指纹锁V2.0 超低待机功耗(仅0.5uA)

理论上两节2000mah入门级18650能让这个指纹锁待机456年…

剩下的0.5uA就是锂电池充电板的待机电流了。

使用方法

先看PCB的正面和背面

注意背面有一排短接引脚，用于选择旋转角度(对于360度舵机来说)

一共5个短接点 0 1 2 3 4
这五个点按照从低到高的二进制来设定角度，下列表格中，数字代表短接，下划线代表不短接，则:

短接引脚组合	角度
0 _ _ _ _	45
_ 1 _ _ _	90
0 1 _ _ _	135
_ _ 2 _ _	180
0 _ 2 _ _	225
_ 1 2 _ _	270
0 1 2 _ _	315

那么最大可旋转角度为 (2^5-1)*45 = 1395度。

PCB中 需要注意以下几点:

其中 指纹传感器排线P1的引脚定义:

排线引脚	目标引脚	备注
1	指纹3.3V
2	指纹Tx
3	指纹Rx
4	指纹GND
5	指纹WAK
6	指纹触摸3.3
7	指纹USB D+
8	指纹USB D-
9	触发按钮P1	非自锁按钮, 建议藏到指纹传感器下方
10	触发按钮P2	这样每次触碰到指纹的时候都会触发

舵机排线P3就是正常的舵机引脚顺序 GND已标出

如果要录入指纹，就先按下P2^0的按钮(也就是正面的S1)，再按下指纹传感器，触发按钮，就能进入录指纹模式。
退出此模式，再长按P2^0按钮就行了。

还有就是:

注意：其中的继电器是3.3V低压继电器！！！

注意：其中的继电器是3.3V低压继电器！！！

注意：其中的继电器是3.3V低压继电器！！！

如果采用上图中的PCB，那么所有元件选型尽量(或者必须)按照下列表格来选择。
元件表

为了降低焊接难度，让更多人都能使用上这个V2.0的设计，我就把所有元件都放到正面了，所以也导致了PCB面积超过了嘉立创的5元打样限制，5张PCB下来可能得30元。
如果想要自己缩小的话，那就自己画PCB。
原理图:

当然了, 上面只是一个截图 原理图源文件在下面
原理图&PCB文件

大致说一下工作原理吧：

1. 指纹按下时，微动开关触发，给单片机和NPN三极管上电，继电器导通。
2. 单片机上电 第一件事就是P1^0输出高电平接管NPN三极管，此时按钮是否导通无所谓了。
3. 然后指纹识别和解锁。
4. 全部工作流程完毕后，P1^0输出低电平，关闭继电器，关闭全部电源。

这样，整个系统在没有指纹按下的时候，所有元件都处在关机状态。

一些细节就是这样设计，如果你指纹一直按着，开关一直导通，那他就永远不会断电，但是这个时候继电器是归单片机管的，可以用来操作继电器进行声音提示。

其实这个用场效应管+STM32来做 会更稳定。

代码部分

#include <reg52.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define LEN 128                                    //可以减少 只要数据包长度低于这个值即可

sbit pwm = P1^1;                                  //PWM信号输出,连舵机黄线
sbit Relay = P1^0;                        //继电器引脚
sbit sw = P2^0;                           //模式开关引脚

//角度选定引脚
sbit angle0 = P2^1;
sbit angle1 = P2^2;
sbit angle2 = P2^3;
sbit angle3 = P2^4;
sbit angle4 = P2^5;

unsigned char count;                              //0.5ms次数标识
unsigned char jd;                                 //角度标识

unsigned char xdata Data_buff[LEN];            //初始化缓存


void delayms(unsigned int i)      //延时
{
    unsigned int j,k;
    for(j=i; j>0; j--)
        for(k=110; k>0; k--);
}

void Time0_Init()                 //定时器0初始化
{
    TH0  = (65536-440)/256;              //1.0851us一个计数周期
    TL0  = (65536-440)%256;              //初始化中断器
    TMOD = 0x01;                  //定时器0工作在方式1
    IE = 0x82;                      //IE=0x82=1000 0010 等价于 EA=1 开总中断  ET0=1 开定时器0中断
    TR0 = 1;                        //开定时器0
}

void Time0_Int() interrupt 1      //中断程序
{
    TH0  = (65536-440)/256;          //1.0851us一个计数周期
    TL0  = (65536-440)%256;          //重新初始化中断器
    if(count< jd)
    {
        pwm = 0;                    //高电平次数小于目标角度，PWM输出高电平（一次高电平输出0.5ms）
        count=(count+1);          //总次数加1
        count=count%40;           //确保总次数始终保持低于40 即保持周期为20ms
    } else {
        pwm = 1;                    //高电平次数大于等于目标角度，PWM输出低电平
        count=(count+1);          //总次数加1
        count=count%40;           //确保总次数始终保持低于40 即保持周期为20ms
    }
}

void UART_Init(void)              //波特率已最高为57600，12T  晶振11.0592MHz
{
    SCON = 0x50;
    TMOD &= 0x0f;
    TMOD = 0x20;
    PCON = 0x80;
    TH1 = 0xFF;
    TL1 = 0xFF;
    ET1 = 0;
    TR1 = 1;
}

//*******************************************
//函数名：Send_Bytes
//功能：发送多个字节
//参数：*c:首地址    len：长度
//指令代码：无
//返回值：  无
//*******************************************
void Send_Bytes(unsigned char *c,unsigned char len)
{
    unsigned char i=0;
    for(i=0; i<len; i++)
    {
        SBUF = *(c+i);
        while(!TI);
        TI = 0;
    }
}

//*******************************************
//函数名：Receive_Bytes
//功能：接收多个字节
//参数：*c:首地址    len：长度
//指令代码：无
//返回值：  无
//*******************************************
char Receive_Bytes(unsigned char *c,unsigned char len)
{
    unsigned char i=0;
    unsigned long time=33000;
    for(i=0; i<len; i++)
    {
        while(!RI && time--)
        {
            if(time==0)
                return -2;
        }
        *(c+i)=SBUF;
        RI=0;
    }
    return 0;
}

//*******************************************
//函数名：PS_GetImage
//功能：从传感器上读入图像存于图像缓冲区
//参数：无
//指令代码：01H
//返回值：有
//*******************************************
char PS_GetImage()
{

    unsigned char *ps2= "\xef\x01\xff\xff\xff\xff\x01\x00\x03\x01\x00\x05";     //指令码

    Send_Bytes(ps2,12);               //发送指令码

    if(Receive_Bytes(Data_buff,12))   //接收应答包
    {
        return -1;
    }

    if(Data_buff[9]==0x00&&Data_buff[11]==0x0a)           //判断确认码是否成功      后面为校验和判断
    {
        return 0;
    }

    return -1;
}

//*******************************************
//函数名：PS_GenChar
//功能：将 ImageBuffer(图像缓冲区) 中的原始图像生成指纹特征文件存于 CharBuffer1 或 CharBuffer2
//参数：BufferID(特征缓冲区号)
//指令代码：02H
//返回值：有
//*******************************************
char PS_GenChar(unsigned char BufferID)
{

    unsigned char *ps1= "\xef\x01\xff\xff\xff\xff\x01\x00\x04\x02\x01\x00\x08";     //存放CharBuffer1的指令码
    unsigned char *ps2= "\xef\x01\xff\xff\xff\xff\x01\x00\x04\x02\x02\x00\x09";     //存放CharBuffer1的指令码
    if(BufferID==0x01)
    {
        Send_Bytes(ps1,13);               //发送指令码
    }
    else
    {
        Send_Bytes(ps2,13);               //发送指令码
    }

    if(Receive_Bytes(Data_buff,12))   //接收应答包
    {
        return -1;
    }

    if(Data_buff[9]==0x00&&Data_buff[11]==0x0a)           //判断确认码是否成功      后面为校验和判断
    {
        return 0;
    }

    return -1;
}

//*******************************************
//函数名：PS_Search
//功能：以 CharBuffer1 或 CharBuffer2 中的特征文件搜索整个或部分指纹库。若搜索到，则返回页码
//参数：BufferID， (StartPage(起始页)，PageNum（页数）)(默认从0到300全局搜索)
//指令代码：04H
//返回值：确认码、页码（ID）
//*******************************************
char PS_Search(unsigned char BufferID)
{

    unsigned char *ps1= "\xef\x01\xff\xff\xff\xff\x01\x00\x08\x04\x01\x00\x00\x01\x2b\x00\x3a";     //存放CharBuffer1的指令码
    unsigned char *ps2= "\xef\x01\xff\xff\xff\xff\x01\x00\x08\x04\x02\x00\x00\x01\x2b\x00\x3b";

    if(BufferID==0x01)
    {
        Send_Bytes(ps1,17);               //发送指令码
    }
    else
    {
        Send_Bytes(ps2,17);               //发送指令码
    }

    if(Receive_Bytes(Data_buff,16))   //接收应答包
    {
        return -1;
    }

    if(Data_buff[9]==0x00)           //判断确认码是否成功
    {
        return 0;
    }

    return -1;
}

//*******************************************
//函数名：ReadAngle
//功能：读取硬件上选定的旋转角度
//参数：无
//返回值：unsigned char类型的数值,单位为45度
//备注: 暂时懒得移植到180度上, 修改自己N年前的代码太折磨人了。
//      也懒得用寄存器连续读取IO了...
//*******************************************
unsigned char ReadAngle()
{
        unsigned char sum;
        unsigned char temp;
    
        //计算角度
        angle0 = 1;
        temp = angle0;
        sum += (1 - temp);
        angle0 = 0;
        
        angle1 = 1;
        temp = angle1;
        sum += (1 - temp)*2;
        angle1 = 0;
        
        angle2 = 1;
        temp = angle2;
        sum += temp*4;
        angle2 = 0;
        
        angle3 = 1;
        temp = angle3;
        sum += (1 - temp)*8;
        angle3 = 0;
        
        angle4 = 1;
        temp = angle4;
        sum += (1 - temp)*16;
        angle4 = 0;
        
        return sum;
}

/********************************************/
//360度舵机
//    0.5ms高电平 -> 最高速度正转 -> jd = 1
//    2.5ms高电平 -> 最高速度反转 -> jd = 5
//
//最高速度时:
//    0.1秒 -> 45度 当然 只是理论上是这样 具体自己调
/********************************************/
void unlock()
{
        unsigned char angle;
        angle = ReadAngle();
        delayms(100);
    Time0_Init();
        count = 0;
        jd = 1;
        delayms(angle*200);
        jd = 3;
        delayms(3000);
        jd = 5;
        delayms(angle*200);
        Relay = 0;
}

/********************************************/
//180度舵机
//    1.0ms高电平 -> 0度
//    2.5ms高电平 -> 180度
/********************************************/
/*
void unlock()
{
    delayms(100);
    Time0_Init();
    count=0;
    jd = 5;
    delayms(3000);
    count=0;
    jd = 2;
    delayms(1000);
    Relay = 0;
}
*/

int main()
{
    char status;
    Relay = 1;
    sw = 1;
    status = sw;
    while (!status)
    {
        delayms(3000);
                sw = 1;
        if(sw == 0)
            Relay = 0;
    }        
        
    RI=0;
    while(1) {
        UART_Init();
        if(PS_GetImage() == 0) {
            if(PS_GenChar(0x01) == 0) {
                if(PS_Search(0x01) == 0) {
                    unlock();
                } else {
                    while(1)
                    {
                        Relay = 0;
                        delayms(300);
                        Relay = 1;
                        delayms(300);
                    }
                }
            } else
                Relay = 0;
        } else
            Relay = 0;
    }
}

外壳部分

这回改进了下指纹传感器，藏了一个小微动开关在指纹传感器下面，每次指纹识别都会触发按钮，也不用每次都特意的额外的按下按钮

然后又给指纹传感器设计了个外壳，方便安装和放置微动开关

侧边的小凹槽是用来安装自锁扎带的，就是这种↓

可以用来帮到门把手之类的地方，实在不行就直接把整个外壳用热熔胶粘到门上

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更新日志

2020-02-15

解决了无法进入录指纹模式的bug 优化了1字节的Rom空间
指纹锁V2.0基本上就要进入过去式了 因为物联网的V3要出了

2020-07-31

好多网友自己手焊都翻车了 然后我就直接做一个PCB文件吧,需要的自己去打样。
不过这个PCB的新特性我还没写相关代码。
因为为了照顾绝大多数小白,我把PCB分为了两个版本,一个版本是单面焊接纯直插原件的,一个是双面全贴片的。
不过为了降低难度,单面全直插的PCB体积超过了嘉立创的10*10cm的优惠限制..可能会贵一点..
上面说的物联网的V3 程序写好了,一直懒得焊电路调试…

2020-08-17

还是好多人来问。。于是我就重写了一遍文档。
以后打死也不碰这个坑爹51了。

Video

emmm暂时还没上传 先别急蛤。

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外壳设计图
PCB文件