嵌入式指紋鎖系統電路設計

　　嵌入式指紋鎖的應用領(lǐng)域十分廣泛，有保險箱、實(shí)驗室、樓道的身份確認等。本文基于指紋識別模塊設計和實(shí)現了嵌入式指紋鎖，給出了一套比較完整的軟、硬件設計方案。指紋識別門(mén)鎖系統的硬件結構主要包括：指紋識別模塊、微控制器、讀寫(xiě)模塊、電源管理和電控鎖機構以及門(mén)鎖功能所需的紅外感應電路和液晶LCD顯示等，其中核心部分是指紋識別模塊和微控制器。

　　單片機門(mén)鎖控制電路

　　門(mén)鎖控制的核心結構是微控制器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(chǎng)合，可以滿(mǎn)足多方面的性能要求。 P89LPC932A1 集成了許多系統級的功能，這樣可大大減少元件的數目、電路板面積以及系統的成本。 MCU通過(guò)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，通過(guò)驗證后電機控制門(mén)鎖會(huì )執行開(kāi)關(guān)門(mén)的動(dòng)作。以單片機P89LPC932A1 為核心的門(mén)鎖控制電路原理圖如圖2所示。P89LPC932A1強大的I/O口多達26個(gè)，可以滿(mǎn)足外設部分的鍵盤(pán)、LCD液晶顯示、指示燈、按鍵、蜂鳴器等的需求。鍵盤(pán)是用來(lái)輸入密碼的，LCD顯示用戶(hù)注冊的信息和ID號，雙色指示燈和蜂鳴器用來(lái)提醒用戶(hù)操作是否成功或是發(fā)出報警提示。另外，還有一些遠程控制的按鍵開(kāi)關(guān)，用于設備的上電或執行有關(guān)開(kāi)關(guān)門(mén)的操作。具體設計可根據不同的應用場(chǎng)合和實(shí)際功能需求增減外圍器件，在盡量滿(mǎn)足功能的前提下降低系統功耗。電機控制部分由單片機發(fā)出邏輯命令驅動(dòng)電機進(jìn)行開(kāi)關(guān)鎖動(dòng)作。圖中U1是電源控制芯片R1121N，它輸出3.3V給單片機；U2是I2C讀寫(xiě)模塊 E2PROM，指紋鎖的開(kāi)關(guān)門(mén)記錄和密碼等重要信息都保存在其中。R1121N是CMOS工藝電壓調節器，具有很高的電壓輸出精度、很低的輸入電流。

　　圖2 門(mén)鎖控制系統的電路原理圖

　　圖3 電機驅動(dòng)控制原理圖

　　單片機的低功耗設計，低功耗系統設計的基本要求如下： 1） 系統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(méi)有功耗）。系統具有按有效時(shí)空占空比實(shí)施精細功耗管理的能力，能做到合理的系統功耗分配。 2） 對于系統無(wú)法企及的微觀(guān)有效操作，要求由電路靜、動(dòng)特性來(lái)滿(mǎn)足功耗分配，即電路動(dòng)態(tài)過(guò)程有功耗，電路靜態(tài)時(shí)沒(méi)有功耗。