苏ICP备112451047180号-6
基于51单片机的指纹门禁防盗器系统设计
1、引言
1.1指纹门禁防盗器系统的发展背景
随着人类对电子技术以及智能技术的广泛开发，生活中几乎大多数电器、设备或者检测仪器已经被电子系统所代替，就如指纹门禁防盗器这种本来完全依靠传统机械结构来实现的生活常用装置，在其长长的发展历程中，许多新的功能被添加到其内部结构中，已经不在是传统意义上仅仅能够实现开锁和闭锁两种功能的机械门禁了。在最近几十年时间内，传感器、微处理器以及新型半导体的出现使得指纹门禁防盗器的概念得到了重新的定义，智能识别、密码输入、判断、报警以及存储等功能不断地被融入到指纹门禁防盗器系统中，颠覆了原先人们对于传统指纹门禁防盗器的想象，同时这些新功能的增加也使得它能够更好地我们带来工作、生活以及生产上的便利，只需按键的轻轻按动即可实现门禁的电动开启和关闭，同时其报警功能也能够达到威慑不法分子的功效，这是传统指纹门禁防盗器所无法企及的。由于人们对于新型指纹门禁防盗器的需求和要求与日俱增，近几年来指纹门禁防盗器的研究呈现了如火如荼的景象，控制系统中的关键部分当属内部的微处理器部分，在电子指纹门禁防盗器刚进入人们生活之时，微处理器还停留在8位数据处理能力的状态，因此那时候只能够实现一些简单功能的指纹门禁防盗器，仅仅能够实现密码的输入、保存以及门禁的电动开启和关闭；而随着近些年32位微处理器的技术与日成熟，指纹识别、人脸识别等智能功能都能够在指纹门禁防盗器系统中得到实现，这种高技术的智能技术使得指纹门禁防盗器的防盗、防破坏能力更加完善，同时在报警功能上也不单单只是由蜂鸣器发出报警声音，自动连入报警网络，记录盗贼身份信息，自动拨打110等报警措施已经司空见惯。指纹门禁防盗器系统的发展与人类社会的经济发展也是息息相关的，在经济繁荣时人们对于日常生活也提出了更高的质量，人机友好、智能生活等概念深入人们的潜意识里，传统落后技术已经无法在满足人类对美好生活的追求，微处理器智能控制技术使得这一切都得以实现，智能指纹门禁防盗器在很大程度上迎合了人们对优质生活的审美观，本课题在对智能指纹门禁防盗器进行了大量的调研和对比后，考虑到目前市面上相关产品处于刚刚起步阶段，无论是在硬件还是软件上都存在这大量的问题，所以高智能高效率的指纹门禁防盗器系统还不能够实现普及，因此本文将以大学期间所学的专业知识结合课外学习经验作为基础，选用高性价比器件，设计一款智能指纹门禁防盗器，突破目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低指纹门禁防盗器的总体设计成本，正确取代市场上相当大一部分指纹门禁防盗器产品。
1.2指纹门禁防盗器的国内外发展现状
根据前不久的一份指纹门禁防盗器行业前景研究报告显示，目前指纹门禁防盗器已经渗透到了人们生产生活的各个角落，各种不同智能程度的指纹门禁防盗器影响着人们的日常生活，对于指纹门禁防盗器的研究和开发现状，国内外都已经达到了一个很高的境地，然而国外由于对智能指纹门禁防盗器系统的研发起始时间更早，因此在智能方面，国外做的更加突出，国内外目前都能够实现指纹识别、人声识别或者面部识别等功能，在成本以及系统稳定度上，要想追赶上国外，国内研究者还需要走很漫长的路。
1.3 本文主要研究内容
在对指纹门禁防盗器系统简要的介绍后，并对本文结构进行安排阐述，以便于更加清晰的对本系统的设计过程进行展现。论文的第一章是引言章节，该章节主要对指纹门禁防盗器系统的发展背景等进行了介绍，并通过对设计现状的对比确立了本系统的设计目标；在接下来的第二章，将对系统的总体设计方案进行设计，包括对几种常用控制器的对比，并对所要使用的元器件进行了简要介绍；在对主控器件以及外围元器件进行确立后，文章第三章将对硬件系统进行设计，通过Altium designer绘制了相关模块的电路原理图从而进行设计思路的讲解；硬件系统设计完毕后，第四章开始对系统的软件部分进行设计，并通过Visio软件绘制了相应的软件流程图；为了能够验证本系统的设计正确性以及可行性，在文章第五章对控制系统进行了仿真。
（1）能实现51单片机最小系统的设计，实现对指纹识别模块、液晶屏以及按键等模块的驱动；
（2）能实现51单片机对液晶屏的驱动，显示门禁系统运行参数的显示；
（3）通过指纹识别模块对指纹进行识别、检测以及处理，并将处理结果发送给单片机
（4）门禁系统还可通过输入密码来实现门禁的开启，如果密码输入正确则立即打开门禁
（5）通过Proteus进行系统仿真。
1、引言
1.1指纹门禁防盗器系统的发展背景
随着人类对电子技术以及智能技术的广泛开发，生活中几乎大多数电器、设备或者检测仪器已经被电子系统所代替，就如指纹门禁防盗器这种本来完全依靠传统机械结构来实现的生活常用装置，在其长长的发展历程中，许多新的功能被添加到其内部结构中，已经不在是传统意义上仅仅能够实现开锁和闭锁两种功能的机械门禁了。在最近几十年时间内，传感器、微处理器以及新型半导体的出现使得指纹门禁防盗器的概念得到了重新的定义，智能识别、密码输入、判断、报警以及存储等功能不断地被融入到指纹门禁防盗器系统中，颠覆了原先人们对于传统指纹门禁防盗器的想象，同时这些新功能的增加也使得它能够更好地我们带来工作、生活以及生产上的便利，只需按键的轻轻按动即可实现门禁的电动开启和关闭，同时其报警功能也能够达到威慑不法分子的功效，这是传统指纹门禁防盗器所无法企及的。由于人们对于新型指纹门禁防盗器的需求和要求与日俱增，近几年来指纹门禁防盗器的研究呈现了如火如荼的景象，控制系统中的关键部分当属内部的微处理器部分，在电子指纹门禁防盗器刚进入人们生活之时，微处理器还停留在8位数据处理能力的状态，因此那时候只能够实现一些简单功能的指纹门禁防盗器，仅仅能够实现密码的输入、保存以及门禁的电动开启和关闭；而随着近些年32位微处理器的技术与日成熟，指纹识别、人脸识别等智能功能都能够在指纹门禁防盗器系统中得到实现，这种高技术的智能技术使得指纹门禁防盗器的防盗、防破坏能力更加完善，同时在报警功能上也不单单只是由蜂鸣器发出报警声音，自动连入报警网络，记录盗贼身份信息，自动拨打110等报警措施已经司空见惯。指纹门禁防盗器系统的发展与人类社会的经济发展也是息息相关的，在经济繁荣时人们对于日常生活也提出了更高的质量，人机友好、智能生活等概念深入人们的潜意识里，传统落后技术已经无法在满足人类对美好生活的追求，微处理器智能控制技术使得这一切都得以实现，智能指纹门禁防盗器在很大程度上迎合了人们对优质生活的审美观，本课题在对智能指纹门禁防盗器进行了大量的调研和对比后，考虑到目前市面上相关产品处于刚刚起步阶段，无论是在硬件还是软件上都存在这大量的问题，所以高智能高效率的指纹门禁防盗器系统还不能够实现普及，因此本文将以大学期间所学的专业知识结合课外学习经验作为基础，选用高性价比器件，设计一款智能指纹门禁防盗器，突破目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低指纹门禁防盗器的总体设计成本，正确取代市场上相当大一部分指纹门禁防盗器产品。
1.2指纹门禁防盗器的国内外发展现状
根据前不久的一份指纹门禁防盗器行业前景研究报告显示，目前指纹门禁防盗器已经渗透到了人们生产生活的各个角落，各种不同智能程度的指纹门禁防盗器影响着人们的日常生活，对于指纹门禁防盗器的研究和开发现状，国内外都已经达到了一个很高的境地，然而国外由于对智能指纹门禁防盗器系统的研发起始时间更早，因此在智能方面，国外做的更加突出，国内外目前都能够实现指纹识别、人声识别或者面部识别等功能，在成本以及系统稳定度上，要想追赶上国外，国内研究者还需要走很漫长的路。
1.3 本文主要研究内容
在对指纹门禁防盗器系统简要的介绍后，并对本文结构进行安排阐述，以便于更加清晰的对本系统的设计过程进行展现。论文的第一章是引言章节，该章节主要对指纹门禁防盗器系统的发展背景等进行了介绍，并通过对设计现状的对比确立了本系统的设计目标；在接下来的第二章，将对系统的总体设计方案进行设计，包括对几种常用控制器的对比，并对所要使用的元器件进行了简要介绍；在对主控器件以及外围元器件进行确立后，文章第三章将对硬件系统进行设计，通过Altium designer绘制了相关模块的电路原理图从而进行设计思路的讲解；硬件系统设计完毕后，第四章开始对系统的软件部分进行设计，并通过Visio软件绘制了相应的软件流程图；为了能够验证本系统的设计正确性以及可行性，在文章第五章对控制系统进行了仿真。
（1）能实现51单片机最小系统的设计，实现对指纹识别模块、液晶屏以及按键等模块的驱动；
（2）能实现51单片机对液晶屏的驱动，显示门禁系统运行参数的显示；
（3）通过指纹识别模块对指纹进行识别、检测以及处理，并将处理结果发送给单片机
（4）门禁系统还可通过输入密码来实现门禁的开启，如果密码输入正确则立即打开门禁
（5）通过Proteus进行系统仿真。
目录
1、 引言 4
1.1 指纹门禁防盗器系统的发展背景 4
1.2 指纹门禁防盗器的国内外发展现状 5
1.3 本文主要研究内容 5
2、 指纹门禁防盗器系统的总体设计 6
2.1 指纹门禁防盗器系统的硬件结构框图设计 6
2.2 系统主控核心的选取5 Arduino 6
2.3 AT89C51单片机 7
2.4 FPM10A型指纹识别模块 8
2.5 LCD1602点阵显示器简介 9
2.6 HK4100F-DC5V继电器介绍 9
3、 指纹门禁防盗器系统的硬件设计 11
3.1 最小系统设计 11
3.1.1 时钟电路设计 11
3.1.2 复位电路设计 11
3.2 指纹识别模块电路设计 12
3.3 时间日期产生电路设计 12
3.4 AT24C02型存储器电路设计 13
3.5 点阵显示器电路设计 13
3.6 指纹门禁防盗器系统键盘电路设计 14
3.7 门锁电路设计 15
4、 指纹门禁防盗器系统的软件设计 16
4.1 指纹门禁防盗器系统的软件工作流程设计 16
4.2 点阵显示工作流程设计 17
4.3 4-4键盘按键检测流程设计 18
4.4 门锁控制流程图设计 19
5、 指纹门禁防盗器系统的的仿真与调试 20
5.1 Proteus软件仿真 20
5.2 系统仿真 22
总 结 24
参考文献 25
致 谢 26
附录一 原理图 27
附录二 程序 30
参考文献
[1]张毅刚.单片机原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2011.
[2]杜洋.爱上单片机[M].北京:人民邮电出版社,2011.
[3]彭伟.单片机C语言程序设计实训[M].北京:北京航空航天大学出版社,2011.
[4]姜志海,赵艳雷.单片机的C语言[M].北京:电子工业出版社,2012.
[5]谢自美.电子线路设计实验测试[M].武汉:华中科技大学出版社,2011.
[6]朱定华.微机原理与接口技术[M].北京:清华大学出版社,2011.
[7]黄贤武,郑筱霞.传感器原理及其应用[M].成都:电子科技大学出版社, 2011.
[8]俞国亮.MCS-51单片机原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2011.
[9]沈建华，杨艳琴，MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践[M].北京：航空航天大学出版社,2013.7
[10]李广弟，朱月琴，王秀山，单片机基础[M].北京：航空航天大学出版社,2012