第三章 系统的硬件设计
在让模块实现功能的时候，就需要根据模块的指令的格式，来向模块发送指令，实现功能。在单片机项目模块发送指令之前，为了防止出现冲突的问题，就需要先判断模块是否处于空闲的状态，只有当模块处于空闲状态下才能够接受新的指令；如果想要在发送指令之前不去检查标志位，就需要在发送新的指令之前，延时足够长的一段时间，来保证前一个指令能够确实执行完成，这样才能够实现不判断忙也能够不冲突的发送指令。模块使用基本指令还是扩充指令，是由RE来决定的，RE的数值就代表使用哪一种指令，要想改用另一种指令，就需要来改变RE的数值，这样才能够实现。 4.串行通信
图3-8 串行时序图
本次设计采用单片机与液晶模块串行通信的方式，引脚主要用到4、5、6三个引脚，来实现片选（4）、同步时钟（6）和串行数据口（7）。串口控制—格式 11111ABC ，其中后面三位用于控制，A用来表示数据往哪里传，高电平表示从模块向单片机；B表示数据类型，高电平表示传输的是数据，低电平表示传输的是指令；C固定为0。串行发送数据时，需要按照这样的格式才能够实现正确的数据和指令发送。
3.2.4 继电器模块
门禁的门体部分，用电控锁来控制门的开闭，电控锁实际上是由一个电磁铁来控制，电磁铁则可以用继电器来控制电流的开闭，继电器选用松乐继电器。
- 20 -
第三章 系统的硬件设计
图3-9 继电器部分
继电器部分的控制端连接到P14，P14连接到PNP型的三极管的基极上面，当P14处于高电平时，三极管不导通，继电器处于打开状态，指示灯灭；当P14处于低电平时，三极管导通，指示灯亮，电磁铁通电，使开关打开，继电器处于闭合工作状态。利用软件编程，控制P14引脚的电平高低变化，来实现继电器的控制。
3.2.5 蜂鸣器模块
门禁控制系统在与用户交互时，需要声音提示，声音提示选用蜂鸣器，模式切换时响一声，指纹录入成功和匹配成功时响两声，指纹录入失败和匹配失败时响三声。蜂鸣器的驱动采用直流驱动，只需要利用一个三极管，将电源、引脚和蜂鸣器连接，就可以通过控制引脚电平，来实现控制蜂鸣器驱动电压的控制。驱动电路如下图所示：
图3-10 蜂鸣器部分
- 21 -
第三章 系统的硬件设计
蜂鸣器通过一个PNP型的三极管连接到P15引脚上去，单片机复位后引脚都是高电平，所以用PNP型三极管。若用NPN型三极管，在单片机复位之后就会处于导通状态，蜂鸣器就会发出声音，为了避免这种情况，就采用PNP型三极管。当P15引脚处于高电平时，三极管不导通，蜂鸣器不响；当P15引脚处于低电平时，三极管导通，蜂鸣器工作，发出声音。
3.2.6按键模块
门禁系统的人机交互界面，需要实现用户的按键设置，能够实现模式转换，指纹识别等的按键设置。在本系统中，只需要采用多个独立式的按键即可。
图3-11 按键部分
三个按键的作用分别为：删除指纹，模式切换和指纹录入。三个按键连接到P32，P33和P34引脚上面，软件设计上不停扫描这三个引脚的电平变化，当没有按键按下时，电平不发生变化，不会触发子程序；当有按键按下时，电平变为0，触发按键子程序。
3.2.7 ZLSN3000 串口联网模块
本次实现的指纹识别系统是针对整个大楼内的系统，所以下位有多个，并且距离很远，这就要求上位机与下位机进行通信时，能够保证通信的速度和安全性，所以选用网络模块ZLSN3000，来实现上位机与下位机的通信，如下图：
- 22 -
第三章 系统的硬件设计
图3-12 ZLSN3000模块
TTL电平连接型系列模块的zlsn3000，它的网络协议部分不需要用户自己设计，已经内部集成了。串口部分，通过四根引线便可以将模块与单片机部分相连接，分别为VCC（5V）、GND、TXD、RXD四根。ZLSN3000省去了用户自己设计底板的过程，可以直接使用，方便快捷，为用户提供经济、快捷的嵌入式联网解决方案，可以减少用户自己用于开发的时间和投入，并且增加稳定性。模块的通讯方式是全双工的，在合适的波特率下，模块可以实现没有任何数据丢失的传输，而且模块的价格也很公道，比较适合系统。
具体的引脚定义如下图所示：
表3-4 ZLSN3000引脚 引脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 引脚定义 MODE GND VCC RST SPA SPR CTS RTS - 23 -
引脚功能 为0，模块内部数据不能修改 电源接地 电源正极 复位 模块参数修改应答引脚 模块参数修改请求引脚 串口流量控制 串行流量控制 第三章 系统的硬件设计
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 RXD TXD LED_S LED_R TPIN+ IN TPIN- IN TPOUT- OUT TPOUT+ OUT DEF ACT LINK 串行输入 串行输出 数据发送指示灯 数据接收指示灯 网络输入+ 网络输入- 网络输出- 网络输出+ 为0，模块采用默认参数 为0，表示数据正在接收 连接指示 将模块的各个引脚连接好之后，便可以将单片机与上位机实现远距离通信，并且通信稳定，传输速度快。
网络模块需要先进行UART转串口的工作，电路图如下所示：
图3-13 串口电路
3.3 本章小结
本章主要对基于单片机的嵌入式指纹识别门禁系统的硬件设计做出了介绍，包括硬件整体构架的分析和选择，以及各个模块的硬件实现，包括STC89C52
- 24 -