智能指纹锁工作原理及基本功能

2016-01-12

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在平安技能防备范畴，具有防盗报警功用的电子暗码锁替代传统的机械式暗码锁，克制了机械式暗码锁暗码量少、平安功能差的缺陷，使暗码锁无论在技能上照样在功能上都大大进步一步。跟着大规划集成电路技能的开展，特殊是单片机的问世，呈现了带微处置器的智能指纹锁，它除具有电子暗码锁的功用外，还引入了智能化治理、专家剖析系统等功用，然后使暗码锁具有很高的平安性、牢靠性，使用日益普遍。本文引见以51系列单片机为中心的智能指纹锁，具体论述了其任务道理、根本功用框图、要害设计技能及软件工作流程。

一、根本道理及硬件构成

智能指纹锁的系统由智能监控器和电子锁具构成。二者异地放置，智能监控器供应电子锁具所需的电源并接纳其发送的报警信息和形态信息。这里采用了线路复用技能，使电能供应和信息传输共用一根二芯电缆，进步了系统的牢靠性、平安性。

a 智能监控器的根本道理及构成框图

智能监控器的构成框图，它由单片机、时钟、键盘、LCD显示器、存贮器、解调器、线路复用及监测、A/D转换、蜂鸣器等单位构成。首要完成与电子锁具之间的通讯、智能化剖析及通讯线路的平安监测等功用。

智能监控器一直处于接纳形态，以固定的花样接纳电子锁具发来的报警信息和形态信息。关于报警信息，则立时经过LCD显示器及蜂鸣器宣布声、光报警；关于形态信息，则存入内存，并与电子锁具在此时辰以前的前史形态进行比拟，得出转变趋向，猜测将来的形态转变，经过LCD显示器向值班人员供应响应信息，以供决议计划运用。智能监控器与电子锁具树立通讯联络的还，经过A/D转换器及时地看管流过通讯线路的供电电流的转变，有用地避免报酬要素形成的毁坏，包管了通讯线路的疏通。

b 电子锁具根本道理及构成框图

电子锁具的构成框图，它也是以51系列单片机（AT89051）为中心，配以响应硬件电路，完成暗码的设置、存贮、辨认和显示、驱动电磁执行器并检测其驱动电流值、接纳传感器送来的报警旌旗灯号、发送数据等功用。

单片机接纳键入的代码，并与存贮在EEPROM中的暗码进行比拟，假如暗码准确，则驱动电磁执行器开锁；假如暗码不准确，则答应操作人员从新输入暗码，最多可输入三次；假如三次都不准确，则单片机经过通讯线路向智能监控器报警。单片机将每次开锁操作和此时电磁执行器的驱动电流值作为形态信息发送给智能监控器，还将接纳来自传感器接口的报警信息也发送给智能监控器，作为智能化剖析的根据。

二、关键技能

为了进步智能指纹锁的平安性、牢靠性，本文除在器件选择上接纳办法（如采用低功耗、宽温度局限的器件）外，在设计中还采用了一些要害技能。

a线路复用技能

智能监控器和电子锁具异地放置，智能监控器供应电子锁具所需的电源并接纳其发送的报警信息和形态信息。假如采用通讯线路和供电线路分隔的方法，势需要添加电缆芯数，平安隐患添加。本文采用了线路复用技能，仅用一根二芯电缆，完成了供电和信息的传输。

在发送端，电子锁具经过脉冲变压器Ｔ将调制好的数据旌旗灯号升压后发送出去；在接纳端，脉冲变压器T将接纳到的数据旌旗灯号降压后送解调器，以削减载波旌旗灯号在传输进程中的损耗。为了削减通讯和供电之间的互相搅扰，对扼流圈L、耦合电容C的选摘要综合思索。

设载波频率fo＝400kHz，为了包管绝大局部旌旗灯号能量传输到接纳端，取L＝33.7μHC1＝0.047μF。

b电流看管技能

为了避免通讯线路的报酬毁坏和电磁执行器因某种缘由形成流过电磁线圈的电流过大而销毁线圈，本文在智能指纹锁设计中采用电流看管技能。电流看管器采用MAXIM公司出产的电流／电压转换芯片MAX471。该芯片能将被测电流I转化成对地输出电压U，且有测量局限大、精度高、输出电压U和被测电流I成正比等特点。电流看管器输出电压送A/D转换器，单片机经过读取A/D转换后果，获知线路中电流的转变状况，经过剖析实时发现异常，宣布报警旌旗灯号。

c数据通信与预处置技能

智能监控器接纳锁具发来的形态信息（个中包罗锁具的开启、封闭、第一次暗码错、第二次暗码错、第三次暗码错等）、流过电磁执行器线圈的电流值，并读取该时辰通信线路的供电电流值，三者连系起来组成一个数据块，个中操作形态占1个字节，供电电流占2个字节，线圈电流占2个字节。智能监控器在与电子锁具通讯进程中，一直处于接纳形态。为了进步通讯牢靠性，本文在通讯和谈中采用反复发送的方法，电子锁具对每一组数据反复发送5次，智能监控器接纳到这组数据后，采用大数译码定律纠错，包管了数据接纳的精确性。别的为了节省内存需对接纳到的数据采用预处置技能，即每接纳到一个数据后，起首将该数据与设定的门限值比拟，假如大于门限值，则宣布超限报警；假如小于门限值，则将该数据与当日接纳到的同类数据比拟，保存较大者。如许天天存储的数据为同类数据中的最大值。

d智能化剖析

智能化剖析与猜测技能就是以每次接纳到的数据块为根据，与此前同类数据的记载值作比拟，剖析该操作惹起电流转变的巨细及趋向，实时发现存在问题，并申报治理人员，然后进步了整个系统的牢靠性。

三、系统软件设计

智能指纹锁软件采用51系列单片机汇编言语对智能监控器和电子锁具辨别编程。智能监控器软件包罗键盘扫描和LCD显示顺序、蜂鸣器驱动顺序、时钟修正和读取顺序、数据通讯与预处置顺序、智能化剖析顺序及线路监测顺序等模块。电子锁具软件包罗键盘扫描与译码顺序、LCD显示顺序、通讯顺序、电磁执行器驱动及检测顺序、传感器接口顺序等模块。软件设计进程中采用模块化设计办法，便于顺序的阅读、调试和改良。

智能指纹锁充沛应用了51系统单片机软、硬件资本，引入了智能化剖析功用，进步了系统的牢靠性和平安性。经过在某型号保险柜装置运用，遭到用户的欢送。别的，智能指纹锁在软、硬件方面稍加改动，便可组成智能化的散布式监控收集，完成某一局限内的集中式监控治理，在金融、保险、军事重地及其它平安防备范畴具有普遍的使用前景。

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