大連理工大學(xué)城市學(xué)院 姜 寧 裴若男 孟蕭振 寧秋月 謝印慶

該系統(tǒng)基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)了一款智能指紋密碼鎖，指紋模塊采集數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)處理，并將信息實(shí)時(shí)顯示在12864顯示屏，可以通過程序初始化設(shè)置初始密碼鎖狀態(tài)，該產(chǎn)品能夠快速，準(zhǔn)確并安全的開鎖，擴(kuò)展性也較強(qiáng)，可容納多達(dá)一百多個(gè)指紋信息，比起普通機(jī)械式鎖，更不易壞，也更方便使用。

當(dāng)今社會(huì)，大多物品都需要賦予密碼從而保護(hù)其隱私，而社會(huì)上大多的圖形或數(shù)字密碼較為普遍，且易被他人盜取。而指紋密碼鎖就具有保密，又不會(huì)被他人盜取的優(yōu)點(diǎn)。并且指紋的復(fù)雜度足以提供用于鑒別的足夠特征，還具有遺傳性和不變性，除非是植皮或者深達(dá)基底層的損傷，否則指紋是不會(huì)變的。本文所介紹的指紋密碼鎖就更加保證了加密的安全。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件主要由AS608指紋模塊，AT89s51主控模塊，AT24c02儲(chǔ)存芯片，LCD12864顯示模塊構(gòu)成，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖

2 系統(tǒng)硬件分析

2.1 指紋模塊

AS608指紋模塊采用8位的控制接口，供電電壓為3.3V，具有多功能的智能型模塊，當(dāng)手指按壓在感應(yīng)區(qū)，傳感器將會(huì)按步驟進(jìn)行錄入圖像>>生成圖像特征>>快速查找圖像>>自動(dòng)注冊(cè)指紋模板，自動(dòng)注冊(cè)并保存ID號(hào)，從00開始，錄入指紋后，就可以匹配本人的指紋實(shí)現(xiàn)開鎖，如果需要?jiǎng)h除系統(tǒng)中錄入的指定指紋信息，需要通過按鍵選擇所要?jiǎng)h除指紋的ID號(hào)，然后通過按鍵確認(rèn)，確認(rèn)的同時(shí)，程序發(fā)送刪除指紋指令刪除對(duì)應(yīng)ID的指紋。

2.2 主控芯片

AT89s51采用8051核的ISP在系統(tǒng)可編程芯片，有32個(gè)可以編程的I/O口，芯片有三種封裝模式，可以滿足不同條件下的需求，工作速率也較高，編程簡單，而且速度更快，是一個(gè)低功耗，高性能的CMOS單片機(jī)。

2.3 按鍵電路

該產(chǎn)品的按鍵電路也可以進(jìn)行開鎖，但主要功能不用于開鎖，按鍵電路用于輸入所設(shè)定的數(shù)字密碼，程序設(shè)定的初始密碼，也可以用戶自己進(jìn)行更改，在輸入正確后，進(jìn)入指紋功能管理頁面，然后可以進(jìn)行指紋的刪除，錄入等操作。實(shí)物共有17個(gè)按鍵，由1個(gè)復(fù)位按鍵和16個(gè)按鍵組成的矩陣鍵盤，數(shù)字0-9。

2.4 儲(chǔ)存芯片

AT24C02支持IIC，總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議IIC，該器件通過IIC總線接口進(jìn)行操作，有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。在密碼鎖中主要用于保存并記錄密碼。

2.5 顯示模塊

LCD12864液晶顯示模塊具有繪圖及文字畫面混合顯示功能，可同時(shí)顯示四行漢字。能更清晰與全面的顯示當(dāng)前狀態(tài)與是否開鎖，共顯示四行漢字或數(shù)字，顯示清晰，更加方便用戶的使用。

系統(tǒng)pcb版圖如圖2所示。

3 軟件程序設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)主要有指紋錄入，指紋刪除，指紋對(duì)比等。在開機(jī)時(shí)，程序進(jìn)入初始化頁面，通過按鍵輸入初始密碼，正確后，可以進(jìn)行錄入指紋，刪除指紋等操作，通過對(duì)繼電器的開關(guān)，模擬開關(guān)鎖，成功錄入指紋后，就可以直接使用指紋解鎖，無需再次輸入密碼，開鎖時(shí)通過所采集指紋與已錄入指紋對(duì)比，然后判斷是否滿足開鎖條件（采集指紋與已錄入指紋有相同特征），若滿足開鎖條件，三極管集電極與集電極導(dǎo)通，繼電器工作。在程序中設(shè)定初始按鍵密碼，按鍵密碼僅僅用于進(jìn)入指紋管理界面，進(jìn)行功能選擇與控制，不主要用于開鎖。

程序框圖如圖3所示。

4 工作流程

開機(jī)，程序初始化，顯示屏第一行顯示“請(qǐng)按指紋開鎖”，第三行顯示“按A鍵進(jìn)入管理模式”，同時(shí)指紋模塊感應(yīng)燈亮起，可以進(jìn)行指紋開鎖。若指紋識(shí)別成功，三極管CE導(dǎo)通，繼電器工作，燈亮，顯示屏第二行同時(shí)顯示“已開鎖”。若指紋識(shí)別失敗，繼電器則不工作，同時(shí)液晶屏第二行顯示“指紋錯(cuò)誤”，第三行顯示“按任意鍵返回重按”（此時(shí)按矩陣鍵盤任意鍵即可）。若按A鍵進(jìn)入管理員模式，按下后需要輸入6位數(shù)字密碼，密碼正確后方可進(jìn)入管理模式，之后就可以進(jìn)行錄入指紋，修改管理員密碼，刪除指紋等操作，各功能都有對(duì)應(yīng)按鍵，同時(shí)在顯示屏顯示。

圖2 系統(tǒng)pcb版圖

圖3 密碼鎖程序框圖

進(jìn)入錄入指紋頁面后，將手指按在傳感器上，稍等幾秒，顯示屏顯示“請(qǐng)?jiān)侔匆淮巍?，此時(shí)拿開手指重新放一次，待顯示屏顯示“您已錄入成功”即成功錄入該指紋并自定賦予ID，從00開始。進(jìn)入刪除指紋頁面，顯示屏同時(shí)顯示“請(qǐng)輸入ID號(hào)”，輸入后按確認(rèn)鍵即可，同時(shí)顯示屏顯示“該指紋已刪除”，進(jìn)入修改密碼界面后，可修改進(jìn)入管理模式的初始密碼，輸入6位新密碼點(diǎn)確認(rèn)鍵后，顯示屏同時(shí)顯示“再次輸入新密碼”，再次輸入并確認(rèn)后，顯示屏同時(shí)顯示“密碼修改成功”。

結(jié)束語：現(xiàn)如今的社會(huì)，越來越需要高效且安全的密碼鎖，指紋有很強(qiáng)的可鑒定性與穩(wěn)定性，本設(shè)計(jì)可以在門，柜子等需要上鎖的地方安裝使用，操作更加簡單易懂，該產(chǎn)品主要用于開鎖，且更好的防止密碼被窺竊，比傳統(tǒng)的數(shù)字密碼更加方便快捷并安全。