2.2系统总设计结构图
指纹识别模块 80C51 单片机 开锁电路 显示电路 报警电路 输入设备 图2－1系统总设计结构图
为了完成设计任务，我们寻找一定功能的若干单元电路构成一个整体，满足题目睥各项性能指标。
因为设计的途径不是唯一的，满足要求的方案也不止一个，所以为得到一个满意的设计方案，往往要针对要求，大量查阅资料、手册等工具，将多个方案进行分析与比较，从分析中找出认识最理想的入手进行设计，这是方案论证过程，再经过设计——验证——再设计多次反复过程，才能达到目的。
总体设计方案用框图表示。主要部分和难点可详细一些，一般部分只能反映设计思想和基本原理就可能了。每一个方框表示一个小的功能单元，用表示信号流向的箭头将各功能单元连接起来，构成一个系统。
本设计主要由单片机、输入设备、显示电路等部分组成。其中指纹识别模块是用来对指纹信息进行采集分析比较，判断指纹的合法性，然后与单片机机进行通讯，完成开锁任务。而输入设备用于输入数字密码和进行各种功能的实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，然后控制引脚的高低电平传到开锁电路或者报警电路控制开锁还是报警，实际使用时只要将单片机的负载由继电器换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可。同样以上的所有设计要求又必须有电源的供给，因此电源也是在我们的设计要求之中。[6]系统整体框图上图2-1所示。
2.3 开锁机构设计
通过单片机送给开锁执行机构，电路驱动电磁锁吸合，从而达到开锁的目的。本设计通过P3.0接一个3极管驱动继电器打开电磁阀线圈实现开关门。
当用户输入的指纹或密码是正确而且是在规定的时间及次数输入之内，单片机便输出开门信号，送到开锁驱动电路，然后驱动电磁锁，达到开门的目的。
80C51 信息正确 开锁驱动电路 电磁阀 图2－2 密码锁开锁机构示意图
第三章 主要元器件介绍
第三章 主要元器件介绍
数字电路设计时器件是很重要的，因为器件的选择是否合理直接影响着电路的稳定性，以及成本和成品体积大小等问题。选择器件的原则是：在实现题目要求的前提下所选的器件最小、成本最低。最好采用同一种类型的集成电路，这样不用考虑不同类型器件之间的连接匹配问题。
3.1 80C51单片介绍
80C51是美国Intel公司生产的低电压，高性能的CMOS8位单片机，它采用了CHMOS工艺，其特点是功耗低。片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128bytes的随机存取数据序存器（RAM），器件采用标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元。20世纪80年代中期，Intel公司将8051内核使用权以专利互换或出售形式让给世界上许多著名的IC制造厂商，如Philips，西门子，AMD，OKI，NEC，Atmel等，这样就保证8051用户到了21世纪仍具有技术的领先性。因此8051的改进型80C51单片机为许多嵌入式控制系统提供了一种灵活行高且价廉的方案。[7] 主要性能：
?具有适于控制的8位CPU和指令系统。 ?128B片内RAM。
?21个特殊功能寄存器。 ?32线并行I/O接口。 ?两个16位定时/计数器。 ?一个全双工串行口。
?5个中断源，2个中断优先级的中断机构。 ?4KB片内ROM。
?一个片内时钟振荡器和时钟电路。
?片外可扩展64KB ROM和64KB RAM。 引脚功能：
VCC（40脚）：接+5V电源正端。 Vss（20脚）：接+5V电源地端。 XTAL1（19脚）：接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部时钟时对于HMOS单片机，该引脚接地；对于CHMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。
XTAL2（18脚）：接外部石英晶体的另一端。在单片机的内部，它是片内振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端：对于CHMOS单片机，该引脚悬空不接。
P0口（39~32脚）：P0.0~P0.7统称为P0口。在不接片外存储器或扩展I/O接口时，可作为准双向输入输出口。在接有片外存储器或扩展I/O接口时，P0口分时复用为底8位地址总线和双向数据总线。
P1口（1~8脚）：P1.0~P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O接口使用。对于52子系列，P1.0与P1.1还有第二功能，P1.0可作为定时器/计数器2的计数脉冲输入端T2，P1.1可用作定时器/计数器2的外部控制端T2EX。
P2口（21~28脚）：P2.0~P2.7统称为P2口，一般可作为准双向I/O接口使用。在外接有外存储器或扩展I/O接口且寻址范围超过256KB时，P2口用作高8位地址
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总线。
P3口（10~17脚）：P3.0~P3.7统称为P3口。除作为准双向I/O接口使用外，P3口还可以将每一位用于第二功能，且P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入/输出或第二功能的输入/输出。P3口第二功能如下： P3.0 RXD 串行输入口 P3.1 TXD 串行输出口
P3.2 INT0 外部中断0（低电平有效） P3.3 INT1 外部中断1（低电平有效） P3.4 T0 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（低电平有效） P3.7 RD 外部数据存储器读选通（低电平有效）
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
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80c51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。当访问外部数据存储器，高有两次有效的PSEN信号。
EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU访问外部程序存储器（地址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中的指令。Flash存储器编程时,该引脚加上＋12V的编程电压VPP。
第三章 主要元器件介绍
图3－1 80c51单片机引脚图
3.2 SB2000M指纹识别模块介绍
指纹识别模块是集指纹采集、处理、存储及指纹比对为一体的嵌入式系统。该模块以DSP系列处理器为处理核心，嵌入指纹识别算法,能够独立完成全部的指
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纹识别工作。该模块可以接入多款业界流行的光学、半导体传感器，并支持多种标准通讯接口，能够方便的集成到需要指纹识别的应用产品中，同时便于开发商或代理商进行二次开发。经过选择我们将选用型号为SB2000M的指纹识别模块。
3.2.1 结构
SB2000M 由指纹处理器和指纹传感器组成。SB2000M 的OEM 模块的速度高，由CPU,闪存，SDRAM 的OEM 模块的速度高.等等构成。
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图3－2 SB2000M 模块 图3－3光学传感器
3.2.2产品规格
特征：
? 设计简洁
? 高速且精确度高的识别技术 ? 简单的主机界面协议 技术规格： 项目 CPU 匹配速度 值 ARM7 Core Samsung S3C44B0X 66MHz < 1 秒 项目 图像大小 分辨率 值 256pixel(W) × 256pixel(H) 403 dpi RS232C(3 line) 波特率=9600~115200bps, 数据位 = 8, 奇偶=NONE, 停止位 = 1,流控方式= NONE DC 5V 190mA 0℃ ~ 60℃ 20 % ~ 80 % 0℃ ~ 70℃ 认假率(FAR) < 0.00001 % 通信接口 据真率 (FRR) 存储登记的指纹数 登记次数 指纹数据登记号 匹配方式 < 0.1 % 2000 枚 < 3 秒 1 ~ 32767 1:1, 1:N 方式匹配 工作电压 工作电流 工作温度 工作湿度 存储温度