基于单片机的指纹考勤管理系统.docx

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1、1引言11.1 指纹识别简介21.1.1 指纹识别原理21.1.2 指纹识别应用21.1.3 指纹识别技术的发展21.2 系统设计的目的31.3 课题背景32 整体设计方案42.1 系统总体设计42.1.1 系统功能描述42.1.2 系统总体框架42.2 系统核心部件单片机52.2.1 单片机的选择52.2.2 ATMEGI6单片机的介绍72.2.3 单片机的复位电路82.2.4 ATMEGI6最小系统及晶振的选择102.3 液晶显示模块112.3.1 HSI2864-15C系列液晶的特点112.3.2 HS12864-15C系列液晶的引脚功能122.3.3 液晶显示HS12864-15C的指

2、令系统122.4 电源和指纹模块132.4.1 ZAZ-010系列独立式指纹识别模块引脚功能142.4.2 ZAZ-OlO系列指纹识别模块指令系统152.4.3 电源模块173 系统软件的设计193.1 系统程序工作分析193.2 设计前准备工作193.3 单片机的程序设计203.3.1 键盘管理程序设计流程223.3.2 LCD显示模块程序设计流程233.3.3 指纹通信模块的程序设计流程234 实物的制作与调试244.1 电路的焊接244.2 电路和程序的调试254.2.1 单片机的程序下载254.2.2 串口调试254.2.3 液晶键盘调试26结论27参考文献28附录1:串口调试子程序错

3、误！未定义书签。附录2:整体源程序错误！未定义书签。附录3:硬件电路图29致谢错误！未定义书签。Il1引言对于我们当今生活的这个智能化的社会中，为了保护人身安全和社会和谐，对于身份的认证在很多场合都显得尤为重要也十分有必要，然而对于传统的那些传统的基于传统的身份认证方法以及认证技术，在科技越来越发达的今天都不足以对抗当今的技术，证件的伪造以及黑客技术越来越发达建造的各种技术弄出的密码破解等手段都直接打破了传统的身份认证，这样显得传统的身份认证都在智能化的今天表现得力不从心。那么，人们肯定会考虑：如何保护自身的安全，如何让自己在公共场所隐私不会被受到窥探，如何使自己的各种重要文件不会被泄露。这些

4、对于传统的认证方法，仅仅用以前的密码加密法是无法认证现今的智能化“假人”的，仅仅能防君子不防小人的，甚至在当今那些高明的黑客眼中，仅仅由几个字符就能组成的密码直接是不值一提，根本无法认证身份真假，那么，对于传统认证的身份认证我们就有了新的想法，生物识别技术一一就是主要根据人体的身体状况、声音等等人体的各种特质来解决传统身份认证无法完成的进行身份验证的科学的、高效的认证方法。并且早已出现的生物识别技术中都出现多种方法了，比如说根据人的笔记来识别、根据声音状态识别、根据眼睛的视网膜和虹膜进行识别、根据人的面向进行识别、根据手掌的纹路识别、根据头发丝儿来识别、根据指纹来进行识别等等各种身份认证技术。

5、并且这些身份认证技术都比之传统的身份认证技术有着无可比拟的显著优势：1、对于身份假冒的情况减少了，真实身份大体上得到了真实认证；2、对于传统的人工的身份认证，明显这些智能技术简洁高效降低了高额的管理成本与时间消耗；3、使用者使用明显方便了，进一步减少使用卡、使用钥匙或者是用密码验证这些麻烦，节约时间，不用怕丢三落四了。将这些技术能够运用到很多地方，比如考试签到，开锁关锁等各种需要保护隐私保护文件不被泄露、身份无法假冒的地方。基于此，本设计主要从这些技术中研究的是这些技术的发展起始源头一一指纹研究，并且在很多场合它都是使用最为广泛最为方便也节约时间节约成本的生物识别技术而对于这种指纹识别技术，主

6、要通过的是算法和现代的电子集成技术来实现，那么如何对它进行研究就要研究算法和单片机的控制。指纹是人体必有的一部分，虽然是小小的一块皮肤，但识别的算法计算量确是十分庞大。需要将这些数据进行各种比对，需要计算它相等不相等，还要对它的匹配算法进行大量的运算。然后靠单片机对人体的指纹进行读取。与此同时利用计算机进行数据的运算并将之连接到单片机上进行两个指间的运算对别，识别出真正的指纹。与此同时，根据算法匹配的不断完善，指纹识别技术越来越可靠高效实用了。1.1 指纹识别简介1.1.1 指纹识别原理在所有的九大生物识别技术中，他们的原理大都相似。指纹识别是利用人体的指纹特征分别对不同的个体进行区分与鉴定。

7、上文我们说到过指纹识别技术是其家族中技术最为成熟，也最被广泛应用的生物识别技术。这主要得益于人们对指纹的采集是非常简单的，而且指纹识别的准确率也比较高。通常来讲，指纹识别的原理包括三大部分，分别是指纹采集原理、指纹特征分析原理与指纹特征匹配原理三部分。指纹采集原理是将指纹的生理几何特征，然后通过不同的传感技术将其表现出来，最终形成了用数字化显示出来的指纹图案的原理。指纹特征分析原理是在收录到的指纹图案的整体或细节特征进行分析。提取、鉴别的原理。它的分析对象包涵了指纹特征以及特征点的分布，最终形成平面几何关系。不管是特征点中的个体还是组合都是指纹特征的重要组成部分。将它们用数字模块的方式表现出来

8、，就实现可一个完整的指纹特征分析的过程，最终形成了指纹图像。指纹特征值匹配原理是指将指纹图案的完整和细节特征按识别的程度进行匹配，而匹配的指纹是在已经注册的指纹和当前验证的指纹之间进行对比，匹配运算不是对正在进行的两个指纹间的比较，而是对已经形成的数字模块上面的指纹特征值来进行最终匹配。1.1.2 指纹识别应用指纹识别技术的身份识别手段最早是通过计算机的运行来实现的，同时也是生活中运用最为广泛的生物识别技术。最开始的时候主要是运用在了警察刑侦，但在最近的几年里，生物识别技术蓬勃发展，已经逐渐走向了更贴近生活的大众民用市场。因其特殊的识别方式，在生活中的运用越加普遍，多形态的指纹识别技术运用越加

9、广泛，比如指纹考勤机、指纹门禁系统、指纹银行、指纹商场等等。日新月异的科学进步正在刷新我们对普遍生活的认知。指纹识别技术作为目前应用最为广泛、价格低廉、普遍性高的生物识别认证技术。指纹，作为人体的一部分，却有着个体独一无二的信息。众所周知，皮肤的纹路在每个地方是不尽相同的，在断点和交叉点上各不相同。在信息处理的专业术语中称为“特征”。在医学上以及证明了这些“特征”在每一个手指上都是不同的，而且具有唯一性和永久性的个人特征。所以我们只需要将同一个人的指纹收集对应起来，就可以得出每一个人的真实身份。指纹识别技术的发展指纹识别的近10年是处于一个自然增长却发展缓慢的一个过程。但在最近几年却迎来的它的

10、跳跃性发展的黄金时期。在未来的这几年里，指纹识别技术有着巨大的发展前景在经历了，并且对国内外的安全防控产生巨大影响。若公司规模较小在进入市场后将面对传统行业规模较大公司的打压。这些巨头公司对于竞争关系的小型公司要么采取收购要么就会在公司初期就可能会被扼杀，这两者都不会是公司管理者希望看到的情况，最终结果也不会乐观。但这也是每一个新兴市场的必然结果。这些竞争将会直接带动形成一个规模化的产业。在我国生物识别技术起步较晚普及也不广泛，主要是企业在应用。在2002年市场价值约为几亿人民币的生物识别技术市场中，大部分产品用于门禁、考勤系统，而这其中指纹识别又是占主要地位，从未来需求分析来看，中国巨大人口

11、基数下指纹识别技术市场将会是全球中心，所以先行占领技术制高点，形成一个系统化、规范化的生物识别技术体系，将赢得市场一席之地。1.2 系统设计的目的随着社会的发展，人们越加需要更加高效和可靠的身份识别系统。像口令、密码、身份证认证等已经逐渐有了被破解性。并且由于卡与人有着可分离性。多种假冒方式已经完全不能满足人们对安全密码的需要，社会经济活动和安全防范意识的提高，使得人们更加需要安全可靠的指纹识别技术。唯一性、方便性以及终生不变性是指纹具有的特殊功能，目前为止，生活中的许多方面已经运用到了指纹识别技术，为我们的生活提供了无限可能。从根本上讲，指纹识别技术可以良好的判断一个人的社会背景和识别真实身

12、份，降低了社会人与人之间的信任成本，更加有益于人们进行日常的生活交流。从根本上解决了社会经济交流和交往模式，提高效率。课题背景指纹检测可以良好的判断和定义一个人的真实生物身份，从而降低社会活动中的信任成本。从根本上改变经济和社会交往模式，提高效率。未来社会利用生物识别技术的场合将会越来越多，指纹识别技术日趋完善，指纹检测变得越发重要。本次设计指纹识别电子密码锁是基于深圳指昂科技有限公司生产的ZA乙OlO指纹模块，可以根据串口通信协议与上位机实现通信，从而实现指纹的录入、存储、比对，并通过HS12864-15C液晶显示出指纹采集存储的过程和比对的结果。指纹电子密码锁安全可靠，使用方便。2 整体设

13、计方案2.1 系统总体设计2.1.1 系统功能描述本系统是针对指纹收集、识别模块相继开发出指纹识别密码的电子功能系统。首先该系统在使用时对指纹模块进行手指搜索，并且当搜索到手指时，将立即采集指纹的图像，并且将采集到的图像以转化成数据模块的形式发送出去。指纹识别是利用人体指纹的差异性以及不变性，同时提供加密手段为用户使用时，将手指放在指纹收集器的识别窗口上，就能采集到使用者的指纹信息进行识别。这个过程是十分简洁方便的。主要功能就是用液晶显示出指纹模块采集指纹图像各个流程及比对的结果.采集指纹图像之前，指纹模块必须要检测手指是否放在采集窗口上，所以就要有录入指纹这一项功能该指纹识别系统的主要功能从

14、以下几个方面介绍：1 .录入指纹：该系统首先要有着录入指纹的功能，通过指纹采集器将个人的指信息特征录入系统。2 .合成个人指纹模板并存储：在通过光电转换之后，把指纹特征数据值以及对应的ID号存储到存储器当中。这时上位机只要有从系统传来上传指纹的命令，模块可以迅速将数据传送到指定位置。3 .搜索指纹库并且比对指纹：当采集到的指纹录入时，模块会在上位机指令下到搜索指纹库里去对比相应指纹，这个时候的显示器会对比指纹显示结果，同时发光二极管亮。系统总体框图LCD图2-1系统总体框图该系统主要是由MeU、LCD、指纹模块组成的，系统主要的工作方式是当检测到有按键按下时先由MCU通过串口通信控制指纹模块对

15、指纹进行采集、录入、存储、比对。然后，根据所得的数据对其它接口器件，此时LCD、继电器进行响应操作。2.2系统核心部件单片机2.2.1单片机的选择单片机是单片微型计算机的简称，是微型计算机的一个重要分支，由于单片机主要运用于控制领域，所以在国际上又将单片机称为微控制器。在一般情况下，单片机是由单块集成电路芯片所组成，将CPU、存储器和输入/输出接口等部件安装在电路板上,外部输入/输出设备通过电路板上的接插件与输入/输出接口连接起来就组成了微型计算机；如果将CPU、存储器和输入/输出接口等做在一块集成电谿的内部，这种集成电路就是单片机。单片机只需要与相应的软硬件结合，就能成为一个单独的控制系统。在单片机的现阶段中，它正在朝着拥有高性能和多样性品种方向发展，其发展趋势将是更进一步向着CMOS化、低功耗化、大容量化、高性能化、低价格化、微型单片化和外围电路内装化等几个主要方向发展。单片机重要的应用意义还在于，它从根本上打破了传统的控制系统思想和方法。原来用硬件来实现的控制功能，必须由模拟电路或者是数字电路来实现的大部分功能，现在已经能用单片机通过实现软件方法控制系统了。这种硬件被软件所替代的控制技术也被称为微控制技术，这是传统控制技术领域的一次重大革命。单片机经过了多代发展，正朝着多功能化、高性能化、低电压化、低功耗化、微型单片化、低价格化、大存储容量化、强I/O功能以及相对较好