作者: 赵晓玲 (辽宁机电职业技术学院，辽宁 丹东118002)
出处: 国外电子元器件
  
1 引 言
近几年来单片机技术飞速发展，各种新型号的单片机层出不穷，在家电、控制、仪表等领域起到了举足轻重的作用。MSP430是一款具有超低功耗、丰富的片内外围模块、软件对硬件灵活控制等特点的单片机，特别适用于由电池供电的应用。本文介绍了一种以MPS430单片机为控制核心的指纹保险柜的工作原理，重点讨论实现指纹保险柜功能的软件设计。

2 指纹保险柜的工作原理

指纹保险柜不用钥匙或密码，仅凭指纹实现保险柜的安全控制。指纹保险柜的原理图如图1所示。

图l中的"控制电路"部分为指纹门锁的控制中心。它从"指纹比对模块"部分取得指纹比对的结果数据，如指纹比对成功，"控制电路"向机械锁芯中的"动作部分"发出开锁的信号。同时监测动作的执行情况与锁的开／关状态。
                                                              

除此以外，"控制电路"还可控制"指纹比对模块"部分进行指纹录入／删除，并对整个电路的工作状态进行管理控制，对错误进行报警等。

本指纹保险柜具有机械自动触发、锁定功能。一旦门被打开，就关断控制电路，其余工作交予机械部分管理。

3 系统软件设计
3.1 系统分析
系统分析是整个程序设计工作的基点，应根据系统功能进行结构化设计，即将整个程序分为若干个模块，通过主程序将各个模块有机地组织起来。指纹保险柜的系统程序主要由主程序、按键模块、控制模块、显示模块、计时模块和串口通讯模块组成。

下面以按键模块为例，分析该模块详细设计过程。
本指纹保险柜控制电路可存储30个指纹数据，其中包含1个管理者和29个普通用户的指纹数据。它们之间的管理关系为0号管理者管理普通用户群。0号管理者的指纹数据存储于固定的位置00，其他位置为普通用户位置。按键模块分为按键查询和按键管理两部分。

1)按键查询。保险柜具有4个按键，其中，上电键用于为系统加电；录入键用于控制电路执行录入指纹的功能，即将指纹以数据形式存入保险柜中：删除键用于控制电路执行删除数据指纹的功能：而全清键用于使控制电路执行删除全部数据指纹的功能。本模块应判断是否有按键按下，并判断出是哪一个按键按下。

2)按键管理。根据按键查询程序获得的按键值进行相应的动作处理。按下上电键时，蜂鸣器发出一声短促的鸣叫，表示系统已经加电的绿色电源指示灯亮。按下录入键时，窗口内的绿灯亮，表示处于录入数据指纹状态。正常情况下，一个指纹录入时应该划过取指器3次，每次划过后，绿色灯闪动一次，蜂鸣器鸣响一声。成功划过取指器3次后，绿色发光管闪亮，蜂鸣器长鸣一声，表示该指纹已经录入到指纹锁内。当用户手指划过取指器的速度过快、过慢或手指对窗口的压力不够时，蜂鸣器发出2声短鸣，表示此次手指划动不合格，不予记录，应该重新划动。超时无操作，指纹保险柜会自动断电。按下删除键时，窗口内的绿色与红色灯同时亮，表示进入删除数据指纹状态。然后输入要删除的指纹，比对通过后，红色灯熄灭，蜂鸣器鸣响一声，表示此时该指纹已经从指纹锁内删除。按下全清键不动，3秒钟后蜂鸣器发出一声长鸣，继续按全清键，直到发出3声长鸣，表示锁内存储的指纹已被全部清空。

3.2 软件流程
对于复杂系统的程序设计，应在系统分析基础上用直观、易懂的流程图表示程序结构的设计。按键管理模块的流程图如图2所示，其中指纹录入子模块的流程图如图3所示。
                                                              

3.3 源程序
本系统的开发软件采用IRA公司的IAR Em-bedded Workbench集成开发环境，它可以编辑、汇编和编译汇编语言和C语言源文件，并且其汇编语言和C语言具有相同格式的头文件．给开发带来了很大的灵活性。C语言具有编程简单、可移植等优点。下面为按键管理模块中的部分代码。
函数名：managen_key(unsigned char key_flag)
功 能：按键管理
说 明：
调 用：baojing_beii()，send_comm_Uasrt0()
入口参数：uart_buf[]，key_flag，template_number，key
返回值：无

void managen_key(unsigned char key_flag)
{
  unsigned int j;
  unsigned char i;
  uart_r_num=0x0;
  uart_r_flag=0x0;
  j = 60000;            //延时
  do(j--);
  while(j !=0);
  switch(key_flag)   //根据按键返回值进行不同的处理
   {
     ...                  //其它按键的处理过程
     case 0x5:            //按键为全清键
        {
         LIGHT_OUT |= RED_LIGHT;
         if(send_comm_Uasrt0(0x24,key-1)==0x1)//如果存储的指纹被清空
             {
                key=0x0;         //设置数码管显示值"00"
                init_led();         //调用初始化LED程序
                led_num(key); //调用LED显示转换程序
                tmeer_flash = 0x01; //调用启动定时程序使LED闪烁"00"
                Timeer();
                baojing_beii(0x1,0x10);//调用报警程序启动蜂响器
              }
        LIGHT_OUT &= ~RED_LIGHT;
        break;
        }
   }
}