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fingerprint-open-the-door
/
main.c

/*
 * Copyright (c) 2019-2021, jswy
 *
 * SPDX-License-Identifier: LGPL-3.0
 *
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2019-03-01     jswy         the first version
 */

/**
 * @brief 相关寄存器
 */
#include <reg52.h>
#include "intrins.h"
sfr AUXR = 0x8E;
sfr T2H = 0xD6;
sfr T2L = 0xD7;
sbit door = P3 ^ 3;

/**
 * @brief 指纹模块控制命令
 */
typedef enum
{
    CMD_LED_RED_ON,         /**< 亮红灯 */
    CMD_LED_GREEN_ON,       /**< 亮绿灯 */
    CMD_LED_YELLOW_ON,      /**< 亮黄灯 */
    CMD_LED_ALL_OFF,        /**< 熄灭所有灯 */
    CMD_FINGER_DETECT,      /**< 检测有无手指按下 */
    CMD_GET_IMAGE,          /**< 从指纹模块采集指纹数据 */
    CMD_SEARCH_FINGERPRINT, /**< 验证是否匹配已录入的指纹 */
    CMD_GET_EMPTY_ID,       /**< 获取未录入指纹的第一个编号 */
    CMD_GENERATE_0,         /**< 暂存录入的第一次指纹 */
    CMD_GENERATE_1,         /**< 暂存录入的第二次指纹 */
    CMD_GENERATE_2,         /**< 暂存录入的第三次指纹 */
    CMD_MERGE_CHAR,         /**< 合并录入的三次指纹特征 */
    CMD_STORE_CHAR          /**< 存储合并后的指纹 */
} Command_t;

/**
 * @brief 控制命令数据，和前面的枚举一一对应
 */
code unsigned char cmd_data[][26] =
    {
        "\x55\xAA\x00\x00\x24\x00\x04\x00\x03\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x2C\x01",
        "\x55\xAA\x00\x00\x24\x00\x04\x00\x03\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x2B\x01",
        "\x55\xAA\x00\x00\x24\x00\x04\x00\x03\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x2D\x01",
        "\x55\xAA\x00\x00\x24\x00\x04\x00\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x2A\x01",
        "\x55\xAA\x00\x00\x21\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x20\x01",
        "\x55\xAA\x00\x00\x20\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x1F\x01",
        "\x55\xAA\x00\x00\x63\x00\x06\x00\x00\x00\x01\x00\x50\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\xB9\x01",
        "\x55\xAA\x00\x00\x45\x00\x04\x00\x01\x00\x50\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x99\x01",
        "\x55\xAA\x00\x00\x60\x00\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x61\x01",
        "\x55\xAA\x00\x00\x60\x00\x02\x00\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x62\x01",
        "\x55\xAA\x00\x00\x60\x00\x02\x00\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x63\x01",
        "\x55\xAA\x00\x00\x61\x00\x03\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x66\x01",
};

/** @brief 接收缓冲区，接收字符个数，已录入过指纹个数 */
unsigned char recv_buff[26], recv_count, empty_number;

/** @brief 定时器计数、PWM值 */
int T0_count, pwm = 50;

/**
 * @brief 软件延时1毫秒
 *
 * @note  仅适用于STC15Fxx/STC15Lxx/STC15Wxx系列单片机，其它系列请使用STC-ISP软件生成，
 *         方法参见: @ref https://jswyll.com/MCU51.html#软件延时代码生成
 */
void Delay1ms(void)
{
    unsigned char i, j;

    i = 12;
    j = 169;
    do
    {
        while (--j)
            ;
    } while (--i);
}

/**
 * @brief 软件延时n毫秒
 *
 * @note  仅适用于STC15Fxx/STC15Lxx/STC15Wxx系列单片机，其它系列请使用STC-ISP软件生成，
 *         参见 @ref https://jswyll.com/MCU51.html#软件延时代码生成
 */
void delay_ms(unsigned int ms)
{
    while (ms--)
        Delay1ms();
}

/**
 * @brief 串口初始化，波特率115200bps，启用中断
 *
 * @note  使用STC-ISP软件生成，
 *        参见 @ref https://jswyll.com/MCU51.html#波特率代码生成；
 *        对于STC15W204S单片机，只有定时器0和定时器2，请勿使用定时器1产生波特率
 */
void UartInit() // 115200bps@12.000MHz
{
    SCON = 0x50;  // 8位数据,可变波特率
    AUXR |= 0x01; //串口1选择定时器2为波特率发生器
    AUXR |= 0x04; //定时器2时钟为Fosc,即1T
    T2L = 0xE6;   //设定定时初值
    T2H = 0xFF;   //设定定时初值
    AUXR |= 0x10; //启动定时器2
    ES = 1;       //打开串口发送/接收中断
}

/**
 * @brief  从串口1以阻塞方式发送一个字节
 *
 * @param  ch 待发送字符
 */
void uart_putchar(unsigned char ch)
{
    SBUF = ch;
    while (TI == 0)
        ;
    TI = 0;
}

/**
 * @brief  从串口1以阻塞方式发送字符数组
 *
 * @param  tx_data 待发送字符数组
 * @param  num 需要发送的字符个数
 */
void uart_puts(unsigned char *tx_data, unsigned char num)
{
    unsigned char i = 0;
    while (i++ < num)
    {
        uart_putchar(*tx_data++);
    }
}

/**
 * @brief  根据枚举值的不同发送不同的指令给指纹模块
 *
 * @param  cmd 指定命令 @ref Command_t
 */
void send_cmd(Command_t cmd)
{
    switch (cmd)
    {
    case CMD_STORE_CHAR:
    {
        /* 根据指纹模块通讯协议，以录入编号计算检验和 */
        unsigned int sum = 0x143 + empty_number;
        uart_puts("\x55\xAA\x00\x00\x40\x00\x04\x00", 8);
        uart_putchar(empty_number);
        uart_puts("\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00", 15);
        uart_putchar(sum);
        uart_putchar(sum >> 8);
        break;
    }

    default:
        uart_puts(cmd_data[cmd], 26);
        break;
    }

    /* 等待指纹模块返回26个字节应答数据（中断接收） */
    while (recv_count < 26)
        ;
    recv_count = 0;
}

/**
 * @brief  阻塞等待指纹模块上有手指按下
 */
void waitForFingerTouch()
{
    /* 应答码第11个字节为1表示有手指按下 */
    do
    {
        send_cmd(CMD_FINGER_DETECT);
    } while (recv_buff[10] != 1);

    /* 从指纹模块采集指纹数据 */
    send_cmd(CMD_GET_IMAGE);
}

/**
 * @brief 定时器0初始化，设置每10微秒产生中断
 */
void Timer0Init(void) // 10微秒@12.000MHz
{
    AUXR |= 0x80; //定时器时钟1T模式
    TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
    TL0 = 0x88;   //设置定时初值
    TH0 = 0xFF;   //设置定时初值
    TF0 = 0;      //清除TF0标志
    TR0 = 1;      //定时器0开始计时
    ET0 = 1;
}

/**
 * @brief UART1中断处理
 */
void UART1_IRQHandler() interrupt 4
{
    if (RI)
    {
        RI = 0;
        if (SBUF == 0xAA)
        {
            recv_count = 0;
        }
        recv_buff[recv_count++] = SBUF;
    }
}

/**
 * @brief 定时器中断，用于产生PWM
 */
void T0_IRQHandler() interrupt 1
{
    if (T0_count < pwm)
        door = 1;
    else
        door = 0;

    if (++T0_count == 2000)
        T0_count = 0;
}

/**
 * @brief 开门。绿灯亮，PWM驱动舵机开门
 */
void open_door(void)
{
    int i = 0;

    send_cmd(CMD_LED_GREEN_ON);

    /* 平滑打舵 */
    for (i = 0; i < 130; i += 3)
    {
        pwm = 50 + i;
        delay_ms(1);
    }
    delay_ms(800);
    pwm = 50;
}

/**
 * @brief 程序入口
 */
void main()
{
    P3M0 = 0xff;
    P3M1 = 0x00;

    door = 1;
    Timer0Init();
    UartInit();
    EA = 1;

    pwm = 50;
    while (1)
    {
        /* 指示灯灭, 阻塞等待指纹模块上有手指按下 */
        send_cmd(CMD_LED_ALL_OFF);
        do
        {
            send_cmd(CMD_GET_IMAGE);
        } while (recv_buff[8] != 0x00);

        /* 生成指纹特征并验证是否匹配已录入的指纹 */
        send_cmd(CMD_GENERATE_0);
        send_cmd(CMD_SEARCH_FINGERPRINT);
        if (recv_buff[6] == 0x05 && recv_buff[10] > 0)
        {
            /* 如果匹配的是已录入的编号1（管理员），录入新指纹 */
            if (recv_buff[10] == 1)
            {
                /* 获取第一个未被注册的编号 */
                send_cmd(CMD_GET_EMPTY_ID);
                empty_number = recv_buff[10];

                /* 连续采集3次 */
                send_cmd(CMD_LED_YELLOW_ON); //亮黄灯，等待手指按下
                delay_ms(500);               //延时，避免录入的第一个是管理员未弹起的手指
                waitForFingerTouch();        //调用采集指纹函数
                send_cmd(CMD_GENERATE_0);    //暂存录入的第一次指纹
                send_cmd(CMD_LED_ALL_OFF);   //灭灯，提示手指移开
                delay_ms(500);               //等待手指移开

                send_cmd(CMD_LED_YELLOW_ON);
                waitForFingerTouch();
                send_cmd(CMD_GENERATE_1);
                send_cmd(CMD_LED_ALL_OFF);
                delay_ms(500);

                send_cmd(CMD_LED_YELLOW_ON);
                waitForFingerTouch();
                send_cmd(CMD_GENERATE_2);
                send_cmd(CMD_LED_ALL_OFF);

                /* 合成三次录入的指纹特征并存储 */
                send_cmd(CMD_MERGE_CHAR);
                send_cmd(CMD_STORE_CHAR);
            }

            /* 绿灯亮，表示指纹匹配或者指纹录入完成，控制继电器开门 */
            open_door();
        }
        else
        {
            /* 指纹数据和录入过的都不匹配，亮红灯 */
            send_cmd(CMD_LED_RED_ON);

            /* 延时再作匹配判断，避免短时间触发判断两次同样的指纹 */
            delay_ms(500);
        }
    }
}