指纹识别 - 图文

锁存器的内容。在Flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3端口（P3.0～P3.7，10～17引脚）：P3是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流。

P3口亦作为STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如表2-1所示。在Flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

表2-1 P3口引脚第二功能

引脚号 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7

复用功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0（外部中断0） INT1（外部中断1） T0（定时器0的外部输入） T1（定时器1的外部输入） WR（外部数据存储器写选通） RD（外部数据存储器读选通） 此外，P3口还接收一些用于Flash闪存编程和程序校验的控制信号。

RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。

ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。

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STC89C52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，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。

EA/VPP：外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为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的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。

XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。

此外，片上资源包括看门狗定时器、UART、定时器0和定时器1，以及定时器2。 2.3 电源模块

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本设计采用USB供电，用USB线与电脑PC的USB口相连接，供给单片机工作，方便，供电稳定。 2.4 按键模块

键盘是最常用的输入设备，是实现人机对话的纽带。按其结构形式可分为非编码键盘和编码键盘。

编码键盘采用硬件方式产生键码。每按下一个键，键盘能自动生成键盘代码，键数较多，且具有去抖动功能。这种键盘使用方便，但硬件较复杂。非编码键盘仅提供按键开关工作状态，其键码由软件确定，这种键盘键数较少，硬件简单，广泛应用于各种单片机应用系统，在单片机控制电路中，可把单片机使用的键盘分为独立式和矩阵式两种。独立式实际上就是一组独立的按键，这些按键可直接与单片机的I/O口连接，即每个按键独占一条口线，这种接法简单。矩阵式键盘也称行列式键盘，因为键的数目较多，所以键按行列组成矩阵。本设计中键盘数目较少，且为安装方便，因此采用独立式接法。

图2-3 按键模块电路

2.5 显示模块

采用液晶显示器，其驱动电压低，工作电流小，可以和单片机组成低功耗系统，广泛应用于各种电子产品。现在的字符型液晶模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件了。1602型LCD显示模块具有体积小，功耗低，显示内容丰富等特点。1602型LCD可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0~D7和RS，R/W，EN三个控制端口，工作电压为5V，并且具有字符对比度调节和背光功能。显示电路如图2-4所示。

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图2-4 显示模块电路

2.6 指纹识别模块

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2.6.1模块特色

ZFM-206 光学指纹模块以高性能高速 DSP 处理器 AS601 为核心，结合具有公司自主知识产权的光学指纹传感器，在PC参与管理的情况下，具有指纹录入、图像处理、指纹比对、搜索和模板储存等功能的智能型模块。并提供UART接口和通讯协议，方便进行二次开发应用。

其具有如下特点：

（1）体积小巧、成像清晰、手指感应灵敏、识别速度快、干/湿手指适应性强，二次开发简单、应用方便，适用面广；

（2）稳定：工作稳定，可应用于各种类型单片机；

（3）方便：串口UART操作（直接可接任何带串口单片机），操作简单； （4）开放：可以自由输入、输出指纹图片、指纹特征值文件及各种指纹操作； （5）高性能：采用商业算法，识别速度快、手指感应灵敏，手指只要轻轻地触碰采集窗就能快速识别，不需要用力按压。 2.6.2 工作原理

首先了解关于指纹特征的定义：

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● 指纹特征

指纹算法从获取的指纹图像中提取的特征，代表了指纹的信息。指纹的存储、比对和搜索等都是通过操作指纹特征来完成的。

● 指纹处理

包含两个过程：指纹登录过程和指纹匹配过程［其中指纹匹配分为指纹比对（1:1）和指纹搜索（1:N）两种方式]

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。

指纹登录时，对每一枚指纹录入 2次，将 2次录入的图像进行处理，合成模板存储于模块中。指纹匹配时，通过指纹传感器，录入要验证指纹图像并进行处理，然后与模块中的指纹模板进行匹配比较（若与模块中指定的一个模板进行匹配，称为指纹比对方式，即1:1方式；若与多个模板进行匹配，称为指纹搜索方式，即 1:N 方式）模块给出匹配结果（通过或失败)。 2.6.3 主要技术指标

供电电压： DC3.6-6.0V/ 直供3.3V

供电电流： 工作电流：<120mA 峰值电流：<140mA 指纹图像录入时间：＜1.0 秒

匹配方式：比对方式（1:1） 搜索方式（1:N） 特征文件：256字节

模板文件：512字节 存储容量：1000 枚

安全等级：五级（从低到高：1、2、3、4、5）

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通讯波特率(UART)：(9600╳N)bps 其中N=1～12 （默认值 N=6，即57600bps）

2.6.4 串行通讯

单片机与指纹模块的连接通讯线如表2-2所示：

表2-2 串行通讯

引脚号 名 称 1 2 3 4

类型 in out in － 功 能 描 述 电源正输入端。（线色：红） 串行数据输出。TTL逻辑电平。（线色：绿） 串行数据输入。TTL逻辑电平。（线色：白） 信号地。内部与电源地连接。（线色：黑） Vin TD RD GND 2.6.4.1 硬件连接

模块通过串行通讯接口，可直接与5V电源的单片机进行通讯：模块数据发送脚（2脚 TD）接单片机机的数据接收端（RXD）,模块数据接收脚（3脚 RD）接上位机的数据发送端（TXD）。若需与 RS-232电平（例如：PC机）的单片机机进行通讯，请在模块与上位机之间增加电平转换电路（例如：MAX232电路）。 2.6.4.2 串行协议

采用半双工异步串行通讯。默认波特率为57600bps，可通过命令设置为9600～115200bps本设计中波特率设为9600bps。传送的帧格式为10位，一位0电平起始位，8位数据位（低位在前）和一位停止位，无校验位。

图 2-5 10位帧格式

2.6.4.3 上电延时时间

模块上电后，约需 500mS时间进行初始化工作。在此期间，模块不能响应上位机命令。 2.6.5 缓冲区

模块 RAM 内设有一个 72Kbytes 大小的图像缓冲区 ImageBuffer 与二个 512bytes 大小的特征文件缓冲区CharBuffer1 和CharBuffer2，用户可以通过指令读写任意一个缓冲区。图像缓冲区和两个特征文件缓冲区中的内容在模块断电时不保存。 2.6.5.1 图像缓冲区

图像缓冲区Image Buffer用于存放图像数据和模块内部图像处理使用。上传/下载图像时，图像格式为 256╳288 像素 BMP。

通过 UART 口上传或下载图像时为了加快速度，只用到像素字节的高四位，即采用 16 级灰度，每字节表示两个像素（高四位为一个像素，低四位为同一行下一相邻列的一个像素，即

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