基于单片机指纹识别系统的设计

基于单片机指纹识别系统的设计
基于单片机指纹识别系统的设计

任务书

课程设计题目:指纹识别

功能简述:

1)根据所学的知识和能力,设计程序可以实现根据指纹的大小、形状等特征,识别出不同的指纹。

2)利用按键标志当前指纹识别的状态,例如录入状态,识别状态,清楚状态;利用液晶1602能够显示当前指纹识别的状态信息。

3)利用继电器,对当前信息的判断,例如提醒当前指纹识别错误;利用蜂鸣器和LED等提醒当前指纹识别是否正确

目录

第一章绪论…………………………………………………….. 1.1、指纹识别中的基本概念…………………………………

1.2 指纹识别的发展前景………………………………………

1.3、指纹识别课题设计的内容与意义……………………….. 第二章方案选择………………………………………………

2.1 系统原理图设计……………………………………………

2.2方案说明………………………………………………………

2.3 方案比较……………………………………………………

2.4 方案选择………………………………………………………第三章硬件设计………………………………………………3.1 AT89C52单片机设计………………………………………

3.2 电源电路设计………………………………………………

3.3 按键控制部分电路…………………………………………

3.4 LED指示灯电路…………………………………………3.5 蜂鸣器电路………………………………………………3.6 指纹传感器模块…………………………………………

第四章软件程序设计………………………………………….

4.1程序流程图…………………………………………………4.2程序…………………………………………………………. 第五章调试……………………………………………………

5.1硬件调试…………………………………………………….

5.2软件调试……………………………………………………

摘要

随着时代的发展,社会越来越需要高效、可靠的身份识别系统传统的个人身份鉴别手段如钥匙、口令、密码、身份证件,甚至IC卡等识别方式,由于它们具有可假冒、可伪造、可盗用、可破译的弱点,已不能完全满足现代社会经济活动和社会安全防范的需要。随着识别技术的不断成熟和计算机技术的飞速发展,各种基于人体生理特征的身份识别系统如:指纹、手掌、声音、视网膜、瞳孔和面纹等识别技术纷纷从实验室中走出来。目前,从实用的角度看,指纹识别技术是优于其它生物识别技术的身份鉴别方法。本次设计我们利用指纹识别传感器进行指纹采集与识别,在单片机中对指纹进行处理,用按键标志当前指纹识别的状态,录入状态,识别状态,清除状态,用液晶1602能够显示当前指纹识别的状态信息;用继电器对当前信息进行判断,例如提醒当前指纹识别错误;利用蜂鸣器和LED等提醒当前指纹识别是否正确

关键词:指纹识别;单片机;指纹识别传感器;液晶1602;继电器

第一章绪论

进入21世纪后,由于国际反恐、互联网应用等因素的推动,在全球范围内,指纹识别技术得到了更加广泛的应用,指纹识别市场进入高速发展阶段。利用人的生理特征,例如像指纹等来识别个人的身份,将成为今后几年IT产业的重要革新。指纹在所有的生物特征中,相对稳定、不随年龄而变化和采集较为便捷,同时它的研究历史最长、相对更为成熟。与现有的智能卡、身份证号码和密码的身份识别系统相比,指纹识别的性价比最高,也更适于应用到大众生活中。因此指纹识别以其革命性的便捷和安全性成为一个理想的卓越的解决方案。

1.1、指纹识别中的基本概念

指纹识别是成熟的生物识别(Biometric)技术,由于人体的身体特征具有不可复制的特点,人们把目光转向了生物识别技术,希望可以籍此技术来应付现行系统安全所面临的的挑战。要把人体的特证用于身份识别,这些特征必须具有唯一性和稳定性。研究和经验表明,人的指纹、掌纹、面孔、发音、虹膜、视网膜、骨架等都具有唯一性和稳定性的特征,即每个人的这些特征都与别人不同、且终生不变,因此就可以据此识别出人的身份。基于这些特征,人们发展了指纹识别、面部识别、发音识别等多种生物识别技术,目前许多技术都已经成熟并得以应用,其中的指纹识别技术更是生物识别技术的热点。

1.2 指纹识别的发展前景

指纹行业是一个新兴的行业,本身具有很高的科技含量,相对利润高发展前景广阔。经专家预计,指纹产品将是未来IT产业新的增长点:利润率最高、发展潜力最大。于是,世界顶尖的指纹识别技术得到了全球范围内的高度重视,指纹识别技术的应用如火如荼地迅速发展起来。目前,国内已经有不少企业在参与指纹识别技术的开发和应用。指纹技术在现代生活和工作中的应用已越来越普遍,例如:指纹考勤、指纹社保、指纹银行、指纹商场、指纹接送幼儿等等生活和工作的新现象已广为人知,指纹技术正在日益刷新着我们的现代化生活方式。

1.3、指纹识别课题设计的内容与意义

指纹识别技术相对于其他识别方法有许多独到之处,具有很高的实用性和可行性。因此,指纹识别成为最流行、最方便、最可靠的身份认证方式,己经在社会生活的诸多方面得到广泛应用。这是由于指纹是独一无二的,两人之间不存在着相同的指纹,指纹是独一无二的,两人之间不存在着相同的指纹,同时指纹样本易于采集,难以伪造,便于开发,实用性强,可以利用多个指纹构成多重口令,提高系统的安全性。

本文主要通过对MCS-51系列单片机的结构和功能进行分析,来研究基于单片机指纹识别系统的内部结构特点和功能阐述以及工作原理,更好的了解了指纹识别系统的未来前景。

第二章方案选择

2.1系统原理图设计

2.2方案说明

2.1.1方案一:摄像头采集、飞思卡尔单片机处理

这种方案由指纹图像采集、指纹图像预处理、指纹特征提取、指纹特征匹配、特征数据库等几部分组成。指纹识别系统的原理框图如图1所示。

图2-1、指纹识别系统框图

该系统首先由数字摄像头ov6620采集指纹,并将指纹图像转化为数字图像;然后用16位的飞思卡尔X128单片机对指纹数字图像进行预处理,再通过图像增强、分割、平滑、细化等处理过程得到便于指纹特征提取的数字图像:接着提取细化后的图像细节特征点; 然后将指纹信息数据送入STC89C52单片机中,一块液晶1602与STC89C52单片机相连,液晶用于显示当前指纹采集系统的工作状态和经对比后指纹采集的信息是否正确,用一个蜂鸣器和LED指示灯指示当前采集的指纹信息正确。当采集到的指纹信息正确,蜂鸣器发出响声并且LED指示灯点亮。

2.1.2方案二指纹识别传感器

代替第一种方案中的摄像头和飞思卡尔单片机,我们利用一个指纹识别传感器来对指纹进行采集,识别以及部分处理,然后将信息输送到AT89C52单片机中,

利用按键控制当前指纹识别的状态,用LED灯进行显示,即录入状态,识别状态,清除状态;利用液晶1602能够显示当前指纹识别的状态信息,即录入指纹的编号以及当前指纹;利用继电器,对当前信息的判断,例如提醒当前指纹识别错误;利用蜂鸣器提醒当前指纹识别是否正确,如果指纹录入正确,蜂鸣器发出响声。

2.3 方案比较

1)复杂性:方案一采取用数字摄像头ov6620采集指纹图像,然后用16位的飞思卡尔X128单片机进行图像处理,还要进行图像增强、分割、平滑、细化等处理过程才能得到便于指纹特征提取的数字图像;而这些过程在方案二中只用一个指纹传感器模块就可以代替,所以方案二设计简单。

2)准确性:方案一中所采集的摄像头分辨率有限,所以采集的指纹信息有一定的误差,方案二中指纹传感器模块是利用集成的光学头进行处理的,比较精确。

3)局限性:由于方案一中使用的飞思卡尔单片机处理程序比较复杂,超出了我们的学习范围,而方案二传感器就使程序简单化了。

2.4 方案选择

鉴于各种原因,我们最终选择第二种方案,使用指纹传感器模块来设计系统。

第三章硬件设计

3.1 AT89C52单片机设计

3.1.1 主要性能

有12k字节Flash闪速存储器,1024字节内部RAM,32个I/O口线,两个16位定时/计数器,5个中断向量,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。

3.1.2引脚结构图(如图3-1)

图3-1 AT89C52管脚图

3.1.3 一些端口的介绍:

P30口:RXD(串行输入口)

P31口:TXD(串行输出口)

XTAL1:振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。

XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。

3.1.4 单片机最小系统

1)外部晶振的设计

STC89C52的内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,通过XTAL1,ATAL2外部接上一片作为反馈元件的晶体,与C1和C2构成了并联谐振电路,使其构成自激振荡器,电容的值具有微调的作用,我们取30PF,具体的接法如图3-2外部晶振电路。

STC89C52的工作频率范围在 0-24MHZ。我们选用的是11.0592MHZ的晶振,振荡周期约为1us机器周期约为0.1us,所以这个晶振可以满足这个系统的要求。并且晶振不能离单片机太远,不然使用外部晶振进行软件调试时就会发现找不到信号。

2)复位电路的设计

MCS51单片机通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式,本系统采用简单的自动复位电路如图2-2所示。单片机在上电瞬间,RC电路充电,RST引脚端出

就能使单片机有效复位。。

3.2 电源电路设计

本系统采用的5V电源主要采用两种方法,第一是直接用9V电池然后通过一个变压电路,利用7805将转化成5V供单片机和液晶显示部分使用;其二是用220V通过变压器等将其转化成5V。

两种方法都可以,但是由于第一种方法便于携带、而且成本相对较低所以我们选用第一种方案。

图3-4 电源电路

3.3 按键控制部分电路

1)消除抖动

按键的闭合与否反应在电压上就是呈现出高电平或低电平,如果高电平表示断开,那么低电平则表示闭合,通过电平的高低状态的检测可确认键按下与否。为了确保CPU对一次按键动作只确认一次,并且防止干扰信号的影响,必需加入消除电平抖动的措施,下图3-5为按键抖动示意图:

图3-5按键闭合及断开前后的电压

消除抖动通常有硬、软硬两种方法,硬件消除抖动可采取双稳态电路或滤波消抖电路;软件消抖是在第一次检测到有键按下时,执行一段延时程序再确认该键是否仍闭合,如果还是闭合状态则确认该键按下,从而消除抖动和干扰影响。当按键较多时,我们多采用硬件件消抖法。本系统中按键少直接采用直接接入的方式。2)按键接口设计

按键接口设计有两种方法,独立式按键和矩阵式键盘。独立式按键各键相独立,每个按键各接入一根输入线,只要检测输入线的电平就可以识别按键状态。这种方法电路配置灵活,软件结构简单,但每个按键需占用一根输入口。由于该

设计方案IO资源浪费大。故此方法只适用于按键少或其他控制功能很简单的场合。由于本设计中的按键只有3个,考虑系统可靠性和键盘设计的简单所以采用独立式按键。本系统的按键电路如图3-6所示:

图3-6独立按键电路

按键按下是呈低电平,我们采用软件消抖来减少对的单片机影响。

3.4 LED指示灯电路

图3-7 LED灯指示电路

当k2键按下时,录入模式指示灯red亮;当k1键按下时,识别模式指示灯green 亮。

3.5 蜂鸣器电路

图3-8蜂鸣器电路

3.6 指纹传感器模块

1)指纹模块电路如下所示:

图3-9指纹识别模块

指纹模块里面主要是DSP芯片,型号为PS1802,加上外面的CMOS芯片,CMOS 芯片主要是对指纹进行“照相”,生成指纹特征,如图3-8所示就是一个指纹模板,录入两次这样的指纹特征就能生成一个指纹模板。

具体的工作过程是:扫描指纹(录入图像)、生成特征、合成模板(建立一个指纹库文件,成功录入一个指纹)。

图 3-10 指纹模板

指纹模板就是“照一次相”,指纹模块里面的CMOS芯片采集一次指纹信息,然后进行模糊处理生成0和1两种记录信息,存入指纹模块的FLASH芯片里面。

当切换到识别模式的时候,指纹模块就会先让CMOS芯片采集一次指纹,然后和FLASH芯片的数据进行对比。看是不是存在,如果存在就能返回是几号指纹。这样我们就能通过单片机或者电脑进行指纹识别与登记了。

2)指纹传感器模块实物图

指纹模块型号是:FM-180,此模块上里面包含了:

1、光学头

2、通信连接线

3、DSP芯片(在模块里面)

4、稳压芯片

5、FLASH芯片

6、CMSO传感器(在模块里面)等部件组成。

1、光学头

2、通信连接线

3、DSP芯片

4、稳压芯片

5、FLASH芯片

6、CMOS传感器

图3-11指纹传感器模块实物图

第四章软件程序设计

该设计主要通过设定的3个按键来实现一定的功能,3个按键分别为模式切换(识别模式和录入指纹模式)、指纹录入、删除所有指纹。

4.1程序流程图

4.1.1程序主流程图

(1)指纹录入:先进行录入模式,然后按一下录入指纹,灯会闪烁,录入成功一次,蜂鸣器响一次,这时候拿开手指,1秒放入同一个手指,会再录入一次,如果两次都成功,就成功录入了一个指纹。蜂鸣器会响两次,同时显示录入指纹成功。如果不成功就会显示录入失败。录入完成后,可以进入识别模式,或者接着录入下一个指纹。录入完成,按一次指纹转换,进入指纹识别开锁模式。

单片机主程序流程设计:

4.2 系统关键代码

引脚使用:

sbit relay =P1^4; //继电器引脚

sbit buzzer=P1^5; //蜂鸣器引脚

sbit red= P2^7;//录入模式指示灯在板子靠近单片机处sbit green= P2^0;//识别模式指示灯在板子远离单片机处

sbit k2=P3^4; //录入一次指纹

sbit k1=P3^3; //模式识别转换

sbit k3=P3^2; //清除所有指纹(10个指纹清除)

部分主函数代码:

void main(void)//主函数

{

unsigned char i=0;

ET0=1; //定时器0开中断

TL0=0x97; //17ms的初值

TH0=0xBD;

delay1ms(5);

LcdRw=0; //只对液晶进行写操作,不进行读操作 delay1ms(5);

LCD_Initial();//液晶初始化

delay1ms(5);

GotoXY(0,0);//x,y

Print(Identify);

//串口初始化

SCON=0x50; //UART方式1:8位UART; REN=1:允许接收

PCON=0x00; //SMOD=0:波特率不加倍

TMOD=0x21; //T1方式2,用于UART波特率

TH1=0xFD;

TL1=0xFD; //UART波特率设置:9600

TR1=1;

TR0=1;// 开定时器0

IT0=0;//中断0低电平中断

IT1=1;//中断1低电平中断

EX0=1;//开中断0

EX1=1;//开中断1

EA=1;

mode();//看当前是什么模式

for(i=0;i<6;i++)//开始握手6次,如果没有一次成功,表示模块通信不正常。只要成功就跳出此循环

{

if(VefPSW())//与模块握手通过,绿灯亮起。进入识别模式

{

green=0; //读一次

buzzer=0;

shownum(0);

delay1ms(300);

buzzer=1;

break;

}

else

{

red=1;

green=1;

break;

}

}

while(1)

{

if(k2==0)//录入一个指纹

{

delay1ms(10);

if(k2==0)//如果仍为低电平,表示按键有效

{

while(k2==0);//等待松手

if(VefPSW()==1&&modeflag==1&&SaveNumber<10)//与模块握手通过

{

if(enroll()==1)//采集两次,生成1个指纹模板成功

{

if(savefingure(SaveNumber+1)==1)//保存也成功

{

SaveNumber++;//加一次

shownum(SaveNumber);

}

}

}

else

{

buzzer=0;

for(i=0;i<8;i++)

{

delay1ms(100);

red=~red;

}

red=0;

buzzer=1;

}

}

}

if(modeflag==0)//为识别模式

{

searchnum=search();

if(searchnum>=1&&searchnum<=162)//最多是162个指纹

{

shownum(searchnum);

//蜂鸣器响一声

relay=0;

buzzer=0;

delay1ms(100);

buzzer=1;

for(i=0;i<20;i++)

{

delay1ms(150);

}

relay=1;

}

if(searchnum==255)//不正确的指纹蜂鸣器响三声

{

shownum(0);

buzzer=0;delay1ms(100); buzzer=1;delay1ms(100);

buzzer=0;delay1ms(100); buzzer=1;delay1ms(100);

buzzer=0;delay1ms(100); buzzer=1;delay1ms(100);

}

}

if(clearallflag==1)

{

clearallflag=0;

Clear_All();

red=0; //红色灯亮

green=1;

//蜂鸣器长响一次,表示清除所有指纹结束

modeflag=1;//进入录入指纹模式

GotoXY(0,0);//x,y

Print(Input);

shownum(0);

buzzer=0;

delay1ms(800);

buzzer=1;

SaveNumber=0;

}

if(changeflag==1)

{

mode();//显示当前模式

changeflag=0;

}

}/////////////while(1)结束////////////////////////////////

}

void int0(void) interrupt 0//中断0,清除所有指纹

{

if(k3==0) //清除所有指纹

{

delay1ms(10);

if(k3==0)//如果仍为低电平,表示按键有效

{

while(k3==0);//等待松手

clearallflag=1;

changeflag=1;

}

}

}

void Timer0(void) interrupt 1//定时器0中断函数

{

TL0=0x97;

TH0=0xBD;

clk0++; //延时17ms

}

void int1(void) interrupt 2//中断1,模式转换

{

if(k1==0)//模式转换其中用modeflag 来标志,默认从第1个指纹开始录入

{

delay1ms(10);

if(k1==0)//如果仍为低电平,表示按键有效

{

while(k1==0);//等待松手

modeflag=~modeflag;//0表示录入指纹 1表示识别指纹

changeflag=1;//模式发生了转换

}

}

}

第五章调试

完成了硬件的设计、制作和软件编程之后,要使系统能够按设计正常运行,必须进行硬件调试和软件调试。

5.1硬件调试

硬件调试的主要任务是排除硬件故障,其中包括设计错误和工艺性故障。

(1) 在电路的电源焊接一个电源指示灯,判断电路中通电是否正常。

(2)将电路中的电源线布置在通用板的四周,这样使用电源很方便,减少干扰,同时可以减少短路故障发生的可能。

(3)元器件合理布局,且尽量减少占用板子的面积,力争做到节俭。特别是单片机的晶振尽量靠近单片机,减少干扰。

(4)液晶的焊接注意方向,且调节背光的电位器不可以少。

5.2软件调试

软件调试的任务是利用开发工具进行在线仿真调试,发现和纠正程序错误,同时也能发现硬件故障。

程序的调试应一个模块一个模块地进行,首先单独调试各功能子程序,检验程序是否能够实现预期的功能,接口电路的控制是否正常等;最后逐步将各子程序连接起来总调。联调需要注意的是,各程序模块间能否正确传递参数,特别要注意各子程序的现场保护与恢复。

本设计主要有:○1指纹识别传感器图像采集模块

○2单片机图像处理

○3按键模块和指示灯模块

○4指纹液晶显示和蜂鸣器、继电器模块

不断地对单片机下程序,观看调试结果。

参考文献

[1] 河桥,段清明,邱春玲.单片机原理及应用.北京:中国铁道出版社,2007.12

[2] 冯星奎,李林艳,颜祖泉.一种新的指纹图像细化算法.中国图像图形学报,1999, 4(10)835-838.

[3]吕凤军.数字图象处理编程入门一一做一个自己的Photoshop.北京:清华大学出版社,1999.

[4] 刘文星,王雄沂,母国光.纹线跟踪及其在细化指纹后处理中的应用.光电子·傲光,2002,13 (2):184-187.

[5] 刘家锋,唐降龙,赵泉.一个基于特征点匹配的联机指纹鉴别系统.哈尔滨工业大学学报,2002.34 (1):132-136

[6] 简兵,庄镇泉等.基于脊线跟踪的指纹图细节提取算法.电路与系统学报,2001

[7] 刘旭,田捷.自动指纹识别算法在嵌入式系统的实现[ J].计算机工程与应用,2002.

[8] 周毅,等著.基于SPI协议的实现,计算机仿真.2003.

[9] 窦振中.单片机外围器件实用手册(存储器分册).北京:北京航空航天大学出版社,20O0

[10] 李华.MCS-51系列单片机实用接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,1998

[11] 张培仁,孙占辉,张村峰.基于c语言编程MCS一51单片机原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2003.

附件2 程序清单

#include

#include

#include"lcd1602.h"

sbit relay =P1^4; //继电器引脚

sbit buzzer=P1^5; //蜂鸣器引脚

sbit red= P2^7;//录入模式指示灯在板子靠近单片机处

sbit green= P2^0;//识别模式指示灯在板子远离单片机处

sbit k2=P3^4; //录入一次指纹

sbit k1=P3^3; //模式识别转换

sbit k3=P3^2; //清除所有指纹(10个指纹清除)

#define Max_User 10

#define error 2

unsigned char SaveNumber=0,searchnum=0;

unsigned int SearchNumber=0;

unsigned int clk0=0;

unsigned char str[3]={0,'\0','\0'};

unsigned char code Identify[16]="Lock: Idenfity";

unsigned char code Input[16] ="Lock: Input ";

bit modeflag=0,clearallflag=0,changeflag=0;//默认为识别模式

////////////////常用指令定义/////////////////////////////

//Verify Password :验证设备握手口令

unsigned char code VPWD[16]={16,0X01 ,0Xff,0xff,0xff,0xff, 0x01,0,7,0x13,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1b}; //回送12个

//设置设备握手口令

unsigned char code STWD[16]={16,0X01 ,0Xff,0xff,0xff,0xff, 0x01,0,7,0x12,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x1a}; //回送12个

//GetImage :探测手指并从传感器上读入图像

unsigned char code GIMG[14]={12, 0X01 ,0Xff,0xff,0xff,0xff, 0x01, 0,3,1,0x00,0x05}; //回送12个

//Gen Templet1 :根据原始图像生成指纹特征1

unsigned char code GENT1[14]={13,0X01 ,0Xff,0xff,0xff,0xff,0x01,0,4,2,1,0x00,0x08}; //回送12个

//Gen Templet2 :根据原始图像生成指纹特征2

unsigned char code

GENT2[14]={13,0X01 ,0Xff,0xff,0xff,0xff,0x01,0,4,2,2,0x00,0x09}; //回

送12个

//Search Finger :以CharBufferA或CharBufferB中的特征文件搜索整

个或部分指纹库

unsigned char code SEAT[18]={17, 0X01 ,0Xff,0xff,0xff,0xff, 0x01, 0,8, 4,1,0,0, 0,0x65, 0x00,0x73}; //回送16个

//Merge Templet ;将CharBufferA与CharBufferB中的特征文件合并生成

模板,结果存于ModelBuffer。

unsigned char code MERG[14]={12, 0X01 ,0Xff,0xff,0xff,0xff, 0x01, 0,3,5 , 0x00,0x09};//回送12个

//Store Templet :将ModelBuffer中的文件储存到flash指纹库中unsigned char code STOR[16]={15, 0X01 ,0Xff,0xff,0xff,0xff, 0x01, 0,6,6,2, 0x00,0x00, 0x00,0x0f}; //回送12个

//Read Note

unsigned char code RDNT[14]={13,0X01 ,0Xff,0xff,0xff,0xff, 0x01, 0,4,0x19, 0, 0x00,0x1e};

//Clear Note

unsigned char code DENT[46]={45,0X01 ,0Xff,0xff,0xff,0xff, 0x01, 0,36,0x18,0,0,0,

0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0x00,0x3d };

//DEL one templet

unsigned char code DELE_one[16]={16, 0X01 ,0Xff,0xff,0xff,0xff, 0x01, 0,7, 0x0c, 0x00,0x00, 0,1, 0x00,0x15};

//DEL templet ;清空指纹库

unsigned char code DELE_all[12]={12,0X01 ,0Xff,0xff,0xff,0xff, 0x01, 0,3, 0x0d,0x00,0x11};

////////常用指令定义-------结束//////////////////

/////////宏定义///////////////////

#define FALSE 0

#define TURE 1

//状态定义表

#define on 1

#define off 0

#define MAX_NUMBER 63

#define _Nop() _nop_()

////////////////宏定义------------结束///////////////////////

unsigned char FifoNumber=0;

xdata unsigned char FIFO[MAX_NUMBER+1]={0};

/*********1毫秒延时程序**********/

void delay1ms(unsigned int t)

{

unsigned int i,j;

for(i=0;i

for(j=0;j<120;j++)

;

}

void TxdByte(unsigned char dat)//串口发送信息,通过查询方式发送一个字符{

TI = 0; //让TI=0

SBUF = dat; //读入数据

while(!TI); //等待发送完毕

TI = 0; //清零

}

bit Command(unsigned char *p,unsigned char MaxTime) //命令解析,给模块发送一个命令

{

unsigned char count=0,tmpdat=0,temp=0,i=0,package=0,flag=0,checksum=0;

bit result=0, start=0,stop=0;

TxdByte(0xef);//数据包包头识别码

TxdByte(0x01);//数据包包头识别码

i=*p; //数组的第“0”个元素、里面存放了本数组的长度,把这个长度给变量i,方便进行操作

p++;

p++;

for (count=i-1; count!=1;count--) //Sent command String {

temp=*p++;//取第个“1”个元素的内容,然后发送

TxdByte(temp);//将数据发送出去

}

result=TURE;//发送完成,结果为真 (真为1)

FifoNumber=0;

for (count=MAX_NUMBER+1; count!=0; count--)//清空所有FIFO[]数组里面的内容,写入0X00

FIFO[count-1]=0x00;

if (result)

{

result=FALSE;

start =FALSE;

(完整版)第二章指纹识别的原理和方法

第二章指纹识别的原理和方法 指纹识别的采集及其参数[15] 指纹具有惟一性(随身携带、难以复制、人人不同、指指相异)。根据指纹学理论,将两人指纹分别匹配上12个特征时的相同几率仅为1/1050。指纹还具有终身基本不变的相对稳定性。指纹在胎儿六个月时已完全形成,随着年龄的增长,尽管人的指纹在外形大小、纹线粗细上会有变化,局部纹线之间也可能出现新细线特征,但从总体上看,同一手指的指纹纹线类型、细节特征的总体布局等无明显变化。指纹的这些特点为身份鉴定提供了客观依据。 指纹识别过程可以分为4个步骤:采集指纹图像、提取特征、保存数据和比对。通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像,取到指纹图像之后,要对原始图像进行初步的处理,使之更清晰。指纹辨识软件建立指纹的数字表示特征数据,软件从指纹上找到被称为“节点”(minutiae)的特征点,这些数据(通常称为模板),保存为1K大小的记录。最后,通过计算机模糊比较的方法,把两个指纹的模板进行比较,计算出它们的相似程度,最终得到两个指纹的匹配结果。 2.2.1指纹图像的采集[16][17][18] 指纹采集模式主要分为“离线式”和“在线式”两种。所谓“离线式”就是指在指纹采集时,利用某些中间介质(如油墨和纸张)来获取指纹图像,在通过一定的技术手段将图像数字化输入计算机,它属于非实时采集。目前“离线式”采集方式在大多数场合已经消失。所谓“在线式”是通过与计算机联机的先进指纹传感器的专用指纹采集设备,将真实的人体指纹直接变成数字图像数据,实时传输给计算机。 基于指纹传感器的“在线式”实时采集设备以其操作简单、实时性强、采集效率高、图像质量好等优点,广泛应用于自动指纹识别领域。 指纹传感器是采集指纹的装置,是一切自动指纹识别系统的必备设备,从原理上,目前见到的指纹传感器分下面3类: (1)光学录入

指纹识别系统

指纹识别系统 1.1 指纹识别系统原理 指纹识别系统的组成原理。如图1-1所示。图中的学习模块负责采集用户指纹数据,对指纹图像进行预处理,提取这些指纹的特征,作为将来的比对模板存人数据库。而识别模块则负责采集和处理指纹图像,在提取特征后与数据库中的指纹模板进行比对,然后判断是否匹配.得出结论。整个系统的核心就是图像处理、特征提取以及指纹比对。 图1-1 1.2 指纹采集与指纹图像处理方法 目前,主要的指纹采集方法有两种:一种是光学采集器;另一种是用半导体传感器。光学采集器采集指纹是通过把手指沾上油墨后按在白纸上,然后用摄像机把图像转换为电信号。光学采集受外界干扰小、采集精度较高,但是数据量较大,因此处理时问较长。而对于半导体传感器来说,手指的温度、湿度对其测量结果有影响,但是数据量不大,处理比较方便。随着半导体技术的发展,半导体传感器的成本低、体积小、方便集成等优点逐步体现,它已逐步代替光学采集器。指纹鉴定过程的第一个阶段是指纹图像的采集阶段,也就是指纹模板的录A阶段。为了初步确定图像预处理方法,我们必须首先了解指纹传感器获得的图像的尺寸和质量。根据不同的指纹传感器,我们设计不同的方案进行图像采集,并将从各个图中提出特征点储存到数据库中,来产生“活模板”,为后面的指纹鉴定做准备。 指纹图像处理是整个指纹识别过程的核心。常见的指纹图像处理包括滤波增强、二值化、细化、提取特征点四个步骤。在采集指纹图像的过程中,由于采集环境,皮肤表面的性质,采集设备的差异等各种因素的影响,采集的图像会不同程度的受到各种噪声的干扰,从而影响了采集图像的质量。所以实际的指纹图像首先通过一个滤波增强来改善图像的质量,恢复

基于某单片机指纹识别系统设计

任务书 课程设计题目:指纹识别 功能简述: 1)根据所学的知识和能力,设计程序可以实现根据指纹的大小、形状等特征,识别出不同的指纹。 2)利用按键标志当前指纹识别的状态,例如录入状态,识别状态,清楚状态;利用液晶1602能够显示当前指纹识别的状态信息。 3)利用继电器,对当前信息的判断,例如提醒当前指纹识别错误;利用蜂鸣器和LED等提醒当前指纹识别是否正确

目录 第一章绪论…………………………………………………….. 1.1、指纹识别中的基本概念…………………………………1.2 指纹识别的发展前景………………………………………1.3、指纹识别课题设计的内容与意义……………………….. 第二章方案选择……………………………………………… 2.1 系统原理图设计……………………………………………2.2方案说明……………………………………………………… 2.3 方案比较……………………………………………………2.4 方案选择………………………………………………………第三章硬件设计………………………………………………3.1 AT89C52单片机设计……………………………………… 3.2 电源电路设计………………………………………………3.3 按键控制部分电路…………………………………………3.4 LED指示灯电路………………………………………… 3.5 蜂鸣器电路……………………………………………… 3.6 指纹传感器模块………………………………………… 第四章软件程序设计…………………………………………. 4.1程序流程图………………………………………………… 4.2程序…………………………………………………………. 第五章调试…………………………………………………… 5.1硬件调试……………………………………………………. 5.2软件调试……………………………………………………

基于TMS320VC5501和DSP_BIOS的指纹识别系统设计

收稿日期:2009-11-23 作者简介:刘慧英(1956 ),女,陕西西安人,教授,主要从事智能控制理论与智能交通系统的研究;李飞(1982 ),男,硕士研究生,研究方向为控制理论与控制工程。 基于T M S320VC5501和DSP /BI OS 的 指纹识别系统设计 刘慧英,李 飞,宁 飞,傅 磊 (西北工业大学自动化学院,陕西西安 710129) 摘要:针对目前嵌入式指纹识别系统设计的不足,提出了基于单DSP 处理器结构的指纹识别设计方案。系统硬件采用TMS320VC5501作为处理核心,C MOS 图像传感器HV7131R 为图像采集器件,片上系统芯片CY8C21534设计的电容性触摸按键提供系统控制输入。系统软件以嵌入式实时操作系统DSP /B I OS 为开发平台进行实时多任务设计,并对指纹识别算法进行了硬件平台优化和改进。调试结果表明,该系统运行稳定可靠,匹配精度高,满足设计要求。关键词:TM S320VC5501;图像采集;DSP/BI OS;指纹识别算法 中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1000-8829(2010)07-0028-05 D esign of Fi ngerpri nt R ecognition Syste m B ased on T M S 320VC 5501and DSP /BI O S L I U H u i ying ,LI Fe,i N I N G Fe,i FU Lei (Schoo l of A uto m a tion ,N orth w este rn Po lytechn i ca lU n i versity ,X i an 710129,Chi na) Abst ract :A fi n gerpri n t recogn iti o n syste m is pr oposed based on sing le DSP pr ocessor str ucture because of de si g n fla w s of the presen t e m bedded syste m.T M S320VC5501is used as the processor ,and HV7131R C MOS co lor i m age senso r is used as i m age acqu isiti o n ch i p .C ap sense touch keyboard is i n troduced for input contro l usi n g C Y8C21534SoC chip .The real ti m e mu lti task desi g n o f syste m soft w are is based on the e mbedded real ti m e operation syste m DSP /B I O S .The fi n ger pri n t recogniti o n algorithm is opti m ized and i m proved in the hard w are platfor m .The test resu lt sho w s t h at th is syste m r uns stable and the precisi o n o f m atch i n g m eets the re quire m en ts o f syste m .K ey w ords :TM S320VC5501;i m age acquisiti o n;DSP /B I O S ;fi n gerpri n t recogn iti o n algorithm 随着现代社会数字化、信息化和网络化进程的不断加快,人们之间的信息交流愈加频繁,对身份鉴别技术的要求也越来越高。传统的身份识别(如钥匙、证件和密码等)存在容易丢失、磨损以及遗忘等缺点,因此人们把目光转向生物识别技术。所谓生物识别技术是指利用人的生理特征或行为特征来进行个人身份的鉴定。指纹的唯一性和终生不变性,使其成为当前生 物识别的主要研究对象[1] 。指纹识别技术具有很高的可行性和实用性,因而成为目前应用最广泛的个人身份认证技术之一。指纹识别技术的应用系统可以分 为两大类,即联机(PC)识别系统和嵌入式识别系统。嵌入式识别系统结构上相对独立,不需要连接计算机就可以独立完成其设计功能,具有速度快、体积小、接口多等优点,被应用到各种领域。但是该系统存在两方面的问题:一是缺少操作系统,程序处于!裸跑?状态,降低了系统运行的可靠性;二是更多地采用!DSP +FPGA ?的处理器结构,增加了系统功耗与成本,从而限制了其应用的范围。因此,开发基于操作系统的DSP 指纹识别系统具有很大的实际意义。 1 系统设计方案 本系统以T M S320VC5501(以下简称C5501)DSP 为核心处理器,它是T I 公司最新推出的高性能、低功耗16位定点DSP 芯片,器件上集成了多种先进的外设[2] 。电容式触摸键盘和LCD 构成的人机交互模块

指纹识别的原理和方法

指纹识别的原理和方法 一、概述 指纹识别的背景知识 我们手掌及其手指、脚、脚趾内侧表面的皮肤凸凹不平产生的纹路会形成各种各样的图案。这些纹路的存在增加了皮肤表面的摩擦力,使得我们能够用手来抓起重物。人们也注意到,包括指纹在内的这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上各不相同,也就是说,是唯一的。依靠这种唯一性,我们就可以把一个人同他的指纹对应起来,通过对他的指纹和预先保存的指纹进行比较,就可以验证他的真实身份。这种依靠人体的身体特征来进行身份验证的技术称为生物识别技术,指纹识别是生物识别技术的一种。 目前,从实用的角度看,指纹识别技术是优于其他生物识别技术的身份鉴别方法。这是因为指纹各不相同、终生基本不变的特点已经得到公认。 最早的指纹识别系统应用与警方的犯罪嫌疑人的侦破,已经有30多年的历史,这为指纹身份识别的研究和实践打下了良好的技术基础。特别是现在的指纹识别系统已达到操作方便、准确可靠、价格适中的阶段,正快速的应用于民用市场。 指纹识别系统通过特殊的光电转换设备和计算机图像处理技术,对活体指纹进行采集、分析和比对,可以迅速、准确地鉴别出个人身份。 系统一般主要包括对指纹图像采集、指纹图像处理、特征提取、特征值的比对与匹配等过程。现代电子集成制造技术使得指纹图像读取和处理设备小型化,同时飞速发展的个人计算机运算速度提供了在微机甚至单片机上可以进行指纹比对运算的可能,而优秀的指纹处理和比对算法保证了识别结果的准确性。 指纹自动识别技术正在从科幻小说和好莱坞电影中走入我们实际生活中,就在今天,您不必随身携带那一串钥匙,只需手指一按,门就会打开;也不必记住那烦人的密码,利用指纹就可以提款、计算机登录等等。 指纹识别技术主要涉及四个功能:读取指纹图像、提取特征、保存数据和比对。 在一开始,通过指纹读取设备读取到人体指纹的图像,取到指纹图像之后,要对原始图像进行初步的处理,使之更清晰。 接下来,指纹辨识软件建立指纹的数字表示——特征数据,一种单方向的转换,可以从指纹转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹,而两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据。软件从指纹上找到被称为―节点‖(minutiae)的数据点,也就是那些指纹纹路的分叉、终止或打圈处的坐标位置,这些点同时具有七种以上的唯一性特征。因为通常手指上平均具有70个节点,所以这种方法会产生大约490个数据。 有的算法把节点和方向信息组合产生了更多的数据,这些方向信息表明了各个节点之间的关系,也有的算法还处理整幅指纹图像。总之,这些数据,通常称为模板,保存为1K大小的记录。无论它们是怎样组成的,至今仍然没一流种模板的标准,也没一流种公布的抽象算法,而是各个厂商自行其是。 最后,通过计算机模糊比较的方法,把两个指纹的模板进行比较,计算出它们的相似程度,最终得到两个指纹的匹配结果。 指纹识别的原理和方法 二. 取得指纹图象 1.取象设备原理 取像设备分成两类:光学、硅晶体传感器和其他。

基于STM32单片机开发光学指纹识别模块

基于STM32单片机开发光学指纹识别模块(FPM10A)全教程 收藏人:共同成长888 2014-05-08 | 阅:25 转:0 | 来源| 分享 基于STM32单片机开发光学指纹识 别模块(FPM10A)全教程 ? 1.平台 首先我使用的是奋斗 STM32 开发板 MINI板 光学指纹识别模块(FPM10A)

2.购买指纹模块,可以获得三份资料 1.简要使用说明 2.使用指纹模块的功能函数 3.FPM10A用户手册. 3.硬件搭建 根据使用说明:FPM 10A使用标准的串口与外界通信,默认的波特率为57600,可以与任何单片机,ARM,DSP等带串口的设备进行连接,请注意电平转换,连接电脑需要进行电平转换,比如MAX232电路。 FPM10A光学指纹模块共有5个管脚 1 为VCC 电源的正极接 3.6V – 5.5V的电压均可。 2 为GND 电源的负极接地。 3 为TXD 串口的发送。 4 为RXD 串口的接收。 5 为NC 悬空不需要使用。 奋斗板上已经有5V的管脚,可以直接供给指纹模块, 这里需要注意的是,指纹模块主要通过串口进行控制,模块和STM32单片机连接的时候,需要进行电平转换, 这样只要把这个转接板插入STM32,接上5V的电,就可以工作了,将模块的发送端接转接板的接收端,接收端接转接板的发送端。 这样,我们的硬件平台就搭建好了! 4.模块的测试工作 模块成功上电后,指纹采集窗口会闪一下,表示自检正常,如果不闪,请仔细检查电源,是否接反,接错等。指纹模块使用120MHZ的DSP全速工作,工作时芯片有一些热,经过严格的测试,这是没有问题的可以放心使用,在不使用的时候可以关闭电源,以降低功耗。 5.现在我们要进入编程环节了 指纹模块主要是通过串口进行控制,所以这里我们需要用到单片机的串口模块。

基于FPGA的指纹识别系统设计

基于FPGA的指纹识别系统设计 第一章绪论 1.1 设计背景 生物识别技术是利用人的胜物特征进行身份认证的技术, 人的指纹就是生物特征之一。此外, 生物特征还包括虹膜、视网膜、声音和脸部热谱图等。指纹识别是生物识别技术中最为成熟的, 其唯一性、稳定性, 一直都被视为身份鉴别的可靠手段之一。 由于最早的指纹识别技术仅仅依靠人工对比,工作效率低下、比对正确率低、对比对人员的要求高,从而使得指纹识别技术无法得到广泛应用。但随着计算机的出现及其运算速度的迅速提高,使指纹对比鉴定的应用发生了革命性的变化。使用计算机管理指纹数据库,极大提高了指纹对比的速度,同时由于计算机比对算法的不断改进提高,使指纹比对误识率已降到了10 - 6 以下,不仅可以满足刑侦方面的需要,而且迅速进入了更多的应用领域。 随着光学技术和光学仪器加工工艺的进步,各种采集指纹图案进行身份认证的系统和设备中需要配备的高清晰、无畸变光学采集仪也达到了很高水平,确保可以生成高质量的指纹图像。计算机运算速度的提高和计算机小型化的进展,使采用微机甚至单片机也可以进行指纹对比运算成为可能。现代电子集成制造技术使得我们可以生产出相当小的指纹图像读取设备和指纹识别模块。其成本下降得也很快,大大加快了指纹识别技术的推广速度。 同时人们对消费类产品的要求越来越趋向于小型化,并且对可携带设备的安全性要求也与日俱增。传统的PC、MCU、或者DSP的处理平台移动性比较差,体积比较大,无法满足人们日益增长的需求。所以,设计一套体积比较小、速度更快的嵌入式指纹识别系统是非常有意义的。 而本设计正是为了这一目的,选用具有高集成度、低功耗、短开发周期的FPGA来完成此项设计,以实现系统的ASIC为研究背景,具有很强的现实意义和广阔的市场空间。 本系统采用xilinx公司Spartan 3E系列FPGA作为核心控制器件,这款器件采

指纹识别系统设计

指纹识别系统设计题目:指纹识别系统设计 专业:电气工程及其自动化 学生姓名:陈 指导教师:黄

摘要 指纹作为人体的重要特征具有长期不变性和唯一性已经成为生物识别领域的重要手段通过指纹特征来鉴别人的身份的技术正在得到越来越广泛的应用随着指纹检测技术和指纹识别算法的不断改进指纹识别技术还将在越来越多的部门得到更广泛的应用。针对指纹的唯一性和终身不变性的特点.提出了一种基于FPS200固态指纹传感器和TMS320VC5402 DSP 芯片的快速指纹识别系统,促使指纹识别设备向小型化、嵌入式、自动化方向发展;对系统的组成原理、指纹采集和指纹图像处理力法进行了分析;结合FPS200和TMS320VC5402芯片的特性,对系统硬件核心和图像采集电路做了详细介绍,并给出系统硬件设计方案、软件设计流程;实验结果表明.系统指纹采集效率高,识别速度快,识别结果准确可靠;该系统性能稳定.实用性强,应用范围广泛。 关键词:指纹识别;TMS320VC5402;DSP;指纹采集;图像处理

Abstract As the uniqueness and constancy of fingerprint ,a quick fingerprint recognition system based on fingerprint sensor FPS200 and DSP chip TMS320VC5402 is presented. The composing principles of the system , fingerprint collection and fingerprint image processing methods are introduced particular .with the characteristics of FPS200 TMS320VC5402 ,the core of the hardware collecting circuit and the designs of the hardware and software are introduced in details. The results of experiments indicated that this system works with great fingerprint collection efficiency, high recognition speed and credible recognition results because of the stead performance and practicability the system will have wide application area .

基于单片机的指纹识别系统研究

毕业设计开题报告 基于单片机的指纹识别系统研究 Research on Fingerprint Identification System Based Microcontroller 2013年12月日 开题报告填写要求 1.开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一,应在指导教师指导下,由学生在毕业设计工作前期完成,经指导教师签署意见、专家组及学院教学院长审查后生效;

2.开题报告必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴; 3.毕业设计开题报告应包括以下内容: (1)研究的目的; (2)主要研究内容; (3)课题的准备情况及进度计划; (4)参考文献。 4.开题报告的撰写应符合科技文献规X,且不少于2000字;参考文献应不少于15篇,包括中外文科技期刊、教科书、专著等。 5.开题报告正文字体采用宋体小四号,1.5倍行距。附页为A4纸型,左边距3cm,右边距2cm,上下边距为2.5cm,字体采用宋体小四号,1.5倍行距。 6.“课题性质”一栏: 理工类:A..理论研究B.工程设计C..软件开发D. 应用研究E.其它 经管文教类:A.理论研究B.应用研究C.实证研究D.艺术创作E.其它 “课题来源”一栏: A.科研立项 B.社会生产实践 C.教师自拟 D.学生自选 “成果形式”一栏: A.论文 B.设计说明书 C.实物 D.软件 E.作品 毕业设计开题报告

1 研究目的 越来越多的电子设备和XX机构对更安全更方便的身份认证和访问控制的需求变得越来越紧迫,传统的机械钥匙、“口令+密码”以及智能卡等的保护措施存在着丢失、遗忘、复制及被盗用的隐患。假如在一次的电脑登陆时,如果用户忘记了他的密码,他就不能进入系统,则整个电脑系统就会面临灾难性的后果。密码被盗取和被破解则是另一件更为可怕的事情。实际上,盗取和破解密码的技术难度并不是很高,只要留意操作者输入口令时的击键动作就可以知道他的密码,可以通过作者的XX、年龄、生日、习惯等信息来猜测或者采用其他一些数学分析的手段来破解出相应的密码,甚至可以使用软件利用枚举法找出用户密码。这些问题都说明现行的系统安全技术已经面临严峻的挑战。 生物特征识别技术是一门利用人生理上的特征来识别人的科学。和传统的方法的不同在于,生物特征识别方法依据的是我们所拥有的东西,是我们的个体特性。生物特征分为身体特征和行为特点两类。身体特征包括:指纹、掌形、视网膜和虹膜、脸型、血管纹理和DNA等;行为特点包括:签名、语音、行走的步态、击打键盘的力度等。 根据生物特征识别技术采用的生物特征的不同,广泛应用的生物特征识别技术可以分为以下三类。 1.高级生物特征识别技术(High Biometrics),如:视网膜识别、虹膜识别和指纹识 别等。 2.次级生物特征识别技术(Lesser Biometrics),如:掌形识别、人脸识别、语音识 别、签名识别等。 3.深奥的生物特征识别技术(Esoteric Biometrics),如:血管纹理识别、人体气味 识别等。

指纹识别门禁系统的设计与实现

目录 摘要 .............................................................. I II ABSTRACT ........................................................... I V 第一章绪论 ........................................................ 1 1.1 论文的背景及意义............................................ 1 1.2 识别技术简介................................................ 2 1.2.1 指纹特点 .............................................. 2 1.2.2 指纹特征 .............................................. 2 1.2.3 指纹应用系统简介...................................... 2 1.2.4 指纹取像技术及其特点.................................. 3第二章指纹门禁系统的总体设计 ...................................... 5 2.1 系统功能.................................................... 5 2.2 系统性能指标................................................ 5 2.3 系统硬件结构................................................ 6 2.4 系统软件结构................................................ 7第三章指纹门禁系统的硬件设计 ...................................... 9 3.1 SPCE061A单片机介绍 ......................................... 9 3.1.1 SPCE061A单片机的主要性能.............................. 9 3.1.2 指纹识别模块OM-20的管脚说明及性能指标................ 9 3.1.3 SPCE061A单片机与指纹识别模块OM-20的接口电路设计... 10 3.2 SPCE061A单片机与液晶显示模块SPLC501的接口............... 11第四章指纹门禁系统的软件设计 .................................... 13 4.1 指纹处理模块.............................................. 13 4.1.1 指纹识别模块OM-20通讯协议.......................... 13 4.1.2 登记指纹模板程序设计................................ 13 4.1.3 删除指纹模板程序设计................................ 14 4.1.4 清空指纹模板程序设计................................ 14 4.2 系统主程序设计............................................ 15 4.3 指纹开门程序设计.......................................... 15

基于51单片机的指纹密码锁设计

基于51单片机指纹电子密码锁设计 摘要 随着人民生活水平的提高,如何实现家庭防盗这一问题也变得尤其突出,传统的机械锁由于其构造简单,安全性低,无法满足人们的需求。随着电子产品向智能化和微型化的不断发展,单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器,所以具有防盗报警功能的电子密码锁控制系统逐渐代替传统的机械式密码控制系统,克服了机械式密码锁控制的密码量少,安全性能差的缺点。 在传统的身份认证中,我们往往使用密码加密法,但是这种方法只是"防君子不防小人"。在高明的黑客眼里,由几个字符组成的密码脆弱得不堪一击。现在,科技的发展让我们有了新的选择——生物识别技术。将生物识别技术应用于笔记本、门锁等方面,可以对文件、财产起保护作用,并且可以进行身份识别。生物识别技术的发展主要起始于指纹研究,它亦是目前应用最为广泛的生物识别技术。 本设计开发了一款基于单片机的指纹识别电子密码锁系统。该系统以STC89C52单片机作为模块核心,通过串口通信控制ZFM-60指纹模块实现录取指纹并存储指纹数据,并通过HS12864-15C液晶显示比对流程及比对结果,辅以直流继电器与发光二极管模拟开锁的动作。本系统具有体积小、性价比高、传输速度快、适合家庭及单位使用。 关键词:单片机,密码锁,指纹识别

51 single fingerprint-based electronic code lock design ABSTRACT With the improvement of people's living standards, how to achieve family security issue has become particularly prominent, the traditional mechanical locks because of its simple structure, low security, can not meet people's needs. As electronic products to intelligent miniaturized and the continuous development of SCM has become the electronic product research and development preferred controller, the electronic lock control system with anti-theft alarm function gradually replace the traditional mechanical control systems with code, overcome password less, poor safety performance shortcomings of mechanical lock control. In traditional identity, we tend to use password encryption method, but this method only "anti-anti-villain is not a gentleman." In the eyes of clever hackers, password consists of several characters fragile too vulnerable. Now, the development of science and technology so that we have a new option - biometrics. The biometric technology used in notebook, door locks, etc., they can file for protection of property, and can be identifiable. biometric technology in fingerprint primary origin research, it is also the most widely used biometric technology.

指纹识别系统(文献综述)

指纹识别方法的综述 摘要 : 对在指纹的预处理和特征提取、指纹分类、指纹的匹配过程中的方向图、滤波器、神经网络等关 键性原理和技术做了详细的说明, 并对在各个过程中用到的方法做了进一步的比较, 讨论了各种方法的优越性。 0引言 自动指纹识别是上世纪六十年代兴起的,利用计算机取代人工来进行指纹识别的一种方法。 近年 来, 随着计算机技术的飞速发展,低价位指纹采集仪的出现以及高可靠算法的实现,更使得自动指纹识 别技术越来越多地进入到人们的生活和工作中, 自动指纹识别系统的研究和开发正在成为国 内外学术 界和商业界的热点。相对于其他生物特征鉴别技术例如语音识别及虹膜识别, 指纹识别具有许多独到 的优点 ,更重要的是它具有很高的实用性和可行性,已经被认为是一种理想的身份认证技术 有着十分 广泛的应用前景, 是将来生物特征识别技术的主流。 , 1指纹取像 图1 是一个自动指纹识别系统 AFIS(Automated Fingerprint Identification System)的简单流程。 指纹取像→ 图像预处理 → 特征提取 → 指纹识别 ↓↑ 数据库管理———— 将一个人的指纹采集下来输入计算机进行处理是指纹自动识别的首要步骤。指纹图像的获取主要利用设备取像,方便实用 , 比较适合 AFIS 。利用设备取像的主要方法又利用光学设备、晶 体传感器和超声波来进行。光学取像设备是根据光的全反射原理来设计的。晶体传感器取像是根据谷线和脊线皮肤与传感器之间距离不同而产生的电容不同来设计的。超声波设备取像也是采用光波来取像,但由于超声波波长较短,抗干扰能力较强,所以成像的质量非常好。 2图像的预处理与特征提取 无论采取哪种方法提取指纹 ,总会给指纹图像带来各种噪声。预处理的目的就是去除图像中的 噪 音,把它变成一幅清晰的点线图 ,以便于提取正确的指纹特征。预处理是指纹自动识别过程的第 一步 , 它的好坏直接影响着指纹识别的效果。常用的预处理与特征提取( Image Preprocessing and Feature Ex2 t raction) 方法的主要步骤包括方向图计算、图像滤波、二值化、细化、提取特征和后处理。 当然这些步骤 可以根据系统和应用的具体情况再进行适当变化。文献[ 1 ] 提出了基于脊线跟踪的方法能够

毕业设计(论文)-基于51单片机的指纹识别

随着现代化各种科学新技术的快速发展,在日常生活中,我们需要各种身份认证和各种密码认证,还有对各种设备配备钥匙,对保险柜安装防盗系统等等,社会的进步,科技的发展,促使传统的安全系统的抵御能力越来越薄弱。因此,生物特征识别应用而生,开始走进我们身边的各种安全系统,指纹识别作为生物特征识别的一个典型应用已经得到很广泛的应用和认可,指纹特征具有唯一性,是每个人终生不变的特征之一,并且各个人的各个指纹都不一样。本系统采用89C52RC单片机作为主芯片,通过与指纹识别模块FM-180之间通过串口通信方式的通信,采用液晶12864作为显示器,加上简单的外围电路,如按键输入、LED灯报警电路、蜂鸣器电路,最后通过编写软件和制作硬件,实现一个可以通过单片机对指纹的录入,识别,删除等功能操作的指纹识别系统。 关键词指纹识别系统;单片机89C52;液晶12864

With the rapid development of modern science a variety of new technologies, in everyday life, we need a variety of authentication and a variety of password authentication, as well as a variety of devices with keys for the safe installation of security systems, etc., social progress the development of technology, to promote the traditional security system resilience increasingly weak. Thus, biometric applications, born around us began to enter various security systems, biometric fingerprint identification as a typical application has been very widely used and recognized, unique fingerprint characteristics, life is not for everyone one variable characteristics, and each person's fingerprints are not the same individual. The system uses 89C52RC microcontroller as the main chip, it passes between the fingerprint recognition module FM-180 serial communication with the communication method by using a liquid crystal display as 12864, plus simple peripheral circuits, such as key input, LED light alarm circuit, buzzer circuit, and finally through the preparation and production of software, hardware, you can implement a microcontroller on the fingerprint input, recognition, and delete functions operate fingerprint identification system. Key words Fingerprint identification system;SCM 89C52;LCD 12864

用单片机实现一个指纹识别系统的设计方案

用单片机实现一个指纹识别系统的设计方案 随着指纹识别在智能手机上面的普及,指纹识别技术在越来越多的场合中得到应用。除了手机应用之外,在移动支付、门禁系统、智能家庭等嵌入式场景中也逐渐普及开来。在系统实现上面,智能手机本身拥有强大的计算能力和丰富的内存资源,实现指纹识别并不困难,但在嵌入式系统中特别是基于MCU的应用场合,其运算能力、内存资源等都受到限制,本文介绍了一种基于单片机系统的指纹识别方案和设计要点。 如上 在具体实现上面,由于指纹识别算法涉及较多的浮点运算,以及需要暂存指纹点阵的原始数据和中间运算数据,故对于运算能力和存储空间有硬性的要求,在目前主流的单片机架构中Cortex-M4架构集成FPU浮点处理单元,在100MHZ主频下,其浮点数运算能力可以达到要求。指纹识别算法代码编译后占用上百K字节的代码空间,考虑到WiFi网络连接、应用层代码等整体上以1MB左右的Flash代码空间为宜,数据存储的需求以512KB的SRAM空间为宜。系统工作时,在指纹识别过程中需要强大的运算能力,而在没有指纹按压的时候则需要运行在低功耗状态,以适应嵌入式系统对功耗的要求。 在我们的方案中,选择了具有XIP特性的MCU,把代码存放在外置SPI Flash中并可以在系统执行,从而大大扩展了代码存储空间。外置SPI Flash中的代码在执行中由于需要内部Cache缓存,故执行速度略低。对于识别算法的核心代码,则可以在Boot阶段拷贝到SRAM中运行,从而提升运行速度。XIP + SRAM的代码空间分配方案兼顾了性能和成本,是此设计的一个亮点。 指纹识别芯片是系统实现的核心部件,当前比较主流的技术指标,要求指纹识别芯片基于电容技术、支持活体检测(Live Finger DetecTIon)、按压式、

指纹的特征提取与识别

指纹的特征提取与识别 摘要 随着社会的发展,计算机技术的进步,人们对身份认证技术提出了更高的要求。传统的身份认证方法存在的种种弊端让人们将目光投向了生物特征识别这个崭新的领域。而指纹识别技术凭借其独有的优势在众多生物特征识别技术中脱颖而出,得到了广泛的关注和应用。现今,自动指纹识别技术已经广泛地应用于公安、海关、银行、网络安全等需要进行身份识别和鉴定的领域。因此,进行指纹识别技术方面的研究,具有较高的现实意义和理论意义。 本文综合运用图像处理和模式识别的技术,对自动指纹识别系统的若干问题进行了探讨和研究,实现了指纹图像的预处理、特征提取和指纹匹配等算法,并在指纹分割、指纹增强这两个方面进行了改进和创新。 关键词:指纹识别,指纹分割,指纹增强,特征点提取,指纹匹配

第1章绪论 1.1 指纹识别系统的结构 本文主要是对指纹识别系统中图像处理方面的相关算法进行研究,本文的指纹识别系统的基本框架如图1-1所示。 图1-1指纹识别系统的基本结构 1.1.1指纹的预处理 由于各种原因的影响,指纹取像设备所获得的原始图像是一幅含有较多噪声的灰度图像,预处理的目的就是改善输入指纹图像的质量,增强脊和谷的对比度,将它变成一幅清晰的点线图,以便于进行特征提取。本文预处理过程主要步骤如下: 图1-2指纹预处理的基本结构 指纹分割是把指纹的背景区域从图像中分离出去,减少对指纹图像进行处理时的计算量;指纹增强的目的是对输入的噪音较多的灰度图像进行滤波,去除图像中的叉连、断点及模糊不清的部分,得到一幅较清晰的灰度图像;二值化就是把灰度指纹图像变成0-1取值的二值图像,这样就使图像的灰度层次由原来的256级(8-bits)降为2级(1-bits),从而大大减少了需要存储和处理的数据量。由于指纹的特征仅包含在纹线的形状结构中,所以为了提高处理速度和识别精度,应该在不破坏图像连通性的情况下去掉多余的信息,也就是进行图像的细化。细化是指删除指纹纹线的边缘像素,使之只有一个像素宽度。细化时应保持纹线的连接性、方向性以及特征点位置不变,还应保持纹线的中心基本不变。 1.1.2特征提取 由于指纹通常是用按压的方式得到的,按压位置和方向的不同、手指的状况以及皮肤的形变等都会导致指纹图像不理想。因此,采集到的指纹灰度图像不宜直接用来匹配,

指纹识别毕业设计开题报告

本科生开题报告 题目:基于机器视觉的模式识别研究 学号:012006008619 姓名:刘昌 专业:机械设计制造及其自动化 指导老师:肖鹏 院(系):机械科学与工程学院 一、选题背景与论文综述 1、课题来源 本课题来源于企业横向课题。 2、课题目的 基于机器视觉技术的印刷品质量检测系统,在印刷行业有着广阔的市场前景。尤

其是以单张成品为对象的图像检测系统,相对于在线式检测系统,有着对所有工序进行把关,对多种产品均可检测的优势。 在整个检测过程中,往往都要用到模式识别技术。不论是图像配准阶段的配准特征判断,还是检测后期对缺陷的识别与分类,都要求系统有着稳定和高效的图像模式识别算法。本课题将针对这一技术进行研究。 本课题以指纹识别问题为对象,研究基于机器视觉的图像模式识别算法。通过算法实现指纹识别过程中涉及的若干图像处理过程,比如图像的预处理,特征点的识别和选取,以及特征点比较和判断。通过积累和分析实验数据,改进算法,以提高算法的识别成功率。 3、课题背景与意义 3.1指纹识别技术的背景 我们手掌及其手指、脚、脚趾内侧表面的皮肤凸凹不平产生的纹路会形成各种各样的图案。这些纹路的存在增加了皮肤表面的摩擦力,使得我们能够用手来抓起重物。人们也注意到,包括指纹在内的这些皮肤的纹路在图案、断点和交叉点上各不相同,也就是说,是唯一的。依靠这种唯一性,我们就可以把一个人同他的指纹对应起来,通过对他的指纹和预先保存的指纹进行比较,就可以验证他的真实身份。这种依靠人体的身体特征来进行身份验证的技术称为生物识别技术,指纹识别是生物识别技术的一种。 目前,从实用的角度看,指纹识别技术是优于其他生物识别技术的身份鉴别方法。这是因为指纹各不相同、终生基本不变的特点已经得到公认。 最早的指纹识别系统应用与警方的犯罪嫌疑人的侦破,已经有 30多年的历史,这为指纹身份识别的研究和实践打下了良好的技术基础。特别是现在的指纹识别系统已达到操作方便、准确可靠、价格适中的阶段,正逐步应用于民用市场。 指纹识别系统通过特殊的光电转换设备和计算机图像处理技术,对活体指纹 进行采集、分析和比对,可以迅速、准确地鉴别出个人身份。系统一般主要包括对指纹图像采集、指纹图像处理、特征提取、特征值的比对与匹配等过程。现代电子集成制造技术使得指纹图像读取和处理设备小型化,同时飞速发展的个人计算机运算速度提供了在微机甚至单片机上可以进行指纹比对运算的可能,而优秀

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