基于单片机的指纹密码锁设计与实现.docx

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1、摘要随着这几年科技和互联网的快速发展，指纹识别技术也得到了突飞猛进，可以看到指纹识别技术以经在生活中使用很广了，而它未来的发展空间也是潜力无限，智能门锁，智能手机解锁绝大多数都是应用了指纹识别功能。指纹虽然只是手指顶部一小块看着不起眼的部位，但是它却能够识别到人的身份，而且指纹识别是当今最方便的能够快捷的识别人身份的技术。此系统是根据单片机来实现指纹识别开锁的一个功能设计。模块核心采用的是性能各方面都优越的STC89C5单片机，然后连接串口通信控制指纹模块，这样就可以让指纹模块能够录取指纹和存储指纹数据，最后连接继电器做成的直观锁，这个设计具有小巧，价格低廉等优势。关键词：单片机指纹识别液晶屏

2、AbstractWiththerapiddevelopmentoftechnologyandtheInternetinrecentyears,fingerprintrecognitiontechnologyhasalsomaderapidprogress.Youcanseethatfingerprintrecognitiontechnologyhasbeenwidelyusedinlife,anditsfuturedevelopmentspaceisalsounlimited.Thevastmajorityofsmartphoneunlockshaveappliedfingerprintrec

3、ognition.Althoughthefingerprintisjustasmallpieceofthetopofthefingerlookingattheinconspicuouspart,itcanrecognizetheidentityoftheperson,andfingerprintrecognitionisthemostconvenienttechnologythatcanquicklyidentifytheidentityoftheperson.Thissystemisbasedonasingle-chipmicrocomputertoachieveafunctionaldes

4、ignoffingerprintidentificationunlocking.ThecoreofthemoduleusesSTC89C5singlechipmicrocomputerwithsuperiorperformanceinallaspects,andthenconnectstheserialcommunicationtocontrolthefingerprintmodule,sothatthefingerprintmodulecantakefingerprintsandstorefingerprintdata,andfinallyconnecttheintuitivelockmad

5、ebytherelay.Thisdesigniscompact,Lowpricesandotheradvantages.KeyWords:MCUfingerprintidentificationLCDscreen第1M述1Ll指纹识别技术的进展11.2 进行指纹识别的原理11.3 设计系统的目的和意义21.4 系统工作流程3第2章硬件介绍和设计42.1 单片机及最小系统42.1.1 STC89C52单片机的介绍42.1.2 系统外部晶振的设计72.1.3 复位电路的设计72.2 液晶屏幕显示模块82.2.1 控制器接口说明92.2.2 12864引脚与单片机连接图92.3 按键控制部分电路10

6、2.4 系统指纹模块122.4.1 指纹模块的简单介绍E2.4.2 指纹模块引脚接法132.4.3 指纹模块的命令3第3章系统软件的设计173.1 系统程序工作分析173.2 串口初始化173.3 主程序流程183.3.1 键盘管理程序设计流程193.3.2 液晶模块程序设计流程203.3.3 通信程序设计流程213.4 运用Keil编程程序21第4章调试及实验结果234.1 、指示灯跟继电器的调试234.2 按键和指纹模块的的调试234.3 指纹识别正确率测试24第5章总结与展望255.1 总结255.2 展望25参考文献26致谢28第1章概述1.1 指纹识别技术的进展在现实生活中所有的东西

7、都有一个自身的特征，用这些东西可以当作自身的特征来识别。当然这对于我们人体来说也是同样适用的，比如一根头发通过比对DNA就可以知道这个人是谁，相对而言，识别一个人的身份最方便，直接的方法就是识别指纹了。指纹说的是手指顶端那一节的纹路线条，在胚胎发育的时候就已经开始形成了。指纹识别历史悠久。技术的突飞猛进，进而导致人们可以制造出指纹成像的工具，在现在科技高速发展的时代，指纹识别的使用也越来越普遍了，随着成像设备的快速发展，目前指纹识别生物技术的发展，O全世界已经建立了犯罪指纹机构的指纹识别数据库，指纹识别手指被正式认可为识别手指的有效方法据统计，在全世界70亿人口当中，还找不出任何两个指纹是相同

8、的，这就说明了，它拥有这独一无二的特性，它的这个特性让全世界警察机关都在使用指纹鉴别技术来办案。指纹相当于一种人体印章，每当签合同的时候，就可以发现合同上要按压指纹，公安部门在破案的时候就会运用指纹识别技术去查出不法分子。由于人体缺乏重复性，人们将注意力转向了对生物技术的学习，希望利用这项技术来应对当前的挑战，这些特征必须是独特的。经过多年的众多研究表明，人的指纹，人脸，人的声音和眼睛等这些不仅是唯一可以识别人的特征，而且还是非常稳定的，正是因为人体拥有着这些特性，使得现在很多生物技术不仅发展成熟而且还得到了广泛的应用，例如：指纹识别、脸部识别、瞳孔和声音锁等。人们对生物技术锲而不舍的研究使得

9、指纹识别技术得到了突飞猛进，虽然手指顶端的指纹看起来并不起眼，但是它却可以精准的识别出人的身份。现代科技的进步带动了指纹识别技术的快速发展，制造出来的指纹图像读取工具也越来越小，更加方便携带。再加上智能手机平板电脑的广泛应用，从而能够简单的比较两个指纹，此外，匹配算法的可靠性一直在增强，识别指纹的技术变得越来越常见。1.2 进行指纹识别的原理指纹般指的就是手指最顶一节的纹路，一个完美的指纹图像是由黑白的二进制构成的图像。然而，通常获得指纹的途径是通过按压手指取得的，因此，由于某些外部原因和手指本身的皮肤和状况等因素的影响，有时候获取到的指纹不是很符合要求。此外通过机器对手指进行数字化时，由于光

10、照问题也会产生其他的物理影响。产生的这些影响使得灰度图像不可以直接用于配对。所以一定要选择指纹的特征来对它进行识别。正常情况下指纹的描述有2种特征：1、全局特征。顾名思义就是要对整个纹路结构进行描述，下图IT就是指纹的3种全局特征，假如把手伸开，仔细注意看的话，就可以看到指纹的纹路是不相同的，但总的来说一共归纳为3种，分别是：斗形纹就是观察起来像一根绳子绕圈圈的；箕形纹就是弯弯看起来很多个半圆形叠加的；一条一条排列像弓一样的纹路就是弓形纹；所有人的指纹不仅整体形状会有差异，其他的也会不相同。loopwhorlarch图IT指纹三种形状图2、局部特征，看局部这两个字就知道说的是指纹的一部分，要针

11、对这一部分拥有象征性的特点展开刻画，通过类型、方向、曲率、质量等这些特点来进行重点刻画。经过以上分析所知类型其实就是当前对指纹分类的特征点，这些特征点有许多种类型，前面所讲到的所有的特征点在人的指纹中的存在也是不一样的，人体指纹特点出现最多的是短纹，它的出现率高达60%,第二个是分叉点百分之二十多的概率。基于局部纹理功能定义的许多详细功能，假如一起应用所有的这一些功能，则很难自动，快速地提取它们并将它们与其他特征区分开，自动指纹识别系统通常用到的是分叉点跟断点这两个主要功能进行识别，剩下的特性，可以将它们组合起来表示。1.3 设计系统的目的和意义随着时代的进步，人们迫切需要一个更加安全可靠的安

12、防和身份识别系统，以前的一些个人密码这些太麻烦，万一哪天忘记了就相当与没有了，加上一些身份识别的东西跟人体不是形影不离的，这些东西会被不法分子伪造，被盗和破译，无法完全满足现代社会经济活动和社会需求的安防。相对而言，每个人的指纹都是特定的，又跟识别者本身不可分割，所以指纹识别的安全系数要比其他的传统方法高很多。截至今日，还没有发现任何的两个人具有相同的指纹，指纹识别技术不管是从哪个方面讲都将是我们未来生活最需要的东西，因此在未来的新时代我们的指纹使用次数将会大大的增加，我们的生活会因为指纹技术的发展而更加的方便和安全。5单片机技术的应用现在已经是非常的成熟了，仔细观察的话就会发现它已经被广泛的

13、应用到了我们的生活之中，比如：运动手环，火灾报警器等，经过了大学四年的学习，特别是学习了跟单片机相关知识后，觉得非常有必要活学活用，把它从书本上应用到生活之中，所以本次设计了一个用单片机来控制指纹识别开锁的系统，但愿做出的作品能够应用在生活之中。1.4 系统工作流程1、系统开机：给它插上电源，这时候就可以看到指示灯亮起红色，屏幕也会因为通电点亮，液晶屏幕显示出：“请输入密码”字样，输入按键之后，液晶屏幕会显示出：“请按指纹”字样，然后接着就能看到识别的地方会有背景灯亮起，这时候就可以实行下一步动作进行开锁。如果系统识别到的指纹是正确的，接下来继电器就会开始动作，那么锁将会打开，进行指纹识别开锁

14、的人就可以来到屋内，锁被顺利打开的时候屏幕就会有：“门己打开”的显示；如果识别的指纹不存在或者说存在但不成功，继电器则不会有任何动作，门锁不会打开，开锁者自然就没有办法进到屋内，同时屏幕显示出：“没有搜索到指纹请按任意键继续”的字样。2、管理者模式：输入键盘A键后进入操作模式，屏幕显示“请输入密码”，这时候按下设置好的初始密码，密码正确的话就进入到管理者模式，如果密码错误，则会显示“密码错误，请重新操作”。在管理者界面下能够实现增加多个开锁指纹、删掉用不到的指纹、手动开锁和修改进入操作页面的密码功能。输入“1”就可以添加系统的开锁指纹，液晶屏幕会显示出“请按手指”字样，将拇指端部按在指纹收集器

15、上，多次按压录入，屏幕显示“指纹采集成功”并给采集到的指纹编号。按下数字“2”的删去指纹模式，液晶屏幕会显示出“请输入删去的指纹号”的字样，按下删除的指纹编号即可删除。在某些意外的情况下，假如遇到什么紧急状况，这时启用手动开锁功能，门锁也会顺利打开。最后修改密码功能可以对密码进行更改，保存后就可以进入主菜单页面的6位密码。整个系统的设计框图如图3所示图1-3系统总体框架图第2章硬件介绍和设计2.1 单片机及最小系统2.1.1 STC89C52单片机的介绍单片机其实可以当作嵌入式微控制器来使用，拿它跟普通的电脑微处理器来做对比的话，体积小方便携带就是它的优势，可以放置在仪器内部，但它的内存量少，输入输出接口简单，功能低。对于单片机而言现在简直就是个百鸟争鸣的时间段，现在有很多在这方面有技术的企业差不多都开发了单片机，使得单片机的种类甚多有。所有的这些都有独特的属性并相互补充，为单片机应用提供了更多的选择6。现在学习所用到的单片机几乎都是将中央处理器（CPU）、只读程序存储器（ROM）、随机存取数据存储（RAM）、并行和串行通信接口，定时电路、时钟电路、中断系统集成在单个芯片上，而有部分单个芯片上集成了LCD（液晶）驱动电路，这样一个单片机就拥有了更多的单元电路，它的功能随着单元电路的增多会更加强大。使用到的52单片机的性能如下：它的工作电压是3.3V5.5V,工作的时候频率一般为4