Проект биометрического замка на основе микроконтроллера 51-серии (STC89C52) и модуля распознавания отпечатков пальцев (AS608), который может быть установлен на большинство дверей без конфликтов. Описание файлов (папок):1. Board_Layout: содержит один файл . rst, который является схемой распила платы и должен быть открыт с помощью программы Lochmaster. Читатели могут использовать эту схему для пайки платы. Если у вас нет программы Lochmaster, вы можете просмотреть два других PDF-файла. 2. datasheet: содержит два PDF-файла и одну папку. L298N — это микросхема для управления двигателем, которая увеличивает способность микроконтроллера управлять током, обеспечивая достаточное количество тока для шагового двигателя; STC89C52 — микроконтроллер, произведенный компанией Hongji Technology, который используется в качестве основного микроконтроллера в проекте; папка AS608datasheet содержит два PDF-файла, описывающих методы связи модуля AS608 с микроконтроллером. 3. images: это мои первые изображения реального устройства, схема которого не совпадает с схемой в папке Board_Layout, но может использоваться в качестве примера. 4. keil_project: это проект программного обеспечения для биометрического замка, разработанный с помощью программы Keil uVision3 и сжатый в формате zip. 5. manifest: это список компонентов, необходимых для сборки всего устройства, написанный в формате Excel (. xlsx). 6. schematic: файл *.ms12 был создан с помощью программы Multisim и представляет собой схему принципиальной схемы (из-за отсутствия элементов для модуля распознавания отпечатков пальцев в Multisim, симуляция временно недоступна, но может использоваться для руководства пайкой платы). Если у вас нет программы Multisim, вы можете просмотреть другой файл *. PNG. Файл *. DSN был создан с помощью программы Proteus ISIS и представляет собой схему для симуляции L298N, которая может использоваться в качестве примера.

src: содержит исходный код на языке C (fingerprint_lock.c), резервную копию исходного кода (SourceCode.txt) и скомпилированный файл в формате hex (FingerprintLock.hex). Инструкция по использованию:Основное лакированное жидкокристаллическое (ЖК) меню содержит три функции: поиск по отпечатку пальца (search finger), добавление (add), удаление (delete) всех отпечатков пальцев. Звездочка указывает на текущую выбранную функцию.

Микроконтроллер P2 порт подключен к трем кнопочным переключателям: KEY_DOWN=P2^4, KEY_OK=P2^2, KEY_CANCEL=P2^0.

1. Добавление отпечатка пальца: нажмите кнопку KEY_DOWN, чтобы переместить звездочку перед "Добавление". Нажмите кнопку KEY_OK, чтобы отобразить ID номер, в который будет сохранен отпечаток пальца. Если вы хотите использовать этот ID номер, нажмите кнопку KEY_OK. В противном случае нажмите кнопку KEY_DOWN для переключения ID номера, затем нажмите кнопку KEY_OK. После этого вы можете поместить палец в окно считывания отпечатка пальца, и отпечаток будет считан дважды. При успешном считывании каждый раз звуковой сигнал прозвучит один раз. После успешного считывания дважды ID номер автоматически переключится на следующий. Вы можете продолжить добавление отпечатков пальцев или нажать кнопку KEY_CANCEL для отмены.2. Поиск отпечатка пальца: для выполнения операции открытия замка нажмите кнопку KEY_OK (для возможности управления снаружи, модуль считывания отпечатков пальцев имеет дополнительную кнопку, которая соединена с кнопкой KEY_OK внутри двери). Поместите палец в окно считывания отпечатка пальца. Если отпечаток пальца успешно распознан, микроконтроллер запустит мотор для открытия замка, и звуковой сигнал прозвучит один раз. Если отпечаток пальца не распознан, звуковой сигнал прозвучит три раза. Вы можете убрать палец и снова поместить его, и он будет автоматически распознан.3. Удаление отпечатка пальца: нажмите кнопку KEY_DOWN, чтобы переместить звездочку перед "delete". Нажмите кнопку KEY_OK, чтобы отобразить запрос на выполнение операции удаления. Нажмите кнопку KEY_OK для подтверждения удаления, или нажмите кнопку KEY_CANCEL для отмены.

Дополнительно:

1. Если в текущем модуле отпечатков пальцев хранится хотя бы один отпечаток, вы будете требовать "владельца" для подтверждения при выполнении операций добавления или удаления отпечатков пальцев. Например, я уже добавил один отпечаток пальца с ID номером 000, и теперь хочу добавить еще один отпечаток пальца. Для этого нужно нажать кнопку KEY_DOWN, переместить звездочку перед "Add", затем нажать кнопку KEY_OK. В этот момент потребуется подтверждение отпечатка пальца. Я должен поместить отпечаток пальца с ID номером 000 в модуль отпечатков пальцев. Если отпечаток пальца успешно распознан, можно продолжить добавление отпечатков пальцев.

2. В любой момент выполнения операции вы можете нажать кнопку KEY_CANCEL для возврата в основное меню.

3. Эта схема управления проста в использовании, но для полного понимания всех операций рекомендуется изучить исходный код. Для создания системы с использованием схемы с биометрическим замком следуйте следующим шагам:1. На основе материалов в папке Board_Layout, используя схему schematic и изображения images, соберите печатную плату. Она будет служить управляющей частью всего устройства.

4. Используйте программу stc-isp для загрузки файла *.hex в микроконтроллер (или вы можете открыть проект keil_project в keil uvision3, или использовать исходный код для создания и компиляции проекта, чтобы получить файл *.hex). В зависимости от структуры различных замков, время открытия и закрытия замка может отличаться, поэтому вам может потребоваться настроить соответствующие параметры в исходном коде, что подробно описано в комментариях к коду).

5. Подключите модуль AS608 к соответствующим пинам микроконтроллера, а выходные пины драйвера L298N подключите к шаговым двигателям. Шаговые двигатели через тросик открывают дверную ручку.Дополнительно:

6. При загрузке программы подключите только пины VCC, GND, TX и RX.

7. Для модуля AS608 подключите VCC к 3.3V, GND к общему заземлению микроконтроллера, TX модуля AS608 к RX микроконтроллера, а RX модуля AS608 к TX микроконтроллера. Дополнительные пояснения:

8. Защитное стекло LCD1602 жидкокристаллического дисплея потребляет значительное количество энергии. Поэтому между пинами питания подсветки добавлены переключатели для управления включением и выключением подсветки. Однако я настоятельно рекомендую установить по умолчанию состояние выключенного.

9. В данном проекте питание осуществляется за счет использования литий-ионных батарей для питания электронной системы, а также через зарядное устройство для зарядки батареи. Это означает, что батарея находится в режиме одновременного заряда и разряда. Это позволяет гарантировать, что электронный замок будет работать некоторое время даже при отсутствии питания от домашней электросети. Если вы считаете, что вероятность такого сценария крайне мала и хотите снизить затраты на производство, вы можете не использовать литий-ионные батареи и вместо этого подключить зарядное устройство через DC-интерфейс напрямую к электронной системе.

10. Обычные электродвигатели имеют ограниченную способность выдавать момент силы.В данном проекте используется редукторный двигатель, который увеличивает момент силы, а также на механический замок прикреплен рычаг для уменьшения усилия. Между ними используется мягкая связь в виде веревки. В реальных условиях можно настроить систему в зависимости от способа открытия механического замка и его сложности.

По результатам использования, электронная система работает нормально в большинстве случаев, но иногда из-за проблем с контактами замок не может быть открыт. Поэтому рекомендуется не полагаться полностью на электронный замок и всегда иметь при себе ключ (хотя в большинстве случаев его использование не требуется). Из-за способа реализации проекта, функции механического замка не были затронуты.

Основное преимущество использования отпечатков пальцев для разблокировки — это удобство, но это также снижает безопасность (если кто-то попытается взломать, ему достаточно взломать либо механический замок, либо электронный замок). По данным из руководства пользователя для модуля отпечатков пальцев, вероятность ошибочного срабатывания составляет менее 0.001%, а вероятность ошибки при распознавании составляет менее 1%, что считается допустимым. Однако при реальных тестах было обнаружено, что вероятность ошибки при распознавании превышает 1%.Причиной может быть то, что при регистрации отпечатков пальцев для каждого ID было сделано только два снимка, что влияет на распознавание при повторном использовании из-за различных углов, силы и мест расположения. Решением может быть регистрация нескольких ID на один отпечаток пальца (модуль AS608 может хранить до 300 отпечатков пальцев), при этом каждый ID регистрируется с различными углами, силами и местами. Это позволит максимально использовать информацию от отпечатков пальцев. Если реальная вероятность ошибки при распознавании составляет 10%, а вы зарегистрируете один и тот же отпечаток пальца 10 раз, и предположите, что каждая попытка распознавания является независимой, вероятность ошибки при распознавании уменьшится до одного из миллиардов, что является крайне малой вероятностью. Однако, если ваш отпечаток пальца поврежден (например, намок), то ошибки при распознавании не будут считаться ошибками при распознавании, а попытки распознавания будут неудачными.