【基于STM32的指纹密码锁设计（附图）11000字（论文）】

基于STM32的指纹密码锁设计 21.1密码锁研究背景与意义 21.2国内外发展状况 21.3论文的研究内容与目标 3第2章方案论证及芯片选型 42.1总体方案设计 42.2微处理器选型及论证 42.3显示模块选型及论证 42.4蜂鸣器选型及论证 52.5按键选择及论证 52.6继电器选型及论证 6第3章系统硬件设计 73.1硬件设计方案 73.2微处理模块 73.3电源电路设计 13.4液晶显示电路设计 13.5报警电路设计 3.6继电器电路设计 3.7存储电路设计 3.8矩阵键盘电路及指纹电路设计 153.9烧录接口设计 第4章系统软件设计 4.1用KEIL软件编写单片机程序 4.2液晶屏显示程序设计 4.3按键程序设计 4.4蜂鸣器报警程序设计 4.5继电器控制程序设计 4.6指纹程序设计 4.7存储程序设计 第5章系统的调试与测试结果 265.1硬件调试 5.2软件调试 5.3系统调试过程 参考文献 29 31本设计选用STM32单片机为核心器件，主要实现密码开锁、指纹开锁，摒弃老纹匹配操作来实现指纹开锁功能，将指纹和设置密码保存在EEPROM中；本设计使用LCD液晶屏显示运行状态、指纹录入信息以及开锁状态信息；采用继电器2电子锁、激光锁、声控锁等等。在传统钥匙的基础上，加入一组或多组密码，不同声音、不同磁场、不同声波、不同光束光波、不同图像(如指纹)来控制锁的开启。从而大大提高了锁的安全性，使不法之徒无从下手，对自身财产安全有了更多传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，而电子密码防盗锁用密码或指纹代替钥匙，不但省去了佩戴钥匙的烦恼，也从密性差的缺点。当今安全信息系统应用越来越广泛，特别保证安全方面起到重大作用，而基于电子密码锁的安全系统是3第1章绪论所以准备研究一款多功能智能化锁设计。本设计采用STM32单片机为核心器件，由微处理器、指纹电路、键盘电路、液术设计的密码锁性价比更高，更能适用于大众生活2。发展前景不可忽视4。为了减少盗窃发生的频率和增加人身财产安全的保护，针对这41.3论文的研究内容与目标过程提示；密码设置为通用6位数字密码，并将密码保存在EEPROM中；具有设置/修改六位用户密码、密码错误报警录入指纹删除指纹功能；采用LCD第一章主要是对于基于STM32的指纹密码锁的研究意义的介绍，以及分析密码5完成，该设计主要由微处理器、指纹电路、键盘电路、液晶屏显示电路、存储电路、2.2微处理器选型及论证2.3显示模块选型及论证□的是51单片机P0□,需要将PO□接上上拉电阻进行设计。因为P0□属于开口输6方案二：选择OLED液晶屏进行显示，通常选择0.96英寸液晶进行设计，该液晶屏可以显示RGB色彩，界面设计起来比较美观，刷新速度快、全视角显示、需要PWM进行控制，并且蜂鸣片通常都需要共鸣腔进行辅助否则声音很小，距方案二：报警选择电压式蜂鸣器进行设计。单片机通过控制NPN或者PNP三极管以及MOS管打开和关闭即可实现蜂鸣器蜂鸣；电压式蜂鸣器不受共鸣腔限制；该警o数量，代码编写也更加灵活5。总结：本设计需要输入0到9数字密码，所以选择矩阵键盘设计更加方便。7以通过直流控制交流进行设计。该固态继电器价格一般20到70元不等。硬件电路设计需要增加MOS管进行控制，现成的模块很少。也可以通过直流控制交流信号，成本在5元左右，并且控制简单，这种继电器有现成的模块，直接购买即可6。8第3章系统硬件设计路、存储模块电路以及按键模块电路设计等，为本设计主要由微处理器、指纹模块、蜂鸣器提示模块键模块、存储模块以及继电器模块组成，整个电路设计系统框图如图3-1所示。图3-1系统总体结构设计3.2微处理模块单片机最小功能系统主要由单片机+时钟电路+复位电路组成，要想单片机能够供电。单片机是低电平复位(引脚NRST)。其中的电容C12的目的是按键消抖，防止在按键刚刚接触或松开时电平抖动引发错误动作。本设计选择使用STM32系列单片机进行设计，型号为STM32F103C8T67。设计选择购买STM32C8T6单片机组成STM32F103C8T6具有很多优点，根据这些优点进行电路设计，为了防止电路中者电容进行保护，单片机滤波电路图如图3-2所示。等等NRST32二STM32单片机外部系统时钟一般选择无源8MHZ晶振进行设计8。将晶振两端接上负载电容同时将晶振两端接到单片机的第5和第6管脚处并且没有极性之分，负系统电路设计如图3-3所示。本设计选择使用外部5V电源为整个系统供电进行设计。5V电源一路给舵机模块、语音模块功能以及单片机最小系统模块供电。5V电源另一路通过3.3V输出的EN,三根控制线即可完成时序控制，按照时序控制写命令和写数据单片机控制液晶要外接滑动变阻器来调节对比度来增加显示效果，通常选用的滑动变阻为10千欧。编写时第一行从0X80开始执行，第二行从0XC0开始执行。LCD1602内部地址显示图如图3-5所示。液晶屏第一管脚为GND,第二管脚为VCC,第三个管脚为对比度调节管脚，第脚为背光控制管脚。由于单片机PB□接到液晶屏数据控制管脚，显示电路如图3-6在本设计中，选择使用蜂鸣器作为报警的器件。因为蜂鸣器它的体积小，并且电路设计简单，使用的电压式蜂鸣器发出的声音精锐刺耳，更容易让人警觉。在硬件电路设计中，I/O□能够提供的电流小，不能直接驱动蜂鸣器，只能通过添加驱动的方式使蜂鸣器工作，发出更大的声音。单片机I/O□通过一个驱动电路来控制蜂鸣器工作，以三极管S9012为驱动电路进行设计，并有限流电阻通过单片机的I/O□控制三极管的通断，当单片机I/O□被置低电平时三极管导通，蜂鸣器蜂鸣，反之蜂鸣器关闭报警。声音报警电路如图3-7所示。图3-7声音报警电路本设计采用继电器模拟电子锁开关设计。由于单片机输出电流不能满足继电器工作状态以及继电器属于电磁器件再关断瞬间会对单片机管脚造成大电流冲击会损坏单片机，所以通过NPN型三极管来控制继电器工作；当单片机给三极管高电平时，三极管导通使得线圈带电，电磁铁吸合后级负载带电，表示电子锁打开；当单片机给低电平时，三极管不导通，线圈没有电，电磁铁断开，继电器不工作；表示电子锁关闭。具体电路设计如图3-8所示。3.7存储电路设计 K53.8矩阵键盘电路及指纹电路设计少有0到9这十个数字信息，再加上其他功能按键等等，所示至少需要14个按键才所以选择4×4的矩阵键盘进行设计，矩阵键盘设计是将按键进行行列方式连接到单片机的I/O处，这样编写代码也比较容易。矩阵键盘电路如图3-10所示。PA4其中1脚的红线接3.3V;4脚接单片机的接收管脚，5脚接单片机的发送管脚，3脚接电，2脚接单片机的I/O用于检测感应指纹信息，6脚为感应模块电路的地。指纹电路电路图如图3-12所示。3.9烧录接□设计□进行设计，进行调试即可实现代码在线编程。将单片机下载接口和ST_LINK下载4324321第4章系统软件设计本设计使用C语言进行代码编写，下载ST单片机的标准库进行配置工程，最终也具有常用指令的指导。32单片机使用KEIL软件开发更加方便，建立工程选择单片要实现KEIL软件编写单片机代码，必须创建开发工程，具体工程创建以及编译http://www.keil.con/paCancel确”,如图4-4所示。4.2液晶屏显示程序设计本设计使用LCD1602字符型液晶屏作为显示设备。该液晶屏每行可以显示16个数据进行控制即可，使用的液晶屏每行最多可以显示16个字符，所以液晶屏设计的首行地址从0X80开始，第二行显示地址从0XC0开始，单片机通过控制RSR/W以及E三个管脚的时序来控制写命令还是写数据操作，并将命令和数据通过单片机I/O指令1000012光标返回0000*30000S4显示开/关控制0●050*60*7000字符发生存贮器地址8001显示数据存贮器地址90110要写的数据内容从CGRAM或DDRAM读数11如图4-6所示。4.3按键程序设计本设计通过4×4矩阵按键完成对密码的设置、指纹的设置以及密码修改等功能一个8位数据，通过判断8位数据识别那个按键被按下；为了消抖处理在行线和列线检测上增加延时消抖避免误动作。按键检测流程图如图4-7所示。否4.4蜂鸣器报警程序设计本设计需要实现密码错误或开锁失败等通过蜂鸣器进报警流程图如图4-8所示。否是单片机通过控制管脚控制继电器进行相应的操作，继电器控制流程图如图4-9所示。否4.6指纹程序设计指纹程序设计采用的是AS680模块设计。根据AS680光电指纹资料编写代码，纹采集结束时，该管脚输出高电平同时开始息结束传递。编写代码时，首先初始化串□,并设置波特率为9600,数据的位数设置为八位，停止位数设置为一位，之后按照AS680规格书要求的通讯协程序的代码。指纹检测管脚输出否是后直接显示开门成功，指纹程序流程图如图4-10所示。图4-10继电器控制流程图存储程序设计使用IIC通信协议控制的EEPROM存储芯片进行存储密码以及指操作设计，按照硬件电路设计的SCL和SDA时钟和数据线控制管脚配置，储芯片进行擦写工作，储存控制程序流程如图4-11所示。端口初始化否设置密码和指纹信息?是LCD进行显示将设置信息储存到EEPROM中否是读取对应地址数据否密码和指纹匹配?是LCD显示开锁信息第5章系统的调试与测试结果整机调试就是测试各部分功能和性能是否满足设计要求。实物图如图5-1所示。图5-1实物图5.3系统调试过程图5-2运行图步骤3:接着输入6个0,正确密码进行开锁，界面会提示“open”。并且开锁成功后继电器会动作，开锁延时一段时间后自动上锁，显示开锁图如图5-4所示。步骤4:按下修改密码开锁按键，界面提示输入OLD旧的密码信息，输入密码步骤5:接着输入上次旧的密码，提示密码错误并蜂鸣器报警，再次输入新的密步骤7:通过指纹进行开锁操作，设备在正常运行模式下，将刚刚录入指纹的手指放到指纹模块上，进行开锁操作，成功开锁图如图5-7所示。参考文献[1]陈丹.公寓智能门锁管理系统的设计和实现[D].中国科学院大学(工程管理与信息69.[2017-09-23].67-68.[2017-09-23].23].09-23].出12C15GNDC16B三PC154OSCISVCCW3OVBATPC14SWDIO