基单片机指纹密码锁设计实现
Design and implementation of fingerprint code lock based on SCM
摘
着年科技互联网快速发展指纹识技术突飞猛进指纹识技术生活中广未发展空间潜力限智门锁智手机解锁绝数应指纹识功
指纹然手指顶部块着起眼部位够识身份指纹识方便够快捷识身份技术
系统根单片机实现指纹识开锁功设计模块核心采性方面优越STC89C5单片机然连接串口通信控制指纹模块样指纹模块够录取指纹存储指纹数连接继电器做成直观锁设计具巧价格低廉等优势
关键词：单片机 指纹识 液晶屏
Abstract
With the rapid development of technology and the Internet in recent years fingerprint recognition technology has also made rapid progress You can see that fingerprint recognition technology has been widely used in life and its future development space is also unlimited The vast majority of smart phone unlocks have applied fingerprint recognition
Although the fingerprint is just a small piece of the top of the finger looking at the inconspicuous part it can recognize the identity of the person and fingerprint recognition is the most convenient technology that can quickly identify the identity of the person
This system is based on a singlechip microcomputer to achieve a functional design of fingerprint identification unlocking The core of the module uses STC89C5 single chip microcomputer with superior performance in all aspects and then connects the serial communication to control the fingerprint module so that the fingerprint module can take fingerprints and store fingerprint data and finally connect the intuitive lock made by the relay This design is compact Low prices and other advantages
Key Words：MCU fingerprint identification LCD screen
目录
第1章 概述 1
11 指纹识技术进展 1
12 进行指纹识原理 1
13 设计系统目意义 3
14 系统工作流程 3
第2章 硬件介绍设计 5
21 单片机系统 5
211 STC89C52单片机介绍 5
212 系统外部晶振设计 7
213 复位电路设计 7
22 液晶屏幕显示模块 8
221 控制器接口说明 9
222 12864引脚单片机连接图 10
23 键控制部分电路 10
24 系统指纹模块 12
241 指纹模块简单介绍 12
242 指纹模块引脚接法 13
243 指纹模块命令 13
第3章 系统软件设计 17
31 系统程序工作分析 17
32 串口初始化 17
33 程序流程 18
331键盘理程序设计流程 20
332 液晶模块程序设计流程 20
333 通信程序设计流程 21
34 运Keil编程程序 21
第4章 调试实验结果 23
41指示灯继电器调试 23
42 键指纹模块调试 23
43指纹识正确率测试 24
第5章 总结展 26
51总结 26
52展 26
参考文献 27
致谢 28
第1章 概述
11 指纹识技术进展
现实生活中东西身特征东西作身特征识然体说样适根头发通DNA知道谁相言识身份方便直接方法识指纹
指纹说手指顶端节纹路线条胚胎发育时候已开始形成指纹识历史悠久技术突飞猛进进导致制造出指纹成工具现科技高速发展时代指纹识越越普遍着成设备快速发展目前指纹识生物技术发展[1]全世界已建立犯罪指纹机构指纹识数库指纹识 手指正式认识手指效方法统计全世界70亿口中找出两指纹相说明拥独二特性特性全世界警察机关指纹鉴技术办案指纹相种体印章签合时候发现合压指纹公安部门破案时候会运指纹识技术查出法分子
体缺乏重复性注意力转生物技术学希利项技术应前挑战特征必须独特年众研究表明指纹脸声音眼睛等仅唯识特征非常稳定[2]正体拥着特性现生物技术仅发展成熟广泛应例：指纹识脸部识瞳孔声音锁等
生物技术锲舍研究指纹识技术突飞猛进然手指顶端指纹起起眼精准识出身份现代科技进步带动指纹识技术快速发展制造出指纹图读取工具越越更加方便携带加智手机板电脑广泛应够简单较两指纹外匹配算法性直增强识指纹技术变越越常见[3]
12 进行指纹识原理
指纹般指手指顶节纹路完美指纹图黑白二进制构成图然通常获指纹途径通压手指取 某外部原手指身皮肤状况等素影响时候获取指纹符合求外通机器手指进行数字化时光问题会产生物理影响产生影响灰度图直接配 定选择指纹特征进行识[4]
正常情况指纹描述2种特征：
1全局特征顾名思义整纹路结构进行描述图11指纹3种全局特征假手伸开仔细注意话指纹纹路相总说纳3种分：斗形纹观察起根绳子绕圈圈箕形纹弯弯起半圆形叠加条条排列弓样纹路弓形纹指纹仅整体形状会差异会相
图11 指纹三种形状图
2 局部特征局部两字知道说指纹部分针部分拥象征性特点展开刻画通类型方曲率质量等特点进行重点刻画分析知类型实前指纹分类特征点特征点许种类型前面讲特征点指纹中存样体指纹特点出现短纹出现率高达60第二分叉点百分二十概率
基局部纹理功定义许详细功假起应功难动快速提取特征区分开动指纹识系统通常分叉点断点两功进行识剩特性 组合起表示
13 设计系统目意义
着时代进步迫切需更加安全安防身份识系统前密码太麻烦万天忘记相没加身份识东西体形影离东西会法分子伪造盗破译法完全满足现代社会济活动社会需求安防相言指纹特定识者身分割指纹识安全系数传统方法高截日没发现两具相指纹指纹识技术方面讲未生活需东西未新时代指纹次数会增加生活会指纹技术发展更加方便安全[5]
单片机技术应现已非常成熟仔细观察话会发现已广泛应生活中：运动手环火灾报警器等学四年学特学单片机相关知识觉非常必活学活书应生活中次设计单片机控制指纹识开锁系统愿做出作品够应生活中
14 系统工作流程
1系统开机：插电源时候指示灯亮起红色屏幕会通电点亮液晶屏幕显示出：请输入密码字样输入键液晶屏幕会显示出：请指纹字样然接着识方会背景灯亮起时候实行步动作进行开锁果系统识指纹正确接继电器会开始动作锁会开进行指纹识开锁屋锁利开时候屏幕会：门已开显示 果识指纹存者说存成功继电器会动作门锁会开开锁者然没办法进屋时屏幕显示出：没搜索指纹 请意键继续字样
2理者模式：输入键盘A键进入操作模式屏幕显示请输入密码时候设置初始密码密码正确话进入理者模式果密码错误会显示密码错误请重新操作理者界面够实现增加开锁指纹删掉指纹手动开锁修改进入操作页面密码功输入1添加系统开锁指纹液晶屏幕会显示出请手指字样拇指端部指纹收集器次压录入屏幕显示指纹采集成功采集指纹编号数字2删指纹模式液晶屏幕会显示出请输入删指纹号字样删指纹编号删某意外情况假遇什紧急状况时启手动开锁功门锁会利开修改密码功密码进行更改保存进入菜单页面6位密码
整系统设计框图图13示
4*4矩阵键继电器指示灯
指 纹 模 块
LCD
12864
STC89C52
单 片 机
图13 系统总体框架图
第2章 硬件介绍设计
21 单片机系统
211 STC89C52单片机介绍
单片机实作嵌入式微控制器普通电脑微处理器做话体积方便携带优势放置仪器部存量少输入输出接口简单功低单片机言现简直百鸟争鸣时间段现方面技术企业差开发单片机单片机种类甚独特属性相互补充单片机应提供更选择[6]
现学单片机中央处理器（CPU）读程序存储器（ROM）机存取数存储（RAM）行串行通信接口定时电路时钟电路中断系统集成单芯片部分单芯片集成LCD（液晶）驱动电路样单片机拥更单元电路功着单元电路增会更加强[7]
52单片机性：
工作电压33V～55V工作时候频率般48MHz
通输入输出端口32复位时：P1 P2 P3 P4拉准双端口P0端口作漏极开路输出进行总线扩展增加拉电阻般I O端口时增加拉电阻
ISP IAP没专编程器没专仿真器
拥计时器T0T1T2三类型定时器者计数器
STC89C52RC单片机工作模式：
外部中断唤醒掉电模式应水表等设备中
图21次采单片机引脚功说明
图21 STC89C52引脚图
VCC：连接电源电压
VSS：接
P0口：真正双口输出锁存输入缓驱动4TTL负载
P1口：输入先置1高阻态驱动4TTL负载
P2口： IOP1口样片外存储器时作址线
P3端口：位第二功第二功定义见表21
表21 STC89C52 P3口第二功
液晶显示器通讯子程序两部分组成设计程序 程序工作程：第步种硬件功模块进行初始化 开启液晶显示屏键盘扫描指纹模块建立通讯
212 系统外部晶振设计
晶体振荡器称晶振整单片机系统运里面缺时钟频率单片机部电路连结产生产生时钟频率会影响着单片机相关指令执行速度
时工作环境中部分晶振定范围外部电压调节 晶振晶体块工作时候工作晶体够电机械转变成振提供稳定精确单频振荡[8]
系统需基时钟信号单片机晶振完成正常系统晶振系统需时钟频率晶振锁相环电路起匹配提供通连接晶体锁相环提供子系统分应着频率时钟信号
次设计选择110592MHz晶振作系统振荡源STC89C52具备高增益反相放器构成振荡器通连接晶体XTAL1XTAL2作反馈元件C1C2组成联谐振电路样组合成激振荡器电路中采值30PF电容图22外部晶振电路
图22 外部晶振电路
选择110592MHz晶体振荡器振荡周期约1us 机器周期差01us计算晶体够满足系统求晶振单片机两者间隔太然话容易法接收信号
213 复位电路设计
单片机电路初始化指定状态置位复位完成般单片机RST引脚焊接电阻电容形成复位电路想电路实现复位时候需做复位电持续间隔定单片机两机器周期[9]
复位电路电键2复位合成
1 电复位：次系统设计中单片机通高电进行复位绝数接电容器VCCRST引脚间GND脚接电阻完成电容器值基10uF电阻器采阻值10K
2 键复位：键复位通复位电容器开关联组成系统中复位键时复位电路中电容器会放电电容器充电RST拉高电段时间保持高电样复位单片机
系统中复位电路图23示电源开启时刻整电路中果RC电路电流入会充电时候RST引脚处会正脉须够保证RST端持续较高电两周期单片机实现复位里选电容器值10uF电阻选10K
图23 复位电路
22 液晶屏幕显示模块
液晶全称液态晶体种相态具备特殊理化光电特性1950年左右开始液晶显示技术开始慢慢发展起
LCD原理通电流刺激液晶分子产生点线表面简化描述通常LCD屏幕直接称LCD屏幕该液晶尺寸功耗低实际操作简单方工作温度范围0~55摄氏度储存温度20~60摄氏度设计相应液晶产品时必须慎重考虑选择合适液晶221 12864系列液晶引脚功
12864中20引脚表引脚具体说明
表22 引脚功定义
221 控制器接口说明
1初步操作时序表：
表23读写输入输出
2状态字说明
表24状态字说明
定先执行读写检测保证STA70控制器进行读写操作实质单片机操作速度液晶控制器响应速度慢 需执行读写检测仅需短延迟
222 12864引脚单片机连接图
图12864单片机接口连接图
图24 12864引脚单片机连接图
开始初始化户编辑显示程序初始化模块正常指令没发送模块前单片机模块部必须非忙碌情况接收指令屏幕放出关容
1 里需知道RS写入命令数
2 读写控制端子设置写模式
3 数命令发送数线
4E高脉会数发送LCD控制器然接着完成写操作
23 键控制部分电路
果钮未关闭电压显示高电低电 高电低电指示时开开情况会关闭 没检测电高低状态确保 电路中必须添加电抖动方法图25键抖动示意图软件硬件消抖硬件般通双稳态电路滤波器抖动电路移 时执行延迟程序时候软件抖动样确保第次某键时否然关闭状态果直关闭状态话第步确保已该键消抖动干扰影响
设计键界面方法独立键矩阵键盘两种 独立钮钮单独钮定连接输入线 输入线电旦检测清楚知道钮状态 方法具备灵活电路配置简单软件结构具体计算发现办法IO消耗方法绝数键少控制作简单方设计中许键系统性键盘设计简单性采矩阵键次系统钮电路图26述钮程度低软件抖减少微控制器影响
键
前抖动 键确定 抖动
图25 键闭合断开前电压
检测矩阵键盘办法非常种般种：逐点扫描法逐行扫描法全局扫描法
设计中检测采时逐行扫描法P14P17作列线P10P1作行线工作工作步骤：
1 知道没键盘意键时候行线设置输出端口持续输出低电中列线作输入端口时候果读取行列线低电状态表明中钮
2确认钮位置知道键（执行键抖动处理）步通次行设置输出低电（余行输出高电）确定键然逐列检查列级情况假中某列低电话行线列线输出低电交叉键
3知道键位置里面键会进行编号该键编码程序设计中通常计算方法查表方法密钥进行编码示例计算法编码
图26键电路
24 系统指纹模块
241 指纹模块简单介绍
次系统设计中型号ZFM60指纹模块指纹模块电路示意图：
图27 指纹模块接口图
系统采指纹模块中拥DSP芯片拥着外部指纹进行指纹特征采集CMOS芯片图示指纹模板指纹采集详细步骤：先采集指纹进行拍扫描根识指纹特征合成模板步指纹输入成功
图28 指纹模版
指纹模板压指纹进行拍次指纹模块中压输入指纹信息时候CMOS芯片会执行简单处理接着会输出01两种记录具体信息信息会存储FLASH芯片里 模块处识模式指纹模块第务CMOS芯片收集正识指纹收集指纹信息储存FLASH芯片中信息作 否存果存返回指纹号 样通单芯片计算机计算机执行指纹识注册
具体指纹模块介绍：该指纹模块型号：ZFM60中包含：
1光学头2通信线3DSP芯片4稳压芯片5FLASH芯片6CMSO传感器等组件
242 指纹模块引脚接法
指纹模块引脚功：
表24示：
表25指纹识模块引脚功
243 指纹模块命令
系统设计中通单片机串口指纹模块发送接收命令执行首先模块发送信息等模块返回需单片机进行处理数确认命令没执行
常见面条命令
1判断模块没连接通启动时候执行模块握手中命令示：
验证口令：
指令包格式：
应答包格式：
需注意：
口令时候确认码00H
收包错误时确认码01H
口令错误时候确认码13H
2指纹模板产生般输入图接着识生成特征然合成指纹模板步存储指纹模板
录入指纹时指令：
指令包格式：
应答包格式：
需注意：
确认码00H时候说明时候已成功录入指纹图
确认码01H时候说明收包
确认码02H时候说明传感器没手指
确认码03H时候说明录入图已失败
图生成特征 Img2Tz指令：
指令包格式：
应答包格式：
需注意：
生成完图特征时确认码00H
收包错误时候确认码01H
指纹图清晰没办法生成特征时候确认码06H
指纹图没问题特征点时候确认码07H
完成特征模板RegMode1指令：
功：特征模板需Charbuffer12中特定文件
指令包格式：
应答包格式：
需注意：
模板合成确认码00H
收包时确认码01H
两指纹合成错误时候确认码0aH
指纹存储模板 Store指令：
指令包格式：
应答包格式：
需注意：
储存成功确认码00H
收包错误时候确认码01H
完成四程命令已输入指纹重复步骤输入指纹
3首先指纹识切换识模式然连续检测光学收集头否出现指纹 果请扫描指纹库中指纹进行较 果请读出指纹数
模块动检测否指纹假话会发送面命令：
搜索指纹Search指令：
指令包格式：
应答包格式：
需注意：
找指纹时确认码00H
寻找时候确认码09H果找返回相应指纹号否返回0
第3章 系统软件设计
31 系统程序工作分析
整系统里系统中单片机作控制器指纹识模块12864LCD键程序开发开发整应程序中重两点开发程序重点建立系列供程序意时候调C语言函数子程序Keil编程软件进行编写程序需代码该软件简单做程序编写测试代码文件否成功成功代码文件运开发软件烧写单片机里单片机接电源里面程序会实施初始化根电路功求果相应键时候程序重点LCD进行初始化时检测键[10]
指纹识模块12864LCD键程序开发开发整应程序重两点
32 串口初始化
串行端口模块进行通信必须限定单片机模块串行工作速度数包格式 SCON设置串行端口工作模式接收发送控制特殊功寄存器
表31 SCON寄存器址位
SM0SM1提供四种选择功模式：
表32 串行口工作方式
PCON里面SMOD串口工作关 ：
表33 PCON寄存器
SMOD（PCON7）波特率倍增器 串口模式1~3中波特率SMOD关 SMOD 1时波特率加倍 复位时SMOD 0
够指纹模块单片机实现通信两者波特率定相指纹模块波特率固定9600bps时需编程时单片机波特率设置9600bps
串行端口前首务初始化关重项工作定时器更改1波特率产生串口控制中断控制：详细工作流程：
1先清楚知道T1工作方法
2算出T1初始值然加载TH1TL1
3启动T1
4确认串口控制
5串口中断模式话进行中断设置
面串口初始化程序：
33 程序流程
根框架做出图整程序操作流程图 程序检查程：开始先初始化模块检测没键果先判断键然判断否调相应子程序
程序LCD显示屏键程序通讯子键程序三部分组成 整程序工作步骤开始先硬件功初始化中液晶键盘扫描指纹建立通讯模块
图31 程序流程图
331键盘理程序设计流程
键盘模块工作流程图图32示：
图32 键盘程序流程图
332 液晶模块程序设计流程
显示模块顾名思义起显示作接收相关容显示出
图33 显示流程图
333 通信程序设计流程
面图片串口通信发送数接收工作图图34
图34 串口通信数发送接收流程图
34 运Keil编程程序
做前期准备工作开始进行程序编写首先应建立系列C语言子程序供程序进行调次设计Keil软件单片机进行编程Keil编译C源代码汇编源代码拥高效易理解汇编代码生成数语句非常高效生成代码[11]移动目标文件库文件Keil软件连接创建HEX文件调试目标程序
Keil软件具体方法：
1 首先开次编写软件进行新工程创建命名Fingerprint接着选择次系统设计单片机
2开新text文件然名字改mainc接着名Target 1子文件里找Source Group 1mainc文件导入中
3面图片中红色方框表示接着会出现话框单片机工作频率增添进里面9600MHz[12]
图35 设置波特率
4点击Output标签Create HEX前方框勾选样生成hex文件便输入单片机中[13]
5C语言创建源程序
6修改源程序中错误
7测试链接应
第4章 调试实验结果
41指示灯继电器调试
开始先整系统供电观察接电源指示灯没亮起判断整系统电路否正常[14]电源正常开始测试单片机没损坏编写软件编写测试指示灯单片机程序烧写完成指示灯没测试预期想法进行工作果预期想法工作话指示灯继电器正常工作
测试需程序输入液晶液晶进行调试时候千万注意：液晶显示屏方块显示导致初始化程异常部分初始化应指令接收正确根初始化标准程序设置步骤修改指令间存时间延迟
液晶屏幕调试结果：
图41 液晶显示
42 键指纹模块调试
烧入写程序接测试键指纹模块否正常工作操作序：
1接入电源时指示灯点亮
2输入*键液晶会出现请指纹指纹模块背景灯亮起然拇指放指纹模块亮灯处够进行指纹识
3果识指纹正确指纹继电器会工作门锁开利进入接意输入键液晶显示会返回原始画面假法识否压指纹者指纹错误门会法开想进入会进时输入意键回原始界面继续进行指纹识
4初始画面输入键A屏幕显示请输入密码时候输入6位初始密码进入操作员模式B键删键删添加数字D键实确认键输完密码点击确认成功开设置页面
5操作员模式输入键1增加指纹指纹模块亮起方压手指果录入指纹成功屏幕会显示指纹录入成功编号00X录入失败会显示指纹采集失败请重新操作继续录入直录入成功止
6钮2存储指纹进行删减操作输入删指纹号完成步工作
7模块法进行识时候输入3手动开门锁需识指纹
8输入4键进行修改初始理密码
述程序遍遇符合标准重新检查次直作品没问题止
假开始测试时候没什问题话说明工作正确整作品达预期
43指纹识正确率测试
测试步骤完成指纹识正确率做测试分指纹添加时识开锁时指纹识情况做测试测试结果图
图42指纹识测试
第5章 总结展
51总结
篇文章讲运身学知识设计实现单片机核心具备指纹识开门功系统整设计综合指纹识液晶单片机等知识运指纹识系统电路器件部分基单片机设计Keil软件进行代码编写STC软件单片机进行烧写整设计实现指纹开锁相关功实物应入户门电脑背包类设计容指纹模块东西开发生活便利设计接着创新完善
52展
着未科技发展指纹解锁会迅速普基单片机指纹识密码锁设计里设计工作中存未解决问题实际应中需断积累完善
1 次文初步设计指纹密码开锁功项功够全面进步深入加强研究
2 系统指纹识灵敏度正确率提高
参考文献
[1] LCoetzee et al Fingerprint Recognition in Low Quality Images Pattern Recognition1993vol2614411460
[2] TIAN Jie CHEN Xinjian et al Recent progress in fingerprint recognition Progress in Natural Science 2006 vol03231240
[3] 赵玉兰姜春风方修丰．指纹识技术煤矿门禁系统中应实现[J]．煤炭技术．201029（11）132134．
[4] 赵晓玲．单片机指纹保险柜中应[J]．微计算机信息．200620（20）134136．
[5] 刘华王燕生．指纹识技术发展[J]．光学技术．199823（04）7880．
[6] 郭天祥．新概念51单片机C语言教程[M]．北京电子工业出版社200960400．
[7] 张毅刚．单片机原理应[M]．北京高等教育出版社200656234．
[8] 赵建领．51单片机开发应技术详解[M]．北京电子工业出版社200975124．
[9] 陈光新．动指纹识技术应[J]．江苏船舶．200424（03）3235．
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基单片机指纹密码锁设计实现
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摘
着年科技互联网快速发展指纹识技术突飞猛进指纹识技术生活中广未发展空间潜力限智门锁智手机解锁绝数应指纹识功
指纹然手指顶部块着起眼部位够识身份指纹识方便够快捷识身份技术
系统根单片机实现指纹识开锁功设计模块核心采性方面优越STC89C5单片机然连接串口通信控制指纹模块样指纹模块够录取指纹存储指纹数连接继电器做成直观锁设计具巧价格低廉等优势
关键词：单片机 指纹识 液晶屏
Abstract
With the rapid development of technology and the Internet in recent years fingerprint recognition technology has also made rapid progress You can see that fingerprint recognition technology has been widely used in life and its future development space is also unlimited The vast majority of smart phone unlocks have applied fingerprint recognition
Although the fingerprint is just a small piece of the top of the finger looking at the inconspicuous part it can recognize the identity of the person and fingerprint recognition is the most convenient technology that can quickly identify the identity of the person
This system is based on a singlechip microcomputer to achieve a functional design of fingerprint identification unlocking The core of the module uses STC89C5 single chip microcomputer with superior performance in all aspects and then connects the serial communication to control the fingerprint module so that the fingerprint module can take fingerprints and store fingerprint data and finally connect the intuitive lock made by the relay This design is compact Low prices and other advantages
Key Words：MCU fingerprint identification LCD screen
目录
第1章 概述 1
11 指纹识技术进展 1
12 进行指纹识原理 1
13 设计系统目意义 3
14 系统工作流程 3
第2章 硬件介绍设计 5
21 单片机系统 5
211 STC89C52单片机介绍 5
212 系统外部晶振设计 7
213 复位电路设计 7
22 液晶屏幕显示模块 8
221 控制器接口说明 9
222 12864引脚单片机连接图 10
23 键控制部分电路 10
24 系统指纹模块 12
241 指纹模块简单介绍 12
242 指纹模块引脚接法 13
243 指纹模块命令 13
第3章 系统软件设计 17
31 系统程序工作分析 17
32 串口初始化 17
33 程序流程 18
331键盘理程序设计流程 20
332 液晶模块程序设计流程 20
333 通信程序设计流程 21
34 运Keil编程程序 21
第4章 调试实验结果 23
41指示灯继电器调试 23
42 键指纹模块调试 23
43指纹识正确率测试 24
第5章 总结展 26
51总结 26
52展 26
参考文献 27
致谢 28
第1章 概述
11 指纹识技术进展
现实生活中东西身特征东西作身特征识然体说样适根头发通DNA知道谁相言识身份方便直接方法识指纹
指纹说手指顶端节纹路线条胚胎发育时候已开始形成指纹识历史悠久技术突飞猛进进导致制造出指纹成工具现科技高速发展时代指纹识越越普遍着成设备快速发展目前指纹识生物技术发展[1]全世界已建立犯罪指纹机构指纹识数库指纹识 手指正式认识手指效方法统计全世界70亿口中找出两指纹相说明拥独二特性特性全世界警察机关指纹鉴技术办案指纹相种体印章签合时候发现合压指纹公安部门破案时候会运指纹识技术查出法分子
体缺乏重复性注意力转生物技术学希利项技术应前挑战特征必须独特年众研究表明指纹脸声音眼睛等仅唯识特征非常稳定[2]正体拥着特性现生物技术仅发展成熟广泛应例：指纹识脸部识瞳孔声音锁等
生物技术锲舍研究指纹识技术突飞猛进然手指顶端指纹起起眼精准识出身份现代科技进步带动指纹识技术快速发展制造出指纹图读取工具越越更加方便携带加智手机板电脑广泛应够简单较两指纹外匹配算法性直增强识指纹技术变越越常见[3]
12 进行指纹识原理
指纹般指手指顶节纹路完美指纹图黑白二进制构成图然通常获指纹途径通压手指取 某外部原手指身皮肤状况等素影响时候获取指纹符合求外通机器手指进行数字化时光问题会产生物理影响产生影响灰度图直接配 定选择指纹特征进行识[4]
正常情况指纹描述2种特征：
1全局特征顾名思义整纹路结构进行描述图11指纹3种全局特征假手伸开仔细注意话指纹纹路相总说纳3种分：斗形纹观察起根绳子绕圈圈箕形纹弯弯起半圆形叠加条条排列弓样纹路弓形纹指纹仅整体形状会差异会相
图11 指纹三种形状图
2 局部特征局部两字知道说指纹部分针部分拥象征性特点展开刻画通类型方曲率质量等特点进行重点刻画分析知类型实前指纹分类特征点特征点许种类型前面讲特征点指纹中存样体指纹特点出现短纹出现率高达60第二分叉点百分二十概率
基局部纹理功定义许详细功假起应功难动快速提取特征区分开动指纹识系统通常分叉点断点两功进行识剩特性 组合起表示
13 设计系统目意义
着时代进步迫切需更加安全安防身份识系统前密码太麻烦万天忘记相没加身份识东西体形影离东西会法分子伪造盗破译法完全满足现代社会济活动社会需求安防相言指纹特定识者身分割指纹识安全系数传统方法高截日没发现两具相指纹指纹识技术方面讲未生活需东西未新时代指纹次数会增加生活会指纹技术发展更加方便安全[5]
单片机技术应现已非常成熟仔细观察话会发现已广泛应生活中：运动手环火灾报警器等学四年学特学单片机相关知识觉非常必活学活书应生活中次设计单片机控制指纹识开锁系统愿做出作品够应生活中
14 系统工作流程
1系统开机：插电源时候指示灯亮起红色屏幕会通电点亮液晶屏幕显示出：请输入密码字样输入键液晶屏幕会显示出：请指纹字样然接着识方会背景灯亮起时候实行步动作进行开锁果系统识指纹正确接继电器会开始动作锁会开进行指纹识开锁屋锁利开时候屏幕会：门已开显示 果识指纹存者说存成功继电器会动作门锁会开开锁者然没办法进屋时屏幕显示出：没搜索指纹 请意键继续字样
2理者模式：输入键盘A键进入操作模式屏幕显示请输入密码时候设置初始密码密码正确话进入理者模式果密码错误会显示密码错误请重新操作理者界面够实现增加开锁指纹删掉指纹手动开锁修改进入操作页面密码功输入1添加系统开锁指纹液晶屏幕会显示出请手指字样拇指端部指纹收集器次压录入屏幕显示指纹采集成功采集指纹编号数字2删指纹模式液晶屏幕会显示出请输入删指纹号字样删指纹编号删某意外情况假遇什紧急状况时启手动开锁功门锁会利开修改密码功密码进行更改保存进入菜单页面6位密码
整系统设计框图图13示
4*4矩阵键继电器指示灯
指 纹 模 块
LCD
12864
STC89C52
单 片 机
图13 系统总体框架图
第2章 硬件介绍设计
21 单片机系统
211 STC89C52单片机介绍
单片机实作嵌入式微控制器普通电脑微处理器做话体积方便携带优势放置仪器部存量少输入输出接口简单功低单片机言现简直百鸟争鸣时间段现方面技术企业差开发单片机单片机种类甚独特属性相互补充单片机应提供更选择[6]
现学单片机中央处理器（CPU）读程序存储器（ROM）机存取数存储（RAM）行串行通信接口定时电路时钟电路中断系统集成单芯片部分单芯片集成LCD（液晶）驱动电路样单片机拥更单元电路功着单元电路增会更加强[7]
52单片机性：
工作电压33V～55V工作时候频率般48MHz
通输入输出端口32复位时：P1 P2 P3 P4拉准双端口P0端口作漏极开路输出进行总线扩展增加拉电阻般I O端口时增加拉电阻
ISP IAP没专编程器没专仿真器
拥计时器T0T1T2三类型定时器者计数器
STC89C52RC单片机工作模式：
外部中断唤醒掉电模式应水表等设备中
图21次采单片机引脚功说明
图21 STC89C52引脚图
VCC：连接电源电压
VSS：接
P0口：真正双口输出锁存输入缓驱动4TTL负载
P1口：输入先置1高阻态驱动4TTL负载
P2口： IOP1口样片外存储器时作址线
P3端口：位第二功第二功定义见表21
表21 STC89C52 P3口第二功
液晶显示器通讯子程序两部分组成设计程序 程序工作程：第步种硬件功模块进行初始化 开启液晶显示屏键盘扫描指纹模块建立通讯
212 系统外部晶振设计
晶体振荡器称晶振整单片机系统运里面缺时钟频率单片机部电路连结产生产生时钟频率会影响着单片机相关指令执行速度
时工作环境中部分晶振定范围外部电压调节 晶振晶体块工作时候工作晶体够电机械转变成振提供稳定精确单频振荡[8]
系统需基时钟信号单片机晶振完成正常系统晶振系统需时钟频率晶振锁相环电路起匹配提供通连接晶体锁相环提供子系统分应着频率时钟信号
次设计选择110592MHz晶振作系统振荡源STC89C52具备高增益反相放器构成振荡器通连接晶体XTAL1XTAL2作反馈元件C1C2组成联谐振电路样组合成激振荡器电路中采值30PF电容图22外部晶振电路
图22 外部晶振电路
选择110592MHz晶体振荡器振荡周期约1us 机器周期差01us计算晶体够满足系统求晶振单片机两者间隔太然话容易法接收信号
213 复位电路设计
单片机电路初始化指定状态置位复位完成般单片机RST引脚焊接电阻电容形成复位电路想电路实现复位时候需做复位电持续间隔定单片机两机器周期[9]
复位电路电键2复位合成
1 电复位：次系统设计中单片机通高电进行复位绝数接电容器VCCRST引脚间GND脚接电阻完成电容器值基10uF电阻器采阻值10K
2 键复位：键复位通复位电容器开关联组成系统中复位键时复位电路中电容器会放电电容器充电RST拉高电段时间保持高电样复位单片机
系统中复位电路图23示电源开启时刻整电路中果RC电路电流入会充电时候RST引脚处会正脉须够保证RST端持续较高电两周期单片机实现复位里选电容器值10uF电阻选10K
图23 复位电路
22 液晶屏幕显示模块
液晶全称液态晶体种相态具备特殊理化光电特性1950年左右开始液晶显示技术开始慢慢发展起
LCD原理通电流刺激液晶分子产生点线表面简化描述通常LCD屏幕直接称LCD屏幕该液晶尺寸功耗低实际操作简单方工作温度范围0~55摄氏度储存温度20~60摄氏度设计相应液晶产品时必须慎重考虑选择合适液晶221 12864系列液晶引脚功
12864中20引脚表引脚具体说明
表22 引脚功定义
221 控制器接口说明
1初步操作时序表：
表23读写输入输出
2状态字说明
表24状态字说明
定先执行读写检测保证STA70控制器进行读写操作实质单片机操作速度液晶控制器响应速度慢 需执行读写检测仅需短延迟
222 12864引脚单片机连接图
图12864单片机接口连接图
图24 12864引脚单片机连接图
开始初始化户编辑显示程序初始化模块正常指令没发送模块前单片机模块部必须非忙碌情况接收指令屏幕放出关容
1 里需知道RS写入命令数
2 读写控制端子设置写模式
3 数命令发送数线
4E高脉会数发送LCD控制器然接着完成写操作
23 键控制部分电路
果钮未关闭电压显示高电低电 高电低电指示时开开情况会关闭 没检测电高低状态确保 电路中必须添加电抖动方法图25键抖动示意图软件硬件消抖硬件般通双稳态电路滤波器抖动电路移 时执行延迟程序时候软件抖动样确保第次某键时否然关闭状态果直关闭状态话第步确保已该键消抖动干扰影响
设计键界面方法独立键矩阵键盘两种 独立钮钮单独钮定连接输入线 输入线电旦检测清楚知道钮状态 方法具备灵活电路配置简单软件结构具体计算发现办法IO消耗方法绝数键少控制作简单方设计中许键系统性键盘设计简单性采矩阵键次系统钮电路图26述钮程度低软件抖减少微控制器影响
键
前抖动 键确定 抖动
图25 键闭合断开前电压
检测矩阵键盘办法非常种般种：逐点扫描法逐行扫描法全局扫描法
设计中检测采时逐行扫描法P14P17作列线P10P1作行线工作工作步骤：
1 知道没键盘意键时候行线设置输出端口持续输出低电中列线作输入端口时候果读取行列线低电状态表明中钮
2确认钮位置知道键（执行键抖动处理）步通次行设置输出低电（余行输出高电）确定键然逐列检查列级情况假中某列低电话行线列线输出低电交叉键
3知道键位置里面键会进行编号该键编码程序设计中通常计算方法查表方法密钥进行编码示例计算法编码
图26键电路
24 系统指纹模块
241 指纹模块简单介绍
次系统设计中型号ZFM60指纹模块指纹模块电路示意图：
图27 指纹模块接口图
系统采指纹模块中拥DSP芯片拥着外部指纹进行指纹特征采集CMOS芯片图示指纹模板指纹采集详细步骤：先采集指纹进行拍扫描根识指纹特征合成模板步指纹输入成功
图28 指纹模版
指纹模板压指纹进行拍次指纹模块中压输入指纹信息时候CMOS芯片会执行简单处理接着会输出01两种记录具体信息信息会存储FLASH芯片里 模块处识模式指纹模块第务CMOS芯片收集正识指纹收集指纹信息储存FLASH芯片中信息作 否存果存返回指纹号 样通单芯片计算机计算机执行指纹识注册
具体指纹模块介绍：该指纹模块型号：ZFM60中包含：
1光学头2通信线3DSP芯片4稳压芯片5FLASH芯片6CMSO传感器等组件
242 指纹模块引脚接法
指纹模块引脚功：
表24示：
表25指纹识模块引脚功
243 指纹模块命令
系统设计中通单片机串口指纹模块发送接收命令执行首先模块发送信息等模块返回需单片机进行处理数确认命令没执行
常见面条命令
1判断模块没连接通启动时候执行模块握手中命令示：
验证口令：
指令包格式：
应答包格式：
需注意：
口令时候确认码00H
收包错误时确认码01H
口令错误时候确认码13H
2指纹模板产生般输入图接着识生成特征然合成指纹模板步存储指纹模板
录入指纹时指令：
指令包格式：
应答包格式：
需注意：
确认码00H时候说明时候已成功录入指纹图
确认码01H时候说明收包
确认码02H时候说明传感器没手指
确认码03H时候说明录入图已失败
图生成特征 Img2Tz指令：
指令包格式：
应答包格式：
需注意：
生成完图特征时确认码00H
收包错误时候确认码01H
指纹图清晰没办法生成特征时候确认码06H
指纹图没问题特征点时候确认码07H
完成特征模板RegMode1指令：
功：特征模板需Charbuffer12中特定文件
指令包格式：
应答包格式：
需注意：
模板合成确认码00H
收包时确认码01H
两指纹合成错误时候确认码0aH
指纹存储模板 Store指令：
指令包格式：
应答包格式：
需注意：
储存成功确认码00H
收包错误时候确认码01H
完成四程命令已输入指纹重复步骤输入指纹
3首先指纹识切换识模式然连续检测光学收集头否出现指纹 果请扫描指纹库中指纹进行较 果请读出指纹数
模块动检测否指纹假话会发送面命令：
搜索指纹Search指令：
指令包格式：
应答包格式：
需注意：
找指纹时确认码00H
寻找时候确认码09H果找返回相应指纹号否返回0
第3章 系统软件设计
31 系统程序工作分析
整系统里系统中单片机作控制器指纹识模块12864LCD键程序开发开发整应程序中重两点开发程序重点建立系列供程序意时候调C语言函数子程序Keil编程软件进行编写程序需代码该软件简单做程序编写测试代码文件否成功成功代码文件运开发软件烧写单片机里单片机接电源里面程序会实施初始化根电路功求果相应键时候程序重点LCD进行初始化时检测键[10]
指纹识模块12864LCD键程序开发开发整应程序重两点
32 串口初始化
串行端口模块进行通信必须限定单片机模块串行工作速度数包格式 SCON设置串行端口工作模式接收发送控制特殊功寄存器
表31 SCON寄存器址位
SM0SM1提供四种选择功模式：
表32 串行口工作方式
PCON里面SMOD串口工作关 ：
表33 PCON寄存器
SMOD（PCON7）波特率倍增器 串口模式1~3中波特率SMOD关 SMOD 1时波特率加倍 复位时SMOD 0
够指纹模块单片机实现通信两者波特率定相指纹模块波特率固定9600bps时需编程时单片机波特率设置9600bps
串行端口前首务初始化关重项工作定时器更改1波特率产生串口控制中断控制：详细工作流程：
1先清楚知道T1工作方法
2算出T1初始值然加载TH1TL1
3启动T1
4确认串口控制
5串口中断模式话进行中断设置
面串口初始化程序：
33 程序流程
根框架做出图整程序操作流程图 程序检查程：开始先初始化模块检测没键果先判断键然判断否调相应子程序
程序LCD显示屏键程序通讯子键程序三部分组成 整程序工作步骤开始先硬件功初始化中液晶键盘扫描指纹建立通讯模块
图31 程序流程图
331键盘理程序设计流程
键盘模块工作流程图图32示：
图32 键盘程序流程图
332 液晶模块程序设计流程
显示模块顾名思义起显示作接收相关容显示出
图33 显示流程图
333 通信程序设计流程
面图片串口通信发送数接收工作图图34
图34 串口通信数发送接收流程图
34 运Keil编程程序
做前期准备工作开始进行程序编写首先应建立系列C语言子程序供程序进行调次设计Keil软件单片机进行编程Keil编译C源代码汇编源代码拥高效易理解汇编代码生成数语句非常高效生成代码[11]移动目标文件库文件Keil软件连接创建HEX文件调试目标程序
Keil软件具体方法：
1 首先开次编写软件进行新工程创建命名Fingerprint接着选择次系统设计单片机
2开新text文件然名字改mainc接着名Target 1子文件里找Source Group 1mainc文件导入中
3面图片中红色方框表示接着会出现话框单片机工作频率增添进里面9600MHz[12]
图35 设置波特率
4点击Output标签Create HEX前方框勾选样生成hex文件便输入单片机中[13]
5C语言创建源程序
6修改源程序中错误
7测试链接应
第4章 调试实验结果
41指示灯继电器调试
开始先整系统供电观察接电源指示灯没亮起判断整系统电路否正常[14]电源正常开始测试单片机没损坏编写软件编写测试指示灯单片机程序烧写完成指示灯没测试预期想法进行工作果预期想法工作话指示灯继电器正常工作
测试需程序输入液晶液晶进行调试时候千万注意：液晶显示屏方块显示导致初始化程异常部分初始化应指令接收正确根初始化标准程序设置步骤修改指令间存时间延迟
液晶屏幕调试结果：
图41 液晶显示
42 键指纹模块调试
烧入写程序接测试键指纹模块否正常工作操作序：
1接入电源时指示灯点亮
2输入*键液晶会出现请指纹指纹模块背景灯亮起然拇指放指纹模块亮灯处够进行指纹识
3果识指纹正确指纹继电器会工作门锁开利进入接意输入键液晶显示会返回原始画面假法识否压指纹者指纹错误门会法开想进入会进时输入意键回原始界面继续进行指纹识
4初始画面输入键A屏幕显示请输入密码时候输入6位初始密码进入操作员模式B键删键删添加数字D键实确认键输完密码点击确认成功开设置页面
5操作员模式输入键1增加指纹指纹模块亮起方压手指果录入指纹成功屏幕会显示指纹录入成功编号00X录入失败会显示指纹采集失败请重新操作继续录入直录入成功止
6钮2存储指纹进行删减操作输入删指纹号完成步工作
7模块法进行识时候输入3手动开门锁需识指纹
8输入4键进行修改初始理密码
述程序遍遇符合标准重新检查次直作品没问题止
假开始测试时候没什问题话说明工作正确整作品达预期
43指纹识正确率测试
测试步骤完成指纹识正确率做测试分指纹添加时识开锁时指纹识情况做测试测试结果图
图42指纹识测试
第5章 总结展
51总结
篇文章讲运身学知识设计实现单片机核心具备指纹识开门功系统整设计综合指纹识液晶单片机等知识运指纹识系统电路器件部分基单片机设计Keil软件进行代码编写STC软件单片机进行烧写整设计实现指纹开锁相关功实物应入户门电脑背包类设计容指纹模块东西开发生活便利设计接着创新完善
52展
着未科技发展指纹解锁会迅速普基单片机指纹识密码锁设计里设计工作中存未解决问题实际应中需断积累完善
1 次文初步设计指纹密码开锁功项功够全面进步深入加强研究
2 系统指纹识灵敏度正确率提高
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