作品名稱：基于微型電腦的高安全性智能指紋鎖
學校名稱：德州學院
參賽隊伍：龍行天下
參賽學生：宋龍坤 李軍 董彤彤
指導老師：孟俊煥
高安全性智能指紋鎖的工作原理是利用齒輪傳動裝置，將人們開門時旋轉門把手所產生的機械能通過齒輪組傳動給直流發電機轉化成電能供給蓄電池，把電能儲存起來并供給其他用電設備。它主要由六部分組成，指紋掃描儀，齒輪傳動組，直流發電機，主控單元，繼電器和蓄電池。
當使用者開門時，手握住門把手，將拇指放在指紋掃描儀上進行指紋掃描，指紋掃描儀將識別的指紋數據發送給主控單元進行指紋識別，如果指紋正確，主控單元控制繼電器閉合，電路導通，可以開啟門鎖；這時使用者手動旋轉門把手開門，在門把手內部有一個主動齒輪組和一個被動齒輪組；主動齒輪組與把手連接，被動齒輪組與直流發電機連接，主動齒輪組隨著門把手旋轉帶動從動齒輪組，從而帶動直流發電機旋轉產生電能供給蓄電池。最后，蓄電池為指紋掃描儀和主控單元等部分電路供電。指紋鎖是計算機信息技術、電子技術、機械技術和現代五金工藝的完美結晶。
齒輪傳動組主要由主動齒輪組和被動齒輪組兩個部分組成，主動齒輪組多由齒輪半徑大，齒數多的齒輪組成，主要的作用是連接門把手與被動齒輪組，通過一定的齒輪傳動比和齒輪嚙合將旋轉產生的傳動力放大；但是，隨著旋轉力的放大，旋轉時產生的阻力就會增大；這時，我們引用被動齒輪組來減小旋轉時產生的阻力；被動齒輪組多由半徑小，齒數少的齒輪組成，主要的作用是連接主動齒輪組與直流發電機，通過一定的齒輪傳動比和齒輪嚙合將旋轉時產生的阻力減小；這樣，通過主動齒輪組和被動齒輪組的結合就可以把旋轉時產生的機械力傳動給直流發電機最后轉化為電能。
主控單元采用ST公司生產的STM32F1系列處理器，STM32代表ARM Cortex-M內核的32位微控制器，具有高性能，實時性強，低功耗，便于低電壓操作等優點，同時還易于開發。STM32F1系列時鐘頻率達到72MHz，是同類產品中性能最高的產品；基本型時鐘頻率為36MHz，以16位產品的價格得到比16位產品大幅提升的性能，是32位產品用戶的最佳選擇。兩個系列都內置32K到128K的閃存，不同的是 SRAM的最大容量和外設接口的組合。時鐘頻率72MHz時，從閃存執行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場上功耗最低的產品；STM32具有12通道DMA控制器，支持的外設有定時器，ADC，DAC，SPI，IIC和UART等。
直流發電機采用低轉速恒壓直流發電機，輸出電壓為12V。輸出電壓可以直接供給蓄電池，也可以經過穩壓電源電路達到5V供給指紋掃描儀，5V電壓再經過穩壓管和電阻并聯達到3.3V電壓供給主控單元。
指紋掃描儀采用寬電壓低壓（3.0V-5.5V）供電的ZK4500系列指紋掃描儀，采用高性能，免維護的光學指紋傳感器，適用于任何手指，表面處理采用高品質ABS工業級塑料材料與防劃傷紋理，可以使用高速USB接口通信，LED 屏幕狀態顯示，可用于SDK的二次開發；本產品采用UART串口與主控單元通信，數據傳送穩定而且通信速率較快；指紋信息輸入采用上位機輸入，保證信息的保密性。
