如何將指紋傳感器與PIC微控制器連接

幾年前我們?cè)诳苹秒娪爸锌吹降闹讣y傳感器，現(xiàn)在變得非常普遍，用于驗(yàn)證一個(gè)人出于各種目的的身份。目前，我們?cè)谌粘Ｉ钪须S處可見基于指紋的系統(tǒng)，例如辦公室考勤，銀行員工驗(yàn)證，自動(dòng)取款機(jī)中的現(xiàn)金提取或存款，政府辦公室的身份驗(yàn)證等。我們已經(jīng)將其與Arduino和Raspberry Pi接口，今天我們將指紋傳感器與PIC微控制器連接。

必需組件

PIC16f877A 微控制器

指紋模塊

按鈕或鍵盤

16x2 液晶顯示器

10k鍋

18.432000 MHz 晶體振蕩器

面包板或印刷電路板（從JLCPCB訂購(gòu)）

跳線

指示燈（可選）

電阻 150 歐姆 -1 k 歐姆（可選）

5v 電源

電路圖及說(shuō)明

在這個(gè)PIC微控制器指紋傳感器接口項(xiàng)目中，我們使用了4個(gè)按鈕：這些按鈕用于多功能。密鑰 1用于在系統(tǒng)中存儲(chǔ)或刪除指紋時(shí)匹配指紋和遞增指紋 ID。密鑰 2用于注冊(cè)新指紋以及在系統(tǒng)中存儲(chǔ)或刪除指紋時(shí)遞減指紋 ID。鍵 3 用于從系統(tǒng)中刪除存儲(chǔ)的手指，鍵 4 用于確定。LED用于指示檢測(cè)到或匹配指紋。在這里，我們使用了適用于UART的指紋模塊。因此，在這里，我們將此指紋模塊與PIC微控制器連接，其默認(rèn)波特率為57600。

因此，首先，我們需要進(jìn)行所有必需的連接，如下面的電路圖所示。連接很簡(jiǎn)單，我們剛剛將指紋模塊連接到PIC微控制器的UART。16x2 LCD 用于顯示所有消息。10k電位器也與LCD一起使用，以控制其對(duì)比度。16x2 LCD 數(shù)據(jù)引腳是連接的 PORTA 引腳。LCD 的 d4、d5、d6 和 d7 引腳分別與 PIC 微控制器的引腳 RA0、RA1、RA2 和 RA3 連接。四個(gè)按鈕（或鍵盤）連接到 PORTD 的引腳 RD0、RD1、RD2 和 RD，LED 也連接到端口 PORTC 的引腳 RC3。在這里，我們使用了一個(gè)18.432000 MHz的外部晶體振蕩器來(lái)為微控制器提供時(shí)鐘。

帶PIC微控制器的指紋傳感器的操作

該項(xiàng)目的操作很簡(jiǎn)單，只需在PIC編程器或刻錄機(jī)（PIckit2或Pickit3或其他）的幫助下，將從源代碼生成的十六進(jìn)制文件上傳到PIC微控制器中，然后您將通過LCD看到一些介紹消息，然后要求用戶輸入操作選項(xiàng)。要匹配指紋，用戶需要按鍵1，然后LCD將要求將手指放在指紋傳感器上?，F(xiàn)在，通過將手指放在指紋模塊上，我們可以檢查我們的指紋是否已存儲(chǔ)。如果您的指紋已存儲(chǔ)，則LCD將顯示帶有類似指紋的“ID：2”存儲(chǔ)ID的消息，否則將顯示“未找到”。

現(xiàn)在要注冊(cè)指紋，用戶需要按注冊(cè)按鈕或鍵 2 并按照 LCD 屏幕上的說(shuō)明消息進(jìn)行操作。

如果用戶想要?jiǎng)h除任何指紋，則用戶需要按刪除按鈕或鍵3。之后，LCD將詢問要?jiǎng)h除的指紋的ID。現(xiàn)在，通過使用遞增按鈕或鍵1（匹配按鈕或鍵1）和遞減按鈕或鍵2（注冊(cè)按鈕或鍵2）進(jìn)行遞增和遞減，用戶可以選擇保存的指紋的ID，然后按確定按鈕刪除該指紋。

指紋接口 注意：這個(gè)項(xiàng)目的程序?qū)τ诔鯇W(xué)者來(lái)說(shuō)有點(diǎn)復(fù)雜。但其簡(jiǎn)單的接口代碼是利用讀取r305指紋模塊數(shù)據(jù)表制作的。該指紋模塊的所有功能說(shuō)明都在數(shù)據(jù)表中給出。

在這里，我們使用幀格式與指紋模塊通信。每當(dāng)我們向指紋模塊發(fā)送命令或數(shù)據(jù)請(qǐng)求幀時(shí)，它都會(huì)以相同的幀格式響應(yīng)我們，其中包含與應(yīng)用命令相關(guān)的數(shù)據(jù)或信息。所有數(shù)據(jù)和命令幀格式已在用戶手冊(cè)或R305指紋模塊的數(shù)據(jù)表中給出。

編程說(shuō)明

在編程中，我們使用了以下幀格式。

我們通過設(shè)置配置位并定義LCD，按鈕和LED的宏和引腳來(lái)開始程序，您可以在該項(xiàng)目結(jié)束時(shí)給出的完整代碼中簽入。

然后我們聲明并初始化了一些變量和數(shù)組，并制作了一個(gè)框架，我們需要在這個(gè)項(xiàng)目中使用它來(lái)連接指紋模塊和PIC微控制器。

uchar buf[20];

uchar buf1[20];

volatile uint index=0;

volatile int flag=0;

uint msCount=0;

uint g_timerflag=1;

volatile uint count=0;

uchar data[10];

uint id=1;

enum

{

CMD,

DATA,

SBIT_CREN=4,

SBIT_TXEN,

SBIT_SPEN,

};

const char passPack[]={0xEF, 0x1, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x1, 0x0, 0x7, 0x13, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x1B};

const char f_detect[]={0xEF, 0x1, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x1, 0x0, 0x3, 0x1, 0x0, 0x5};

const char f_imz2ch1[]={0xEF, 0x1, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x1, 0x0, 0x4, 0x2, 0x1, 0x0, 0x8};

const char f_imz2ch2[]={0xEF, 0x1, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x1, 0x0, 0x4, 0x2, 0x2, 0x0, 0x9};

const char f_createModel[]={0xEF,0x1,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1,0x0,0x3,0x5,0x0,0x9};

char f_storeModel[]={0xEF,0x1,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1,0x0,0x6,0x6,0x1,0x0,0x1,0x0,0xE};

const char f_search[]={0xEF, 0x1, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x1, 0x0, 0x8, 0x1B, 0x1, 0x0, 0x0, 0x0, 0xA3, 0x0, 0xC8};

char f_delete[]={0xEF,0x1,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1,0x0,0x7,0xC,0x0,0x0,0x0,0x1,0x0,0x15};

之后，我們制作了LCD功能來(lái)驅(qū)動(dòng)LCD。

void lcdwrite(uchar ch,uchar rw)

{

LCDPORT= ch>>4 & 0x0F;

RS=rw;

EN=1;

__delay_ms(5);

EN=0;

LCDPORT= ch & 0x0F;

EN=1;

__delay_ms(5);

EN=0;

}

lcdprint(char *str)

{

while(*str)

{

lcdwrite(*str++,DATA);

//__delay_ms(20);

}

}

lcdbegin()

{

uchar lcdcmd[5]={0x02,0x28,0x0E,0x06,0x01};

uint i=0;

for(i=0;i<5;i++)

lcdwrite(lcdcmd[i], CMD);

}

給定函數(shù)用于初始化UART

void serialbegin(uint baudrate)

{

SPBRG = (18432000UL/(long)(64UL*baudrate))-1; // baud rate @18.432000Mhz Clock

TXSTAbits.SYNC = 0; //Setting Asynchronous Mode, ie UART

RCSTAbits.SPEN = 1; //Enables Serial Port

TRISC7 = 1; //As Prescribed in Datasheet

TRISC6 = 0; //As Prescribed in Datasheet

RCSTAbits.CREN = 1; //Enables Continuous Reception

TXSTAbits.TXEN = 1; //Enables Transmission

GIE = 1; // ENABLE interrupts

INTCONbits.PEIE = 1; // ENable peripheral interrupts.

PIE1bits.RCIE = 1; // ENABLE USART receive interrupt

PIE1bits.TXIE = 0; // disable USART TX interrupt

PIR1bits.RCIF = 0;

}

給定函數(shù)用于將命令傳輸?shù)街讣y模塊并從指紋模塊接收數(shù)據(jù)。

void serialwrite(char ch)

{

while(TXIF==0); // Wait till the transmitter register becomes empty

TXIF=0; // Clear transmitter flag

TXREG=ch; // load the char to be transmitted into transmit reg

}

serialprint(char *str)

{

while(*str)

{

serialwrite(*str++);

}

}

void interrupt SerialRxPinInterrupt(void)

{

if((PIR1bits.RCIF == 1) && (PIE1bits.RCIE == 1))

{

uchar ch=RCREG;

buf[index++]=ch;

if(index>0)

flag=1;

RCIF = 0; // clear rx flag

}

}

void serialFlush()

{

for(int i=0;i

{

buf[i]=0;

}

}

之后，我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)函數(shù)來(lái)準(zhǔn)備要傳輸?shù)街讣y的數(shù)據(jù)并解碼來(lái)自指紋模塊的數(shù)據(jù)。

int sendcmd2fp(char *pack, int len)

{

uint res=ERROR;

serialFlush();

index=0;

__delay_ms(100);

for(int i=0;i

{

serialwrite(*(pack+i));

}

__delay_ms(1000);

if(flag == 1)

{

if(buf[0] == 0xEF && buf[1] == 0x01)

{

if(buf[6] == 0x07) // ack

{

if(buf[9] == 0)

{

uint data_len= buf[7];

data_len<<=8;

data_len|=buf[8];

for(int i=0;i

data[i]=0;

for(int i=0;i

{

data[i]=buf[10+i];

}

res=PASS;

}

else

{

res=ERROR;

}

}

}

現(xiàn)在，代碼中有四個(gè)函數(shù)可用于四個(gè)不同的任務(wù)：

輸入指紋ID的函數(shù) –單位getId（）

匹配手指的函數(shù) –void matchFinger（）

注冊(cè)新手指的函數(shù) – 無(wú)效注冊(cè)手指（）

刪除手指的函數(shù) –void deleteFinger（）

最后給出了包含所有四個(gè)函數(shù)的完整代碼。

現(xiàn)在在主功能中，我們初始化GPIO，LCD，UART并檢查指紋模塊是否與微控制器連接。然后它通過LCD顯示一些介紹消息。最后，在while循環(huán)中，我們讀取所有鍵或按鈕來(lái)操作項(xiàng)目。

int main()

{

void (*FP)();

ADCON1=0b00000110;

LEDdir= 0;

SWPORTdir=0xF0;

SWPORT=0x0F;

serialbegin(57600);

LCDPORTDIR=0x00;

TRISE=0;

lcdbegin();

lcdprint("Fingerprint");

lcdwrite(192,CMD);

lcdprint("Interfacing");

__delay_ms(2000);

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("Using PIC16F877A");

lcdwrite(192,CMD);

lcdprint("Circuit Digest");

__delay_ms(2000);

index=0;

while(sendcmd2fp(&passPack[0],sizeof(passPack)))

{

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("FP Not Found");

__delay_ms(2000);

index=0;

}

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("FP Found");

__delay_ms(1000);

lcdinst();

while(1)

{

FP=match

FP();

}

return 0;

}

#define _XTAL_FREQ 18432000


#include

#include

#include

#include


// BEGIN CONFIG

#pragma config FOSC = HS // Oscillator Selection bits (HS oscillator)

#pragma config WDTE = OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT enabled)

#pragma config PWRTE = OFF // Power-up Timer Enable bit (PWRT disabled)

#pragma config BOREN = ON // Brown-out Reset Enable bit (BOR enabled)

#pragma config LVP = OFF // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3 is digital I/O, HV on MCLR must be used for programming)

#pragma config CPD = OFF // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off)

#pragma config WRT = OFF // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control)

#pragma config CP = OFF // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)

//END CONFIG


#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int


#define LCDPORTDIR TRISA

#define LCDPORT PORTA

#define RS RE1

#define EN RE0


#define SWPORTdir TRISD

#define SWPORT PORTD

#define enrol RD4

#define match RD5

#define delet RD7


#define ok RD6

#define up RD5

#define down RD4


#define LEDdir TRISC3

#define LED RC3


#define HIGH 1

#define LOW 0


#define PASS 0

#define ERROR 1


#define checkKey(id) id=up


uchar buf[20];

uchar buf1[20];

volatile uint index=0;

volatile int flag=0;

uint msCount=0;

uint g_timerflag=1;

volatile uint count=0;

uchar data[10];

uint id=1;


enum

{

CMD,

DATA,

SBIT_CREN=4,

SBIT_TXEN,

SBIT_SPEN,

};





const char passPack[]={0xEF, 0x1, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x1, 0x0, 0x7, 0x13, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x0, 0x1B};

const char f_detect[]={0xEF, 0x1, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x1, 0x0, 0x3, 0x1, 0x0, 0x5};

const char f_imz2ch1[]={0xEF, 0x1, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x1, 0x0, 0x4, 0x2, 0x1, 0x0, 0x8};

const char f_imz2ch2[]={0xEF, 0x1, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x1, 0x0, 0x4, 0x2, 0x2, 0x0, 0x9};

const char f_createModel[]={0xEF,0x1,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1,0x0,0x3,0x5,0x0,0x9};

char f_storeModel[]={0xEF,0x1,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1,0x0,0x6,0x6,0x1,0x0,0x1,0x0,0xE};

const char f_search[]={0xEF, 0x1, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x1, 0x0, 0x8, 0x1B, 0x1, 0x0, 0x0, 0x0, 0xA3, 0x0, 0xC8};

char f_delete[]={0xEF,0x1,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1,0x0,0x7,0xC,0x0,0x0,0x0,0x1,0x0,0x15};






void lcdwrite(uchar ch,uchar rw)

{

LCDPORT= ch>>4 & 0x0F;

RS=rw;

EN=1;

__delay_ms(5);

EN=0;

LCDPORT= ch & 0x0F;

EN=1;

__delay_ms(5);

EN=0;

}


lcdprint(char *str)

{

while(*str)

{

lcdwrite(*str++,DATA);

//__delay_ms(20);

}

}


lcdbegin()

{

uchar lcdcmd[5]={0x02,0x28,0x0E,0x06,0x01};

uint i=0;

for(i=0;i<5;i++)?

lcdwrite(lcdcmd[i], CMD);

}


void lcdinst()

{

lcdwrite(0x80, CMD);

lcdprint("1-Match 2-Enroll");

lcdwrite(0xc0, CMD);

lcdprint("3-delete Finger");

__delay_ms(10);

}


void serialbegin(uint baudrate)

{

SPBRG = (18432000UL/(long)(64UL*baudrate))-1; // baud rate @18.432000Mhz Clock

TXSTAbits.SYNC = 0; //Setting Asynchronous Mode, ie UART

RCSTAbits.SPEN = 1; //Enables Serial Port

TRISC7 = 1; //As Prescribed in Datasheet

TRISC6 = 0; //As Prescribed in Datasheet

RCSTAbits.CREN = 1; //Enables Continuous Reception

TXSTAbits.TXEN = 1; //Enables Transmission


GIE = 1; // ENABLE interrupts

INTCONbits.PEIE = 1; // ENable peripheral interrupts.

PIE1bits.RCIE = 1; // ENABLE USART receive interrupt

PIE1bits.TXIE = 0; // disable USART TX interrupt


PIR1bits.RCIF = 0;



}


void serialwrite(char ch)

{

while(TXIF==0); // Wait till the transmitter register becomes empty

TXIF=0; // Clear transmitter flag

TXREG=ch; // load the char to be transmitted into transmit reg

}


serialprint(char *str)

{

while(*str)

{

serialwrite(*str++);

}

}


void interrupt SerialRxPinInterrupt(void)

{

if((PIR1bits.RCIF == 1) && (PIE1bits.RCIE == 1))

{



uchar ch=RCREG;

buf[index++]=ch;

if(index>0)

flag=1;

RCIF = 0; // clear rx flag

}

}


void serialFlush()

{

for(int i=0;i

{

buf[i]=0;

}

}


int sendcmd2fp(char *pack, int len)

{

uint res=ERROR;

serialFlush();

index=0;

__delay_ms(100);

for(int i=0;i

{

serialwrite(*(pack+i));

}

__delay_ms(1000);

if(flag == 1)

{

if(buf[0] == 0xEF && buf[1] == 0x01)

{

if(buf[6] == 0x07) // ack

{

if(buf[9] == 0)

{

uint data_len= buf[7];

data_len<<=8;?

data_len|=buf[8];

for(int i=0;i

data[i]=0;

for(int i=0;i

{

data[i]=buf[10+i];

}

res=PASS;

}


else

{

res=ERROR;

}

}

}

index=0;

flag=0;

return res;

}

}


uint getId()

{

uint id=0;

lcdwrite(1, CMD);

while(1)

{

lcdwrite(0x80, CMD);

checkKey(id);

sprintf(buf1,"Enter Id:%d ",id);

lcdprint(buf1);

__delay_ms(200);

if(ok == LOW)

return id;

}

}


void matchFinger()

{

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("Place Finger");

lcdwrite(192,CMD);

__delay_ms(2000);

if(!sendcmd2fp(&f_detect[0],sizeof(f_detect)))

{

if(!sendcmd2fp(&f_imz2ch1[0],sizeof(f_imz2ch1)))

{

if(!sendcmd2fp(&f_search[0],sizeof(f_search)))

{

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("Finger Found");

uint id= data[0];

id<<=8;?

id+=data[1];

uint score=data[2];

score<<=8;?

score+=data[3];

sprintf(buf1,"Id:%d Score:%d",id,score);

lcdwrite(192,CMD);

lcdprint(buf1);

LED=1;

__delay_ms(1000);

LED=0;

}



else

{

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("Not Found");

}

}

}



else

{

lcdprint("No Finger");

}

__delay_ms(2000);

}


void enrolFinger()

{

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("Enroll Finger");

__delay_ms(2000);

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("Place Finger");

lcdwrite(192,CMD);

__delay_ms(1000);

if(!sendcmd2fp(&f_detect[0],sizeof(f_detect)))

{

if(!sendcmd2fp(&f_imz2ch1[0],sizeof(f_imz2ch1)))

{

lcdprint("Finger Detected");

__delay_ms(1000);

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("Place Finger");

lcdwrite(192,CMD);

lcdprint(" Again ");

__delay_ms(2000);

if(!sendcmd2fp(&f_detect[0],sizeof(f_detect)))

{

if(!sendcmd2fp(&f_imz2ch2[0],sizeof(f_imz2ch2)))

{

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("Finger Detected");

__delay_ms(1000);

if(!sendcmd2fp(&f_createModel[0],sizeof(f_createModel)))

{

id=getId();

f_storeModel[11]= (id>>8) & 0xff;

f_storeModel[12]= id & 0xff;

f_storeModel[14]= 14+id;

if(!sendcmd2fp(&f_storeModel[0],sizeof(f_storeModel)))

{

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("Finger Stored");

sprintf(buf1,"Id:%d",id);

lcdwrite(192,CMD);

lcdprint(buf1);

__delay_ms(1000);

}



else

{

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("Finger Not Stored");

}

}

else

lcdprint("Error");

}

else

lcdprint("Error");

}

else

lcdprint("No Finger");

}

}

else

{

lcdprint("No Finger");

}

__delay_ms(2000);

}


void deleteFinger()

{

id=getId();

f_delete[10]=id>>8 & 0xff;

f_delete[11]=id & 0xff;

f_delete[14]=(21+id)>>8 & 0xff;

f_delete[15]=(21+id) & 0xff;

if(!sendcmd2fp(&f_delete[0],sizeof(f_delete)))

{

lcdwrite(1,CMD);

sprintf(buf1,"Finger ID %d ",id);

lcdprint(buf1);

lcdwrite(192, CMD);

lcdprint("Deleted Success");



}

else

{

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("Error");

}

__delay_ms(2000);

}




int main()

{

void (*FP)();

ADCON1=0b00000110;

LEDdir= 0;

SWPORTdir=0xF0;

SWPORT=0x0F;

serialbegin(57600);

LCDPORTDIR=0x00;

TRISE=0;

lcdbegin();

lcdprint("Fingerprint");

lcdwrite(192,CMD);

lcdprint("Interfacing");

__delay_ms(2000);

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("Using PIC16F877A");

lcdwrite(192,CMD);

lcdprint("Circuit Digest");

__delay_ms(2000);

index=0;

while(sendcmd2fp(&passPack[0],sizeof(passPack)))

{

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("FP Not Found");

__delay_ms(2000);

index=0;

}

lcdwrite(1,CMD);

lcdprint("FP Found");

__delay_ms(1000);

lcdinst();

while(1)

{

FP=match

FP();

}