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一個新型超低功耗指紋鎖控制系統(tǒng)
作者:xinshiqz | 時間:2010-12-18 00:00:00
1 引言
  隨著制鎖技術(shù)的不斷發(fā)展,電子鎖已經(jīng)逐漸廣泛地應(yīng)用到一些高科技和高檔的場合,指紋鎖的應(yīng)用更是如此,但功耗的降低又是一個新的挑戰(zhàn)。本文介紹的是一套超低功耗,簡單易用,功能齊全,價格低廉的指紋鎖系統(tǒng),特別適合用在各種低功耗要求的場合。

2 系統(tǒng)特點介紹


  (1)超低功耗,睡眠時電流小于15uA。
  (2)指紋分兩級,管理員指紋和普通用戶指紋,所有指紋都可以,管理員指紋可以添加或刪除普通用戶指紋。
  (3)管理員指紋可以臨時禁止普通用戶指紋,也可以解除禁止。
  (4)按下復(fù)位按鍵2秒鐘就可以清除所有指紋,之后第一個錄入的就是管理員指紋。
  (5)操作簡單方便,只要按下指紋就可以進(jìn)行指紋比對和,對所有的操作都有提示音提示。
  (6)可錄入512個指紋(要視乎指紋模塊的內(nèi)存大小而定)。
  (7)當(dāng)電池電量不足時,系統(tǒng)有提示燈提示用戶換電池。
  (8)一段時間沒有操作系統(tǒng)自動關(guān)機進(jìn)入睡眠狀態(tài)。
  (9)可通過一個開關(guān)設(shè)置后隔一段時間自動關(guān)鎖還是手動關(guān)鎖。
  (10)系統(tǒng)會自動把損壞后短路的按鍵掉,使其它按鍵的操作免受影響。


3 硬件介紹



  這里使用的串行通信的指紋模塊是上海一維科技的MRB200指紋模塊,在指紋模塊掃描板下面有一個輕觸開關(guān)來感知手指的按下。由于單片機的IO腳不夠用,利用了一片串并轉(zhuǎn)換芯片74HC595擴展輸出口來驅(qū)動、關(guān)鎖、蜂鳴、指紋模塊的睡眠喚醒和指示燈等。

  另外值得一提的是,由于MSP430F1121僅有的一個串口已經(jīng)接了74HC595,與指紋模塊的通信就只能利用兩只普通的IO腳軟件模擬串口來完成了。系統(tǒng)的硬件框圖如圖1所示。

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  美國TI公司設(shè)計生產(chǎn)的MSP430系列芯片是專門為電池供電的低功耗系統(tǒng)設(shè)計的16位RISC結(jié)構(gòu)的單片機,可以最大程度地延長電池的壽命。它的指令周期最小為125ns,工作電壓范圍由1.8V到3.6V,在工作電壓為2.2V,主頻為1MHz的情況下的工作電流是160uA,有5種省電模式,從睡眠狀態(tài)到喚醒狀態(tài)只需6us。

  本系統(tǒng)是專為電池供電而設(shè)計,使用了低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)作為電源,它的靜態(tài)耗費只有2 uA~3uA,再加上系統(tǒng)睡眠時電流小于15uA,保證了在使用4節(jié)5號電池供電正常使用的情況下系統(tǒng)可正常工作3個月以上。


4 軟件設(shè)計


  由于本系統(tǒng)要做成低功耗,所以系統(tǒng)在沒人使用的時候是處于睡眠狀態(tài),以達(dá)到省電的目的,一旦有人按下指紋或者按下按鍵,系統(tǒng)就被喚醒完成相應(yīng)的操作。

  要使系統(tǒng)省電,軟件的設(shè)計關(guān)鍵是要根據(jù)MSP430F112l硬件上所特有的一些跟省電有關(guān)的特性來設(shè)計,才能充分發(fā)揮這款芯片的低功耗特性。比如,要選擇好適當(dāng)?shù)乃吣J?;在進(jìn)入睡眠模式之前要確保關(guān)閉所有有可能漏電流的端口;端口要使用的時候才打開,使用完就馬上關(guān)閉等等。由于MSP430系列芯片的每個IO引腳都可以作為中斷源觸發(fā)中斷,所以主要的操作都是放在按鍵中斷程序里面完成,而主程序主要是完成一些端口設(shè)置、定時器設(shè)置等等的操作,主程序的流程圖如圖2所示。

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每次有按鍵按下產(chǎn)生按鍵中斷進(jìn)入按鍵中斷程序,系統(tǒng)首先檢查是否有損壞短路的按鍵,然后判斷此次按鍵中斷是否干擾造成,如果是就直接返回睡眠狀態(tài),接下來就是清按鍵中斷標(biāo)志和禁止按鍵中斷,這一步非常重要,不然就會造成一些混亂。
然后就把鍵值取下來,等晶振生效以后就設(shè)置端口和定時器,接著檢查電池電量,再接著就是根據(jù)鍵值來進(jìn)行不同的操作。
這里要注意,由于指紋模塊的功耗比較大,所以要用到的時候才打開它,用完就馬上關(guān)閉。如果操作完成或者一段時間沒有操作,系統(tǒng)就自動關(guān)閉需要關(guān)閉的端口和打開按鍵中斷,最后中斷返回進(jìn)入睡眠狀態(tài)。中斷程序流程圖如圖3所示。


5 結(jié)語


  本指紋鎖控制系統(tǒng)具有超低功耗、體積小、可靠、結(jié)構(gòu)簡單和使用方便等特點,非常適合應(yīng)用于只有電池供電場合。本系統(tǒng)已經(jīng)交付給廠家試用,得到廠家的好評。