孫盼 高麗華

摘要：介紹了一種基于STC89C52單片機(jī)的實驗室鑰匙管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過指紋可以實現(xiàn)實驗室鑰匙的存取、實驗室負(fù)責(zé)人的統(tǒng)一管理等功能，從而解決了實驗室鑰匙丟失、無法跟蹤等問題。最后通過實驗證明了該方案的可行性。

Abstract： This paper introduces a laboratory key management system based on STC89C52 microcontroller. The system can realize functions such as access to the laboratory key and unified management of the person in charge of the laboratory through fingerprints， thereby solving the problems of the laboratory key being lost and unable to be tracked. Finally， experiments have proved the feasibility of the scheme.

關(guān)鍵詞：AT89C52;鑰匙管理系統(tǒng);指紋

Key words： AT89C52;key management system;fingerprint

中圖分類號：TP391.41 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）30-0218-03

0 ?引言

目前實驗室的鑰匙是通過鑰匙盤進(jìn)行存儲，借還隨意，因而經(jīng)常出現(xiàn)實驗室鑰匙丟失的問題，同時也增加了實驗室的安全風(fēng)險。本課題希望設(shè)計一個實驗室鑰匙管理系統(tǒng)，實驗室管理員通過指紋完成鑰匙的存?。合到y(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，將實驗室管理員的指紋及其所負(fù)責(zé)的房間號提前存儲在控制系統(tǒng)中，當(dāng)錄入的指紋和房間號與系統(tǒng)中的指紋和房間號匹配時鎖打開，管理員完成鑰匙的存取，從而保證了鑰匙存取的一致性、可追溯性及其安全性。

1 ?系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，主要由單片機(jī)及其最小系統(tǒng)、指紋輸入模塊、報警模塊、顯示模塊、鎖控模塊、矩陣鍵盤模塊及其存儲模塊等部分組成。單片機(jī)作為整個系統(tǒng)的控制中心，接收矩陣鍵盤和指紋模塊的信號，管理用戶信息，控制鎖控單元實現(xiàn)開鎖等功能;矩陣鍵盤模塊用于輸入實驗室管理員的編號和負(fù)責(zé)的實驗室編號;指紋識別模塊通過管理員方式進(jìn)行添加和刪除指紋信息;管理員密碼等信息保存在存儲單元;同時增加了液晶顯示單元實時顯示操作內(nèi)容與提示信息。

2 ?系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 AS608指紋模塊

本課題采用AS608指紋識別模塊，用于錄入和存儲實驗室負(fù)責(zé)人的指紋信息。其內(nèi)有高速DSP處理單元，與主機(jī)之間通過串行通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。

①硬件連接AS608模塊通過串行通訊接口，可直接與單片機(jī)進(jìn)行互聯(lián)。其中，模塊數(shù)據(jù)發(fā)送腳引腳連接到STC89C52的P3.0，模塊數(shù)據(jù)接收引腳連接到STC89C52的P3.1實現(xiàn)串行通訊，系統(tǒng)硬件連接如圖2所示。

②指紋處理。AS608指紋識別模塊功能齊全，可以實現(xiàn)指紋的采集、存儲、搜尋以及與單片機(jī)進(jìn)行串行通訊。當(dāng)需要錄入實驗室負(fù)責(zé)人信息時，單片機(jī)發(fā)送指令控制指紋模塊完成實驗室負(fù)責(zé)人的指紋信息采集，并將指紋信息對應(yīng)的工號、房間號等對應(yīng)信息進(jìn)行統(tǒng)一存儲;當(dāng)需要刪除實驗室負(fù)責(zé)人信息時，指紋模塊根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的指令搜尋匹配指紋信息，搜尋到則刪除用戶信息。指紋模塊與單片機(jī)之間指令、數(shù)據(jù)的交互都采用數(shù)據(jù)包的形式進(jìn)行，具體格式如表1所示。

2.2 矩陣鍵盤輸入

為了減少I/O口的占用，本系統(tǒng)采用矩陣式鍵盤向單片機(jī)輸入數(shù)字信息。矩陣鍵盤所有鍵排列成矩陣形式，每條水平線和垂直線在交叉處通過一個按鍵加以連接，因此一個端口可以構(gòu)成16個按鍵，線數(shù)越多，能外接的按鍵數(shù)也越多。相比于獨(dú)立鍵盤，增加了程序算法的難度，但是節(jié)約了單片機(jī)I/O口的使用。本課題中通過矩陣鍵盤可以輸入鑰匙管理柜管理員的管理密碼、實驗室負(fù)責(zé)人的工號及其負(fù)責(zé)的房間號，其連接方式及功能如圖3所示。

2.3 LCD12864顯示模塊

本課題采用LCD12864圖形點(diǎn)陣液晶顯示器顯示。它主要由行驅(qū)動器/列驅(qū)動器及128*64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成，可以完成圖形顯示，也可以顯示16*16點(diǎn)陣漢字或者顯示8*16點(diǎn)陣ASCII碼。點(diǎn)陣信息以二進(jìn)制碼標(biāo)識，并被存儲在顯示數(shù)據(jù)單元的存儲元件中，通過對存儲單元中的點(diǎn)陣信息編程就可以獲取需要的圖形和文字，方便靈活。

3 ?系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 界面顯示設(shè)計

鑰匙管理柜界面分為兩種模式：存取模式和管理模式。鑰匙管理柜在通常顯示下可以進(jìn)行鑰匙的存取功能;當(dāng)用戶需要對用戶信息進(jìn)行管理時，需要輸入管理員密碼才能進(jìn)入管理界面;當(dāng)進(jìn)入管理模式下，可以對用戶的信息進(jìn)行處理，具體如圖4所示。

3.2 管理模式

實驗室鑰匙管理員需要通過管理員密碼進(jìn)入管理模式下才能進(jìn)行指紋的添加、刪除和密碼的修改。每個實驗室由專職人員負(fù)責(zé)，為了保證鑰匙存取與實驗室負(fù)責(zé)人的一致性：

指紋錄入時需要輸入房間號、負(fù)責(zé)人工號和指紋;

指紋刪除時需要輸入房間號、負(fù)責(zé)人工號和指紋，并在系統(tǒng)中尋找匹配的信息，能匹配到則刪除，否則報警。（圖5）

3.3 開鎖單元流程

實驗室負(fù)責(zé)人需要存取鑰匙時錄入指紋，系統(tǒng)會根據(jù)輸入的工號和錄入的指紋匹配房間號，并將對應(yīng)房間號的鎖打開。（圖6）

3.4 矩陣鍵盤輸入流程

矩陣鍵盤用于輸入管理人員的密碼、實驗室負(fù)責(zé)人的工號及房間號;系統(tǒng)采用循環(huán)掃描模式，并增加了延時防抖功能來消除按鍵的誤操作;房間號和實驗室負(fù)責(zé)人工號支持的最大位數(shù)為3位。（圖7）

4 ?實驗結(jié)果

本文使用STC89C52單片機(jī)、AS608指紋識別模塊和LCD12864顯示等模塊，配合矩陣鍵盤、告警單元，實現(xiàn)了實驗室鑰匙管理系統(tǒng)的設(shè)計。實驗證明，此方案可行并且可靠，可用于學(xué)校實驗室鑰匙的管理功能，具有較高的實用價值。

參考文獻(xiàn)：

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基金項目：2019江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目（201912920032Y）。

作者簡介：孫盼（1997-），男，安徽阜陽人，南京科技職業(yè)學(xué)院，機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè);高麗華（1981-），女，山東曲阜人，工學(xué)碩士，講師，主要研究方向為機(jī)電控制技術(shù)。