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用户提供加密手段,使用时只需将手指平放在指纹采集仪的采集窗口上,即可完成采集任务,操作十分方便快捷。,指纹模块必须要检测手指是否放在采集窗口上,所以就要有录入指纹这一项功能。简单的描述本次设计的功能即使用指纹模块检测、录入指纹,。该系统的主要功能有以下几个方面::系统预先要有录入指纹的功能,即将个人的指纹通过指纹采集器采集用户指纹的特征信息。:通过光电转换后,将指纹特征值和对应的ID号存储到存储器中。上位机只要有上传指纹的命令,模块可以立即将数据传送到指定位置。:当有指纹录入时,模块会响应上位机指令搜索指纹库比对指纹,同时液晶显示比对结果,继电器动作、发光二极管亮。,对系统所需元件、设备参数进行必要的计算,通过认真研究、分析、比较选定设备型号,再将设备、元件通过可靠的接口电路联系起来构成一个完整的系统。在系统的整体方案确定之前,先要明确设计要求,然后对系统硬件、软件进行设计,其中包括绘制原理框图、电路图,对原理进行必要说明,综合考虑系统的性能和稳定性要求,以保证所设计的系统达到预期的要求。通过查阅大量的文献资料、综合分析考虑。主控芯片选用Atmeg16单片机。系统总体框图如图2-1所示:4:..天津职业技术师范大学2010届本科生毕业设计指纹模块LCDATMEG164个独立按键单片机以及继电器和指示灯图2-1系统总体框图系统主要由MCU、液晶屏、,当检测到有按键按下时先由MCU通过串口通信控制指纹模块对指纹进行采集、录入、存储、比对。然后,根据所得的数据对其它接口器件,如液晶屏、继电器进行响应操作。,也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机,特别适用于控制领域,故又称为微控制器。通常,单片机由单块集成电路芯片构成,内部包含有计算机的基本功能部件:中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此,单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合,便可成为一个单片机控制系统。20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵,工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情,当事情不是很重要的时候,这种遗忘无伤大雅。但是,一旦重要事情,一时的耽误可能酿成大祸。目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从5:..天津职业技术师范大学2010届本科生毕业设计前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命。单片机经过1、2、3代的发展,正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低价格、大存储容量、强I/O功能及较好的结构兼容性方向发展。其发展趋势不外乎以下几个方面:,使得单片机可以实现更多的功能。比如A/D、PWM、PCA(可编程计数器阵列)、WDT(监视定时器---看家狗)、高速I/O口及计数器的捕获/比较逻辑等。有的单片机针对某一个应用领域,集成了相关的控制设备,以减少应用系统的芯片数量。例如,有的芯片以MEG16为核心,集成了USB控制器、SMARTCARD接口、MP3解码器、CAN或者I*I*C总线控制器等,LED、LCD或VFD显示驱动器也开始集成在8位单片机中。,单片机开始使用RISC、流水线和DSP的设计技术,使单片机的性能有了明显的提高,表现为:单片机的时钟频率得到提高;同样频率的单片机运行效率也有了很大的提升;由于集成度的提高,单片机的寻址能力、片内ROM(FLASH)和RAM的容量都突破了以往的数量和限制。由于系统资源和系统复杂程度的增加,开始使用高级语言(如C语言)来开发单片机的程序。使用高级语言可以降低开发难度,缩短开发周期,增强软件的可读性和可移植性,便于改进和扩充功能。AVR内核单片机具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU)相连接,使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率,并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。ATmega16L有如下特点:.16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力,即RWW);.512字节EEPROM,1K字节SRAM;.32个通用I/O口线;.32个通用工作寄存器;.用于边界扫描的JTAG接口,支持片内调试与编程;.三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C);.片内/外中断,片内经过标定的RC振荡器;.可编程串行USART,有起始条件检测器的通用串行接口;6:..(TQFP封装)的ADC;.具有片内振荡器的可编程看门狗定时器;.一个SPI串行端口;.四通道PWM,两路8位,两路16位;.六个可以通过软件进行选择的省电模式:空闲模式、ADC噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby模式以及扩展的Standby模式;.速度等级:0-8MHz;.工作电压:-;.工作于空闲模式时CPU停止工作,而USART、两线接口、A/D转换器、SRAM、T/C、SPI端口以及中断系统继续工作;.掉电模式时晶体振荡器停止振荡,所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作;.在省电模式下,异步定时器继续运行,允许用户保持一个时间基准,而其余功能模块处于休眠状态;.ADC噪声抑制模式时终止CPU和除了异步定时器与ADC以外所有I/O模块的工作,以降低ADC转换时的开关噪声;.Standby模式下只有晶体或谐振振荡器运行,其余功能模块处于休眠状态,使得器件只消耗极少的电流,同时具有快速启动能力;扩展Standby模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。本芯片是以Atmel高密度非易失性存储器技术生产的。片内ISPFlash允许程序存储器通过ISP串行接口,或者通用编程器进行编程,也可以通过运行于AVR内核之中的引导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区(ApplicationFlashMemory)。在更新应用Flash存储区时引导Flash区(BootFlashMemory)的程序继续运行,实现了RWW操作。PU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片内,ATmega16成为一个功能强大的单片机,为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。下面是基于八位AVR单片机芯片ATMEGA16的主控系统方案:-2所示:7:..2010届本科生毕业设计1402PB0(XCK/T0)PA0(ADC0)39PB1(T1)PA1(ADC1)3PB2(INT2/AIN0)PA2(ADC2)384375PB3(OC0/AIN1)PA3(ADC3)366PB4(SS)PA4(ADC4)35PB5(MOSI)PA5(ADC5)7PB6(MISO)PA6(ADC6)34833PB7(SCK)PA7(ADC7)1422PD0(RXD)PC0(SCL)15PD1(TXD)PC1(SDA)23162417PD2(INT0)PC2(TCK)2518PD3(INT1)PC3(TMS)26PD4(OC1B)PC4(TDO)19PD5(OC1A)PC5(TDI)27202821PD6(ICP1)PC6(TOSC1)29PD7(OC2)PC7(TOSC2)9RESET1013XTAL230AREF323111GNDGNDMEG16图2-,GND为地。(PA7-PA0)作为A/D转换器的模拟输入端,是8位双向I/O口,具有编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性,可以输出和吸收大电流。作为输入使用时,若内部上拉电阻使能,端口被外部拉低时将输出电流。在复位过程中,即使系统时钟还未起振,端口A处于高阻状态。(PB7-PB0)为8位双向I/O口,具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性,可以输出和吸收大电流。作为输入使用时,若内部上拉电阻使能,端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中,即使系统始终还未起振,端口B处于高阻状态。端口B也可以用做其他不同的特殊功能。(PC7-PC0)为8位双向I/O口,具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性,可以输出和吸收大电流。作为输入使用时,若内部上拉电阻使能,端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中,即使系统始终还未起振,端口C处于高阻状态。如果JTAG接口使能,即使复位出现引脚PC5(TD1)、PC3(TMS)与PC2(TCK)的上拉电阻被激活。端口C也可以用做其他不同的特殊功能。(PD7-PD0)为8位双向I/O口,具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性,可以输出和吸收大电流。作为输入使用时,若内部上拉电阻使能,端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中,即使系统始终还未起振,端口D处于高阻状态。端口D也可以用做其他不同的特殊功能。,持续时间超过最小门限时间的低电平将引起复位。。8:..。。不使用ADC时,连接。连接。。单片机的复位电路复位是单片机的初始化操作,其作用是使CPU中的各个部件都处于一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作。ATmega16有5个复位源::复位寄存器为1时MCU复位。:电源电压低于上电复位门限VPOT时,MCU复位。:看门狗使能并且看门狗定时器溢出时复位发生。:引脚RESET上的低电平持续时间大于最小脉冲宽度时MCU复位。:掉电检测功能使能,且电源电压低于掉电检测电压时复位。ATmega16单片机5个复位源中,最常用的是外部复位和看门狗复位电路。外部复位电路由外加于RESET引脚的低电平产生。当复位低电平持续时间大于最小脉冲宽度时即触发复位过程,即使此时并没有时钟信号在运行。当外加信号达到复位门限电压VTOUT延时周期开始。延时结束后MCU即启动。外部复位时序图如图2-3所示,外部复位原理图如图2-4所示:图2-3外部电路复位时序图9:..2010届本科生毕业设计图2-4外部复位原理图ATMEG16最小系统及晶振的选择ATmega16芯片有如下几种通过Flash熔丝位进行选择的时钟源。时钟输入到AVR时钟发生器,再分配到相应的模块。表2—1熔丝配置模式器件时钟选项CKSEL3..0外部晶体/陶瓷振荡器1111–1010外部低频晶振1001外部RC振荡器1000–0101标定的内部RC振荡器0100–0001外部时钟0000注:此选项不适用于晶体,只能用于陶瓷谐振器。晶体振荡电路:XTAL1与XTAL2分别为用作片内振荡器的反向放大器的输入和输出,如图2-5所示,这个振荡器可以使用石英晶体,也可以使用陶瓷谐振器。熔丝位CKOPT用来选择这两种放大器模式的其中之一。当CKOPT被编程时振荡器在输出引脚产生满幅度的振荡。这种模式适合于噪声环境,以及需要通过XTAL2驱动第二个时钟缓冲器的情况。而且这种模式的频率范围比较宽。当保持CKOPT为未编程状态时,振荡器的输出信号幅度比较小。其优点是大大降低了功耗,但是频率范围比较窄,而且不能驱动其他时钟缓冲器。对于谐振器,CKOPT未编程时的最大频率为8MHz,CKOPT10:..2010届本科生毕业设计编程时为16MHz。C1和C2的数值要一样,不管使用的是晶体还是谐振器。最佳的数值与使用的晶体或谐振器有关,还与杂散电容和环境的电磁噪声有关。为了保证系统稳定性和串口传输质量所以选用外部晶振,。U116-216-11401PB0(XCK/T0)PA0(ADC0)12392PB1(T1)PA1(ADC1)23383PB2(AIN0/INT2)PA2(ADC2)34374PB3(AIN1/OC0)PA3(ADC3)45365PB4(SS)PA4(ADC4)516-MOSI6356PB5(MOSI)PA5(ADC5)616-MISO7347PB6(MISO)PA6(ADC6)716-SCK8338PB7(SCK)PA7(ADC7)816-416-3Header81422Header81PD0(RXD)PC0(SCL)115232PD1(TXD)PC1(SDA)216243PD2(INT0)PC2317254PD3(INT1)PC3418265PD4(OC1B)PC4519276PD5(OC1A)PC5620287PD6(ICP)PC6(TOSC1)721298PD7(OC2)PC7(TOSC2)8Header816-NRSET910Header85v305v1232XTAL2AREF5v8M-213XTAL11231GND11XTALGNDC3C4CapCap33pF33pFATmega16图2-5ATMEG16最小系统液晶显示模块显示模块采用HS12864-15C系列中文图形系列液晶模块。由控制器ST7920控制与驱动。--15系列硬件特性如下:.提供8位,