等都会导致二进制图像有不满意的状态。同时，系统对整个指纹进行二进制处理时，由于光照强度的影响，会出现其他一些情况，原始的二进制图像没有足够的灰度值。因此，在设计指纹特征时，需要选择合适的特征来识别指纹。基本上，我们使用两层结构来提取指纹信息。(1)全局特征，所谓的全局特征是采集到的全局纹理结构的指纹，经过计算机的内部处理，主要分为以下三种:第一种是弓形，第二种是环形，第三种是螺旋形，无论指纹如何不同，永远是三种最基本的模式，如下图2-3所示：图2-3指纹全局特征（2）局部特征、断点和分叉是最常用的指纹局部特征，也称为细节特征。这种特征的一个例子是细节坐标模型，它是使用指纹的细节点以及其他特征来描述指纹[18]。对于指纹识别，特别是对于现场模糊指纹的识别，所使用的信息是细节特征点，如图2-4中的小桥、三角形点、分叉点、端点和环：图2-4指纹细节特征点人们根据肌理的局部结构特征，定义了150多种细部特征。如果同时使用这些特征，将很难从指纹图像中自动、快速地提取和区分这些特征。指纹自动识别系统通常只使用两个主要特征，即分叉点和断点。其他的细节特征可以通过它们的组合来表达。例如，一个小桥由两个端点组成，而一个环由两个分岔点组成[19]。指纹特征值匹配的原理是根据模式识别的原理，对指纹图案的整体特征和细节特征进行比较和匹配。将注册的指纹与目前需要验证的指纹进行匹配。匹配操作不是对两张指纹图像进行比较，而是对数字化后的指纹特征值进行匹配[20]。3.3.2指纹模块基本介绍指纹模块选择了目前比较流行的基于DSP芯片的指纹模块，其详细型号为AS608。该芯片不仅集成了DSP芯片，还集成了CMOS芯片，其主要功能是形成整个指纹信息的图片，并生成特定的二进制图片。就像下面的图2-5，这个图是一个指纹模板。我们只需要重复输入指纹就可以得到相应的指纹模板。图2-5生物指纹模板图所谓指纹模板就是把指纹拍下来。处理完成后，芯片中的CMOS将对照片进行采集和处理。通过内置程序对图像进行处理后，将图像进行模糊处理，进一步获取二进制信息，将这组二进制信息放入闪存芯片内部的指纹信息存储中心即可[21]。当系统自动切换到识别模式时，内置的控制程序是再对指纹进行拍照，经过上面相同的步骤后，对数据库中的所有指纹进行比对，这样我们就可以通过单片机对指纹进行识别。3.3.3指纹模块接口电路设计本模块的设计电路原理图如图2-6所示：图2-6指纹模块电路原理图电路原理图分析：我们可以看到，第一个引脚连接到电源的正极，第四个引脚连接到电源的地，这样整个指纹模块就可以开始工作了；第二个引脚是TTL电平的数据输出端口，第三个引脚是TTL电平的数据输入端口。这两个引脚与单片机的IO相连，与单片机通信。3.4按键电路设计我们都知道，当按键被按下时，按键需要消除抖动，本文的设计是利用软件消除单片机的抖动来消除操作的影响，按键关闭后断开电压如下图2-7所示：图2-7软件消抖图本文在本设计里采用矩阵键盘，而不是独立型键盘，对于矩阵键盘，两个按钮的横竖线组成，当按钮被按下时，相应的横竖线就会被接通，相应的横竖线电平就会发生相应的变化，此时单片机只需要在相应的横竖线上检测和扫描电平即可。矩阵键盘的检测方法主要有三种，分别是:第一种是逐点扫描法，第二种是逐行扫描法，第三种是全局扫描法[22]。对于这种设计，使用的是逐点扫描的方法，同时使用计算编码的方法，整个按键电路的设计原理图如下图2-8：图2-8矩阵键盘电路的设计原理图3.5液晶显示电路设计该液晶显示模块具有以下特点：(1)液晶显示模块有两种标准的MPU接口，所谓的四种或八种接口，这两种接口都可以通过E信号进行控制，里面的单片机对LCD1602进行访问，首先是确定BF的标志位，当外部电平达到正5V时，LCD1602与单片机之间的通信速度可以达到惊人的2MHz。(2)LCD1602液晶显示模块在功能上可以提供5x8或5x7点阵，同时可以在需要显示的字符上增加光标闪烁功能，开发人员可以根据产品的性能方便地进行调整。(3)同时，为了使LCD模块最大程度地与微处理器相匹配，其内部的数据缓冲区和字符生成器可以帮助开发人员定义和存储自己独有的字符数据。(4)LCD1602屏幕上每个字符对应的显示地址应与显示缓冲区中的地址一致，并可通过指令调整占空比。(5)此外，LCD模块内置着丰富的指令，包括清除显示、光标和开关、光标移位等。为了简化程序的复杂性，LCD模块在开机时可以自动复位。设计的电路原理图如下图2-9所示：图2-9液晶显示电路原理图在本显示模块中，单片机的P0接口从第4引脚连接到第17引脚。根据LCD12864的说明书，需要通过高电平使能，但是P0端口只能输出低电平，所以我们需要在MCU的输出端增加一个拉阻来满足12864的需要。同时，一个电阻连接到12864的第三个引脚。我们可以根据自己的需要调整显示器的亮度。第一引脚和第20引脚连接到相应的地，第二引脚连接到电源VDD。指纹密码锁的软件设计以及系统仿真4.1主程序设计通过对硬件以及功能的描述分析，得到以下的主程序流程图如图3-1所示：图3-1电子密码锁主程序流程图主程序分析：程序的巡检过程:首先，初始化各个模块，检测是否按下了键，如果按下了，判断是哪个键，并判断是否调用相应的子程序。主程序主要由液晶显示、通信子程序和按键程序组成。主程序的工作流程描述如下:首先，初始化硬件各功能模块;包括液晶显示、键盘扫描和指纹建立通信。4.2按键子程序设计按键子程序的流程图如下图3-2所示：图3-2按键子程序流程图 按键抖动消除分析：在按键不多的情况下，我们可以用硬件去抖或滤波来消除按键抖动，但这两种方法在按键比较多的情况下会导致电路设计复杂，所以在实际应用中，我们很少用这种方式来选择用软件去抖的方式。其基本原理如下:当单片机检测到按键按下后，被告知单片机此时未按下软件键时，同时让单片机执行一个大约10毫秒延时的指令，让单片机检查按钮的电平是否应保持在关闭状态，如果是，则识别键此时是真正的按下。另一种方法是利用单片机的扫描功能不断检测按键的键值，直到检测到键值没有任何变化，才认为有按键输入[24]。4.3LCD显示模块程序设计本模块的程序设计流程图如下图3-3所示：图3-3LCD显示程序设计流程图该模块的程序设计主要是完成整个系统的数据显示，然后根据用户的按键输入显示所有的界面。4.4指纹识别程序设计4.4.1指纹模板采集子程序本模块的程序流程图如下图3-4所示：图3-4指纹识别子程序流程图目前，在所有的生物识别技术中，指纹识别技术是最完善的一种，在应用过程中也得到了广泛的应用。这背后的主要原因是指纹识别方法非常简单，在实际使用过程中，我们发现指纹识别准确率非常高。整个指纹识别技术主要包括以下三个方面：第一个方面是指纹信息的采集，第二个方面是指纹信息的特征提取，第三个方面是指纹信息的数据库比较[25]。4.4.2指纹比对程序本模块的程序设计流程图如下图3-5所示：图3-5指纹对比程序流程图指纹编程是对指纹锁系统的主要方面进行编程，指纹匹配，通过指纹传感器，对输入的指纹图像进行验证和处理，然后与指纹模板匹配模块进行比较(如果在模板匹配模块中指定，称为指纹，即1:1方式；如果与多个模板匹配，称为指纹搜索模式，即1:N模式。模块给出匹配结果(通过或失败)，然后单片机控制电子锁的动作[26]。4.5仿真结果(1)电子密码锁的工作界面：进入工作界面，可以进行密码，指纹解锁等操作。图3-6工作界面图(2)电子密码锁进入管理界面：在进入管理界面后可以对电子密码锁的指纹的录入和指纹的删除以及密码进行修改及设置。3-7管理界面(3)当输入密码的时候，界面会显示输入的密码用*代替显示。3-8输入密码图(4)当输入的密码错误时，红色LED灯亮，蜂鸣器报警提示。3-9密码错误图(5)电子密码锁密码解锁界面：在工作界面下，密码输入完成后，按‘确定’键，当密码正确时继电器吸合锁打开（蓝色指示灯模拟）。3-10密码解锁图通过本次仿真结果分析，本论文设计的研发的基于51单片机的指纹密码锁可以正常稳定的达到预期的所有功能，整体的设计是成功而且完善的。测试5.1系统硬件测试系统硬件电路的测试主要是检测电路是否有漏焊、短路、开路、虚焊接、某些方向元件是否有方向错误、电路设计错误等。漏焊和元器件方向错误的检测方法是将物理电路板与PCB图中的电路进行比较，检查各个元器件和导线是否出现过。如果发现没有焊接或焊接不正确，要及时复检确认焊接漏焊。使用数字万用表进行短路、开路和虚焊接。将数字万用表转至二极管位置，用红色探头和黑色探头触摸，万用表发出“哔”声警告。根据该原理，可用于短路、开路和虚焊接的检测。使用两个探针来检测要检测的组件或导线。如果蜂鸣器是打开的，它会发出声音，但如果它是关闭的，它不会发出声音。这样就可以根据我们需要检测的情况，结合检测现象来检测线路是否有问题。5.2系统软件测试测试所需的工具：KEIL软件、系统硬件、PL2303下载器等。系统的软件方面通过KEIL软件进行编写，将编写好的程序生成.HEX文件后通过PL2303下载器下载到单片机中。通过观察整个系统运行的状态，然后进行反复的修改调试程序，最终得到一个完善的程序。在系统软件调试上主要遇到以下几个问题：(1)LCD12864显示出现花屏。解决方案:本设计采用LCD12864字体显示和绘图显示。首先，只要显示一个，字体显示的内容和绘图显示的内容就会自动清除。结果并不是这样。显示字体内容后，如果不在清晰的屏幕上显示绘图内容，就会出现重叠现象，产生花屏。通过查看LCD手册，发现字体显示与图纸显示不同。稍后，当程序被修改时，当字体显示被操作时，绘图显示首先被清除。另一方面，再次下载程序后就没有花屏现象出现。(2)矩阵键盘的读键方法是:在程序中，需要将每个键值对应到每个键上，并赋予其特定的功能。如果直接手动计算键值，工作量会很大，并且会因为计算错误而在调试上浪费大量时间。解决方案:由于本设计中有显示装置，可以将采集到的键值直接显示在显示装置上，这样每按一个键，显示屏上就会显示一个对应的键值代码，然后依次记录下来，然后对每个键统一设计功能。这样节省了大量时间，保证了正确性。5.3实物测试测试目的:(1)测试电子密码锁的各项功能是否符合设计要求。(2)在测试中发现本设计存在不足之处。如图4-1所示，为本次毕业设计的实物图，通上电源，可以看到液晶显示屏上面显示了管理系统界面，通过4*4的按键电路选择到录入指纹的子界面。图4-1界面图如图4-2所示，当进入到录入指纹的界面，首先就要对指纹进行一个编号，当前的编号为001，然后用户只需要把手指放在指纹录取器上，液晶显示屏就会显“录入成功”，接下里就可以用指纹进行解锁。图4-2指纹录入界面如图4-3所示，一旦当输入的编号超过20，指纹就会录不进去，显示“编号错误”，因为本次的电子密码锁，一共就只能存储20个指纹。4-3编号错误图如图4-4所示，当录入指纹成功之后，用户就可以通过指纹进行解锁，当用户放上指纹之后，界面会显示“指纹解锁”以及指纹对应的编号。图4-4指纹解锁图如图4-5所示，如果用户使用了没有录入指纹或者的手指去解锁显示屏就会显示“无效指纹”，提醒解锁失败。图4-5无效指纹图如图4-6所示，如果想要删除指纹，只需要输入指纹所对应的编号，然后按下确定键，就可