嵌入式指紋鎖系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　嵌入式指紋鎖的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，有保險(xiǎn)箱、實(shí)驗(yàn)室、樓道的身份確認(rèn)等。本文基于指紋識別模塊設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了嵌入式指紋鎖，給出了一套比較完整的軟、硬件設(shè)計(jì)方案。指紋識別門鎖系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要包括：指紋識別模塊、微控制器、讀寫模塊、電源管理和電控鎖機(jī)構(gòu)以及門鎖功能所需的紅外感應(yīng)電路和液晶LCD顯示等，其中核心部分是指紋識別模塊和微控制器。

　　單片機(jī)門鎖控制電路

　　門鎖控制的核心結(jié)構(gòu)是微控制器P89LPC932A1，它是一款單片封裝的MCU，適合于許多要求高集成度、低成本的場合，可以滿足多方面的性能要求。 P89LPC932A1 集成了許多系統(tǒng)級的功能，這樣可大大減少元件的數(shù)目、電路板面積以及系統(tǒng)的成本。 MCU通過串口與指紋識別模塊進(jìn)行通訊，完成對指紋的錄入、刪除、身份確認(rèn)，通過驗(yàn)證后電機(jī)控制門鎖會執(zhí)行開關(guān)門的動作。以單片機(jī)P89LPC932A1 為核心的門鎖控制電路原理圖如圖2所示。P89LPC932A1強(qiáng)大的I/O口多達(dá)26個(gè)，可以滿足外設(shè)部分的鍵盤、LCD液晶顯示、指示燈、按鍵、蜂鳴器等的需求。鍵盤是用來輸入密碼的，LCD顯示用戶注冊的信息和ID號，雙色指示燈和蜂鳴器用來提醒用戶操作是否成功或是發(fā)出報(bào)警提示。另外，還有一些遠(yuǎn)程控制的按鍵開關(guān)，用于設(shè)備的上電或執(zhí)行有關(guān)開關(guān)門的操作。具體設(shè)計(jì)可根據(jù)不同的應(yīng)用場合和實(shí)際功能需求增減外圍器件，在盡量滿足功能的前提下降低系統(tǒng)功耗。電機(jī)控制部分由單片機(jī)發(fā)出邏輯命令驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行開關(guān)鎖動作。圖中U1是電源控制芯片R1121N，它輸出3.3V給單片機(jī)；U2是I2C讀寫模塊 E2PROM，指紋鎖的開關(guān)門記錄和密碼等重要信息都保存在其中。R1121N是CMOS工藝電壓調(diào)節(jié)器，具有很高的電壓輸出精度、很低的輸入電流。

　　圖2 門鎖控制系統(tǒng)的電路原理圖

　　圖3 電機(jī)驅(qū)動控制原理圖

　　單片機(jī)的低功耗設(shè)計(jì)，低功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求如下： 1） 系統(tǒng)中所有的電路單元都具有功耗管理功能，即該電路單元在非有效操作期間都能被關(guān)斷（沒有功耗）。系統(tǒng)具有按有效時(shí)空占空比實(shí)施精細(xì)功耗管理的能力，能做到合理的系統(tǒng)功耗分配。 2） 對于系統(tǒng)無法企及的微觀有效操作，要求由電路靜、動特性來滿足功耗分配，即電路動態(tài)過程有功耗，電路靜態(tài)時(shí)沒有功耗。