摘要：隨著實(shí)驗(yàn)室面向更多的人開(kāi)放，使用者往往由于操作過(guò)程中的失誤導(dǎo)致儀器損傷，但因缺乏有效的管理方法，很難找到確定的責(zé)任人。因此，我們必須尋求高保障的管理方法。指紋識(shí)別作為一種生物鑒別技術(shù)，為我們提供了一種快捷可行的方法，以此為基礎(chǔ)的儀器開(kāi)關(guān)可以解決上述問(wèn)題。

該設(shè)計(jì)分兩大部分指紋識(shí)別開(kāi)關(guān)管理及操作信息的傳輸。指紋模塊的管理以及STC89C58RD+加為控制芯片，通過(guò)C語(yǔ)言編程對(duì)指紋的添加、刪除、識(shí)別以及對(duì)已存指紋數(shù)目的查詢。操作信息的傳輸以ARM9為基礎(chǔ)，搭建LINUX平臺(tái)，利用網(wǎng)絡(luò)通信將操作信息實(shí)時(shí)傳入服務(wù)器，兩者結(jié)合可以確保儀器使用者為專業(yè)授權(quán)人員，并對(duì)儀器的使用情況安全性能等方面進(jìn)行詳細(xì)記錄。

關(guān)鍵詞：指紋識(shí)別；開(kāi)關(guān)；通信；ARM

引言

本課題所研究的指紋開(kāi)關(guān)以單片機(jī)和ARM聯(lián)合控制實(shí)現(xiàn)對(duì)指紋模塊的管理以及操作信息傳輸，將它安裝到儀器的關(guān)鍵部件中，可以對(duì)儀器的使用人員范圍進(jìn)行確定，確保只有進(jìn)行過(guò)專業(yè)指導(dǎo)的人員才能夠使用儀器。

一、 總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以下系統(tǒng)下層以STC89C58RD+為主控芯片，由功能鍵模塊、開(kāi)關(guān)指示模塊、指紋模塊、指紋采集頭構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)指紋的采集與管理，包括指紋的添加刪除識(shí)別等功能。

系統(tǒng)上層以ARM板為核心，并與服務(wù)器軟件模擬相連，完成操作信息的傳輸。

二、 指紋模塊相關(guān)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)流程圖如下所示。

三、 操作信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸

（1）ARM與單片機(jī)通信電路

本設(shè)計(jì)中所選用的stc89C592d型單片機(jī)只有一個(gè)串口，該窗口需要與指紋模塊的上位機(jī)分別通信。為了控制串口通信的對(duì)象選用雙4選1模擬開(kāi)關(guān)和CD4052來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（2）LINUX平臺(tái)的搭建

在虛擬機(jī)環(huán)境下為L(zhǎng)INUX系統(tǒng)創(chuàng)建所需的軟硬件配置后，通過(guò)虛擬光驅(qū)完成整個(gè)開(kāi)發(fā)環(huán)境的安裝。

①編譯開(kāi)發(fā)板的linux內(nèi)核映像文件zlmage。

開(kāi)發(fā)環(huán)境安裝完畢后進(jìn)入linux內(nèi)核目錄，編譯內(nèi)核映像文件zlmage。

鍵入下列命令：CD/HHARM2410/kernel Make dep Makezlmage

②TFTP服務(wù)與NFS服務(wù)的配置

TFTP服務(wù)配置：在宿主機(jī)上執(zhí)行setup，選擇system services將其中的tftp一下選中，退出setup，執(zhí)行命令service xinetd restart以啟動(dòng)tftp服務(wù)即可。

NFS服務(wù)配置：執(zhí)行setup，選中 system services回車進(jìn)入系統(tǒng)服務(wù)選項(xiàng)菜單。在其中選中nfs，然后退出setup界面。

（3）數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計(jì)

①數(shù)據(jù)打包方式：在ARM目標(biāo)板接收到單片機(jī)發(fā)來(lái)的操作信息后，立即讀取該配置文件的時(shí)間信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)打包。

表中狀態(tài)位有01和00兩種情況，01表示開(kāi)啟開(kāi)關(guān)，00表示用戶關(guān)閉開(kāi)關(guān)。當(dāng)用戶開(kāi)啟開(kāi)關(guān)時(shí)，關(guān)機(jī)時(shí)間全部為零。當(dāng)用戶關(guān)閉開(kāi)關(guān)0，開(kāi)機(jī)時(shí)間為顯示最近一次與之對(duì)應(yīng)的開(kāi)機(jī)時(shí)間。

②socket網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信：首先需要通過(guò)socket函數(shù)創(chuàng)建連接，并對(duì)還是socket_n結(jié)構(gòu)進(jìn)行初始化，已保存所建立的socket信息。然后調(diào)用connect函數(shù)主動(dòng)向服務(wù)器發(fā)起連接請(qǐng)求，連接成功后網(wǎng)絡(luò)通信基本建成，可以與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

③上位機(jī)程序設(shè)計(jì)：本課題中ARM主要承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)通信的功能。

四、系統(tǒng)測(cè)試

測(cè)試條件：二極管模擬開(kāi)關(guān)，軟件模擬服務(wù)器。

系統(tǒng)測(cè)試時(shí)PCB板上的add第一艦隊(duì)?wèi)?yīng)添加功能；ask鍵對(duì)應(yīng)查詢功能；shibie鍵對(duì)應(yīng)識(shí)別功能，del對(duì)應(yīng)刪除功能，經(jīng)測(cè)試這些功能均正常。

在已識(shí)別用戶對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作時(shí)，上位機(jī)及時(shí)將用戶的用戶號(hào)，操作開(kāi)關(guān)的時(shí)間、對(duì)應(yīng)儀器編號(hào)等信息打包發(fā)送到服務(wù)器上，經(jīng)測(cè)試該功能正常。

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作者簡(jiǎn)介：李大朋（1985—），男，漢族，吉林省白山市人，講師，工學(xué)碩士，研究方向：機(jī)電控制。

（作者單位：四川航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院）