嵌入式指紋鎖系統電路設計

　　嵌入式指紋鎖的應用領域十分廣泛，有保險箱、實驗室、樓道的身份確認等。本文基于指紋識別模塊設計和實現了嵌入式指紋鎖，給出了一套比較完整的軟、硬件設計方案。指紋識別門鎖系統的硬件結構主要包括：指紋識別模塊、微控制器、讀寫模塊、電源管理和電控鎖機構以及門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。

　　單片機門鎖控制電路

　　門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、低成本的場合，可以滿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通過串口與指紋識別模塊進行通訊，完成對指紋的錄入、刪除、身份確認，通過驗證后電機控制門鎖會執行開關門的動作。以單片機P89LPC932A1 為核心的門鎖控制電路原理圖如圖2所示。P89LPC932A1強大的I/O口多達26個，可以滿足外設部分的鍵盤、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出報警提示。另外，還有一些遠程控制的按鍵開關，用于設備的上電或執行有關開關門的操作。具體設計可根據不同的應用場合和實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功耗。電機控制部分由單片機發出邏輯命令驅動電機進行開關鎖動作。圖中U1是電源控制芯片R1121N，它輸出3.3V給單片機；U2是I2C讀寫模塊 E2PROM，指紋鎖的開關門記錄和密碼等重要信息都保存在其中。R1121N是CMOS工藝電壓調節器，具有很高的電壓輸出精度、很低的輸入電流。

　　圖2 門鎖控制系統的電路原理圖

　　圖3 電機驅動控制原理圖

　　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斷（沒有功耗）。系統具有按有效時空占空比實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，即電路動態過程有功耗，電路靜態時沒有功耗。