指纹识别技术的高校实验室门禁系统的研究(附件)
目前，高校实验室规模越来越大，实验室内的工作人员越来越多，设备越来越昂贵、精密，高校实验室安全方面的建设已经成为一项重要课题。因为指纹识别技术具备极高的安全性，现在已被广泛应用于生活和工作中，所以本课题研究基于指纹识别技术的高校实验室门禁系统。本设计研究的高校实验室门禁系统以单片机为核心，以串口通信的方式实现指纹识别模块对指纹的录入、存储，删除。通过矩阵键盘实现管理员密码的输入和删除，通过液晶显示器实现人机交互，为用户的使用带来便利，开锁模拟由继电器的断开吸合来模拟实现。关键词 高校实验室，门禁系统，指纹识别，单片机
目 录
1 引言 1
1.1门禁系统发展过程及现状 1
1.2系统设计目的及意义 1
1.3指纹识别原理 2
2 门禁系统结构设计 3
2.1整体框图设计 3
2.2主控芯片介绍 4
3 门禁系统硬件设计 5
3.1门禁系统整体硬件结构 5
3.2 STC89C52单片机 5
3.3 指纹模块 7
3.4存储模块 9
3.5 液晶显示模块 10
3.6 WIFI模块 13
3.7 按键模块 14
4 系统软件的设计 16
4.1主程序设计 16
4.2指纹模块程序设计 17
4.3显示模块程序设计流程 19
4.4键盘程序设计流程 19
4.5 Keil编程 20
5 硬件调试 22
5.1 液晶调试 22
5.2指纹、按键调试 23
5.3整体调试 23
结论 25
参考文献 26
致谢 27
附录A 28
附录B 29
1 引言
1.1 门禁系统发展过程及现状
现今电子芯片科技含量智能化越来越高，门禁系统的功能随着时代的发展，使用起来越来越方便，因而指纹门禁系统在当今社会得到了广泛的应用。下面是对门禁系统的发展过程的简单介绍:
第一代门禁:通过按键输入固定的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
数字密码；
第二代门禁:刷卡门禁系统；
第三代门禁:非接触式IC卡门禁；
第四代门禁:通过每个人都有，但每个人都不相同的识别标准来实现门锁控制[1]。
现今世界飞速发展，随着科技的进步，几乎每家每户甚至每一个人都接触或用上了指纹识别技术。世界上许多企业和研究机构都推出了多款基于指纹识别技术的门禁系统及产品，这些产品在各行各业都十分的受欢迎。美国BAC公司推出的的Secure Touch指纹识别机在同行中一直都是出类拔萃的[2]。
1.2 系统设计目的及意义
高效、安全的身份识别系统在人们的生活中发挥着不可替代的作用。传统的个人身份鉴别方法有很多的危险因素。因此，能够识别人体自身具备的唯一特定生理特征的身份识别系统在社会中越来越占有重要的地位，受到更多的欢迎。
指纹识别门禁系统的唯一钥匙是用户的指纹，需要验证用户的指纹进行比对来识别用户身份，并可通过管理员来存储用户指纹方便用户下次开启门禁，同时可以记录登记人的录入时间及录入信息，为信息查询带来了很大的便利。从而达到了提高管理水平，减少危险，将管理难度大大降低，提高工作效率，提升管理水平的目的。
指纹门禁技术可以应用于机关档案室，银行金库，海关关卡，航空关卡，交通车辆，手机开关机，电脑保密，家庭门锁，实验室门禁，企业机密安全，军队等需要级高安全性的领域，它将成为本世纪识最受欢迎的安全识别技术，在各个领域都有能够大展宏图，一定能为我们社会的安全稳定，社会的进步带来巨大的帮助[3]。
将指纹门禁技术用于实验室，使实验室管理员，相关教师的工作量降低了许多，使实验室管理人员的工作效率提高，实验室教师带领学生进入实验室做实验更加方便，省去了很多被关在实验室外面等管理员送来钥匙的时间，不再怕实验室管理员人手不够的问题，现在只需要一到两名实验室管理员就可以实现对实验室门禁的全面掌控。同时外来人员即没有录入过指纹的人就无法进入实验室，极大地控制了无权限进入实验室的人员进出情况，保障了实验室器材不受非专业人员的损坏，大大提高了科研人员，实验室教师，实验室学生的工作效率。
1.3 指纹识别原理
因为手指凹凸不平的表皮，而每个人的表皮生成都不相同，因此每个人都具有与众不同的指纹。理想状态下的指纹是二值图像。指纹图像一般是通过按压的方式采集，所以，外界温度的高低，平时对手指的保护程度及皮肤的变形等因素都可能导致指纹图像不理想。另外，通过红外线进行数字化扫描的时候，光照强度的不同，也会对指纹识别系统造成干扰。这些因素都可能导致指纹匹配不成功。因此，合适的扫描环境对于指纹识别成功与否影响很大[4]。
手指表面的指纹有2种表现特征：
1）全局特征：这里所说的是手指上面的的整体基本纹路图案有弓形、箕形和螺旋形，如图1所示：
图1 指纹基本纹路图案
2）局部特征：断点和分叉（细节特征）。
通过指纹进行身份确定，特别是对一些特殊场合的比较模糊的指纹进行认定时候所采集鉴定的关键就是细节特征[5]。
如图2中的细节特征指纹图像：
图2 指纹图像
2 门禁系统结构设计
本系统的设计目的为应用于高校实验室门禁系统以降低高校实验室受外来人员影响的安全隐患。在这个前提下，对高校实验室有如下的构思：
1）通过指纹识别技术控制门禁系统，以指纹为开启门禁的 “钥匙”，唯一性保障绝对安全。
2）通过键盘对指纹库，密码进行管理。
3）当指纹识别错误超过三次时，门禁系统的蜂鸣器自动报警。
4) 通过WIFI技术实现对摄像头的控制，提高门锁的安全性[6]。
目 录
1 引言 1
1.1门禁系统发展过程及现状 1
1.2系统设计目的及意义 1
1.3指纹识别原理 2
2 门禁系统结构设计 3
2.1整体框图设计 3
2.2主控芯片介绍 4
3 门禁系统硬件设计 5
3.1门禁系统整体硬件结构 5
3.2 STC89C52单片机 5
3.3 指纹模块 7
3.4存储模块 9
3.5 液晶显示模块 10
3.6 WIFI模块 13
3.7 按键模块 14
4 系统软件的设计 16
4.1主程序设计 16
4.2指纹模块程序设计 17
4.3显示模块程序设计流程 19
4.4键盘程序设计流程 19
4.5 Keil编程 20
5 硬件调试 22
5.1 液晶调试 22
5.2指纹、按键调试 23
5.3整体调试 23
结论 25
参考文献 26
致谢 27
附录A 28
附录B 29
1 引言
1.1 门禁系统发展过程及现状
现今电子芯片科技含量智能化越来越高，门禁系统的功能随着时代的发展，使用起来越来越方便，因而指纹门禁系统在当今社会得到了广泛的应用。下面是对门禁系统的发展过程的简单介绍:
第一代门禁:通过按键输入固定的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
数字密码；
第二代门禁:刷卡门禁系统；
第三代门禁:非接触式IC卡门禁；
第四代门禁:通过每个人都有，但每个人都不相同的识别标准来实现门锁控制[1]。
现今世界飞速发展，随着科技的进步，几乎每家每户甚至每一个人都接触或用上了指纹识别技术。世界上许多企业和研究机构都推出了多款基于指纹识别技术的门禁系统及产品，这些产品在各行各业都十分的受欢迎。美国BAC公司推出的的Secure Touch指纹识别机在同行中一直都是出类拔萃的[2]。
1.2 系统设计目的及意义
高效、安全的身份识别系统在人们的生活中发挥着不可替代的作用。传统的个人身份鉴别方法有很多的危险因素。因此，能够识别人体自身具备的唯一特定生理特征的身份识别系统在社会中越来越占有重要的地位，受到更多的欢迎。
指纹识别门禁系统的唯一钥匙是用户的指纹，需要验证用户的指纹进行比对来识别用户身份，并可通过管理员来存储用户指纹方便用户下次开启门禁，同时可以记录登记人的录入时间及录入信息，为信息查询带来了很大的便利。从而达到了提高管理水平，减少危险，将管理难度大大降低，提高工作效率，提升管理水平的目的。
指纹门禁技术可以应用于机关档案室，银行金库，海关关卡，航空关卡，交通车辆，手机开关机，电脑保密，家庭门锁，实验室门禁，企业机密安全，军队等需要级高安全性的领域，它将成为本世纪识最受欢迎的安全识别技术，在各个领域都有能够大展宏图，一定能为我们社会的安全稳定，社会的进步带来巨大的帮助[3]。
将指纹门禁技术用于实验室，使实验室管理员，相关教师的工作量降低了许多，使实验室管理人员的工作效率提高，实验室教师带领学生进入实验室做实验更加方便，省去了很多被关在实验室外面等管理员送来钥匙的时间，不再怕实验室管理员人手不够的问题，现在只需要一到两名实验室管理员就可以实现对实验室门禁的全面掌控。同时外来人员即没有录入过指纹的人就无法进入实验室，极大地控制了无权限进入实验室的人员进出情况，保障了实验室器材不受非专业人员的损坏，大大提高了科研人员，实验室教师，实验室学生的工作效率。
1.3 指纹识别原理
因为手指凹凸不平的表皮，而每个人的表皮生成都不相同，因此每个人都具有与众不同的指纹。理想状态下的指纹是二值图像。指纹图像一般是通过按压的方式采集，所以，外界温度的高低，平时对手指的保护程度及皮肤的变形等因素都可能导致指纹图像不理想。另外，通过红外线进行数字化扫描的时候，光照强度的不同，也会对指纹识别系统造成干扰。这些因素都可能导致指纹匹配不成功。因此，合适的扫描环境对于指纹识别成功与否影响很大[4]。
手指表面的指纹有2种表现特征：
1）全局特征：这里所说的是手指上面的的整体基本纹路图案有弓形、箕形和螺旋形，如图1所示：
图1 指纹基本纹路图案
2）局部特征：断点和分叉（细节特征）。
通过指纹进行身份确定，特别是对一些特殊场合的比较模糊的指纹进行认定时候所采集鉴定的关键就是细节特征[5]。
如图2中的细节特征指纹图像：
图2 指纹图像
2 门禁系统结构设计
本系统的设计目的为应用于高校实验室门禁系统以降低高校实验室受外来人员影响的安全隐患。在这个前提下，对高校实验室有如下的构思：
1）通过指纹识别技术控制门禁系统，以指纹为开启门禁的 “钥匙”，唯一性保障绝对安全。
2）通过键盘对指纹库，密码进行管理。
3）当指纹识别错误超过三次时，门禁系统的蜂鸣器自动报警。
4) 通过WIFI技术实现对摄像头的控制，提高门锁的安全性[6]。
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