stm32的指纹识别与语音提示门禁
摘 要近些年来，随着社会经济的发展，生活水平的提高，电子芯片的高度集成化以及生物识别技术的飞速发展和智能化程度的大大提高，门禁系统得到了飞跃的发展，进入了成熟时期。其中指纹识别门禁系统因其高安全性而得到广泛使用，大大提高了人们对出入口的管理程度。本次门禁系统主要采用STM32芯片，SC5080语音芯片，在显示方面采用诺基亚5110能够直观显示当前时间以及用户操作提示语，采用微雪高清光学指纹识别模块，指纹感应灵敏，识别速度快，使用舵机控制门锁。门禁系统能够对用户操作进行语音提示并验证用户指纹信息，从而进行开关门，达到对出入口的管理。经过研究调试，指纹门禁系统已达到设计要求，可稳定使用。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.1.1课题的研究背景及意义 1
1.2指纹识别技术简介 1
1.2.1指纹特点 1
1.2.2指纹特征 1
1.2.3指纹取像 2
1.3论文结构 2
1.3.1论文章节安排 2
第二章 指纹门禁系统的硬件设计 3
2.1系统硬件结构及原理 3
2.2.1功能结构 3
2.2硬件模块的功能与简介 4
2.2.1STM32单片机简介 4
2.2.2指纹识别模块简介 5
2.2.3语音模块简介 6
2.2.45110显示模块简介 8
第三章 指纹门禁系统的软件设计 10
3.1系统软件设计方案 10
3.1.1软件设计总流程图 10
3.1.2指纹模块软件设计 11
第四章 指纹门禁系统调试 12
4.1开发工具简介 12
4.1.1Altium Designer简介 12
4.1.2Keil uVision简介 12
4.2PCB板的制作与系统调试 12
4.2.1PCB板的制作 12
4.2.2 实物制作 14
4.2.3 指纹录入 15
4.2.4 实物调试 16
结束语 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
致谢 22
参考文献 23
附录A 24
第一章 绪论
1.1引言
1.1.1课题的研究背景及意义
门禁系统属于智能建筑楼宇自动化系统（BAS）中的安防系统，是一种全新的新型现代化安全管理系统，它的主要功能是对门的开启和关闭进行高效的管理，确保授权用户能够进出，阻止非授权用户的进入。
目前社会上门禁系统使用的非常广泛，被使用于多种场合如：学校、商场、写字楼、小区物业、工厂等等。由于门禁系统的使用，保障了使用环境的安全，提高了管理效率。
随着社会的不断进步与发展，人们对现代化的办公和生活场所有着更高的安全要求，普通的密码锁和门禁卡管理系统由于具有可假冒，可伪造，可盗用等缺点，已无法满足现代人对安防的实际需求。只有采用不易丢失、仿制，具有唯一性的生物识别技术才能满足人们的需求。
生物识别技术主要通过对人体的生物特征进行识别从而验证身份，它包括面部识别技术、虹膜识别技术、视网膜识别技术，指纹识别技术和声音识别技术等。其中指纹识别技术由于具有唯一性、不变性、贴身性、可靠和价格便宜等特点，成为生物识别技术中使用最广泛和最具有应用前景的技术。
由于计算机技术和生物识别技术的不断发展，指纹识别算法得到了进一步的提升，更加迅速，准确和可靠，被越来越多的用于前端信息采集。本次设计即采用指纹识别技术作为前端，采集用户信息。
1.2指纹识别技术简介
1.2.1指纹特点
与其他生物特征相比，指纹有以下2个突出优点：
稳定性：一个人从出生指纹形成到死亡，指纹的特征都不会有太大的变化。
独特性：指纹具有唯一性，每个人的指纹都是独一无二的，不存在两个人具有相同的指纹，即使是同卵双胞胎的指纹也是不一样的。
1.2.2指纹特征
指纹特征一般分为两类：总体特征和局部特征。指纹识别算法目的就是在指纹图像上分析计算，找到指纹特征。
总体特征：总体特征是指可以用肉眼直接观察到的特征，主要包括：纹形、模式区、核心点、三角点和纹数等。
局部特征：局部特征是指指纹上节点的特征，这些具有特征的节点称为细节特征或特征点。两枚指纹经常会具有相同的总体特征，但它的细节特征，却不可能完全相同。
1.2.3指纹取像
目前的指纹取像技术按原理可分成两类：光学取像和非光学取像。
光学取像设备是根据光的全反射原理制作而成的。当光线照射到压有指纹的玻璃表面时，根据压在玻璃表面指纹的脊和谷的深度以及皮肤与玻璃间的油脂和水分，CCD获取反射光的量。当光线经过玻璃反射到谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射，光线被反射到CCD，而当光线经过玻璃反射到脊的地方后在玻璃与空气的界面不会发生全反射，而是被脊与玻璃的接触面吸收或者漫反射到别的地方，这样就在CCD上形成了指纹的图像。
非光学取像技术目前主要有两种：半导体取像和超声波取像。硅电容传感器是最为常见的半导体传感器，它在半导体金属阵列上能结合大约100000个电容传感器。半导体传感器的外面是绝缘的表面，当用户的手指放在上面时，皮肤组成了电容阵列的另一面，电容阵列的各个电容电压由于指纹纹路深浅不一而不同，根据测量各点的电压值可获得灰度指纹图像。超声波扫描是指纹取像技术中使用效率较高的一类。超声波扫描首先扫描指纹的表面，然后使用接收设备获取了其反射信号，通过测量他/她的范围，得到脊的深度。
1.3论文结构
1.3.1论文章节安排
本文章节安排如下：
第一章介绍了本次课题的研究背景与意义，简单介绍了指纹的一些特征与取像方法，最后选取了光学取像的指纹模块。
第二章介绍的指纹识别门禁系统的硬件设计，对所需的各个硬件模块进行简单的介绍。详细讲解了指纹识别门禁系统的硬件设计，对设计过程中所遇到的一些难点问题进行详细阐述。
第三章介绍的指纹识别门禁系统的软件设计部分，介绍了软件编程的简单思路以及各功能模块的软件调试。
第四章介绍制图软件以及实物制作与调试
第二章 指纹门禁系统的硬件设计
2.1系统硬件结构及原理
2.1.1功能结构
基于STM32的指纹识别与语音提示门禁系统是利用指纹识别模块对要进入人员的指纹信息进行验证识别，然后把识别信息发送给STM32，然后STM32对数据进行数据处理，处理完数据后根据信息是否正确有效，控制舵机或门锁动作。当需要进出人员是访客，只需要按门铃键进行提示，有本单位工作人员或用户控制舵机或门锁时候动作。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.1.1课题的研究背景及意义 1
1.2指纹识别技术简介 1
1.2.1指纹特点 1
1.2.2指纹特征 1
1.2.3指纹取像 2
1.3论文结构 2
1.3.1论文章节安排 2
第二章 指纹门禁系统的硬件设计 3
2.1系统硬件结构及原理 3
2.2.1功能结构 3
2.2硬件模块的功能与简介 4
2.2.1STM32单片机简介 4
2.2.2指纹识别模块简介 5
2.2.3语音模块简介 6
2.2.45110显示模块简介 8
第三章 指纹门禁系统的软件设计 10
3.1系统软件设计方案 10
3.1.1软件设计总流程图 10
3.1.2指纹模块软件设计 11
第四章 指纹门禁系统调试 12
4.1开发工具简介 12
4.1.1Altium Designer简介 12
4.1.2Keil uVision简介 12
4.2PCB板的制作与系统调试 12
4.2.1PCB板的制作 12
4.2.2 实物制作 14
4.2.3 指纹录入 15
4.2.4 实物调试 16
结束语 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
致谢 22
参考文献 23
附录A 24
第一章 绪论
1.1引言
1.1.1课题的研究背景及意义
门禁系统属于智能建筑楼宇自动化系统（BAS）中的安防系统，是一种全新的新型现代化安全管理系统，它的主要功能是对门的开启和关闭进行高效的管理，确保授权用户能够进出，阻止非授权用户的进入。
目前社会上门禁系统使用的非常广泛，被使用于多种场合如：学校、商场、写字楼、小区物业、工厂等等。由于门禁系统的使用，保障了使用环境的安全，提高了管理效率。
随着社会的不断进步与发展，人们对现代化的办公和生活场所有着更高的安全要求，普通的密码锁和门禁卡管理系统由于具有可假冒，可伪造，可盗用等缺点，已无法满足现代人对安防的实际需求。只有采用不易丢失、仿制，具有唯一性的生物识别技术才能满足人们的需求。
生物识别技术主要通过对人体的生物特征进行识别从而验证身份，它包括面部识别技术、虹膜识别技术、视网膜识别技术，指纹识别技术和声音识别技术等。其中指纹识别技术由于具有唯一性、不变性、贴身性、可靠和价格便宜等特点，成为生物识别技术中使用最广泛和最具有应用前景的技术。
由于计算机技术和生物识别技术的不断发展，指纹识别算法得到了进一步的提升，更加迅速，准确和可靠，被越来越多的用于前端信息采集。本次设计即采用指纹识别技术作为前端，采集用户信息。
1.2指纹识别技术简介
1.2.1指纹特点
与其他生物特征相比，指纹有以下2个突出优点：
稳定性：一个人从出生指纹形成到死亡，指纹的特征都不会有太大的变化。
独特性：指纹具有唯一性，每个人的指纹都是独一无二的，不存在两个人具有相同的指纹，即使是同卵双胞胎的指纹也是不一样的。
1.2.2指纹特征
指纹特征一般分为两类：总体特征和局部特征。指纹识别算法目的就是在指纹图像上分析计算，找到指纹特征。
总体特征：总体特征是指可以用肉眼直接观察到的特征，主要包括：纹形、模式区、核心点、三角点和纹数等。
局部特征：局部特征是指指纹上节点的特征，这些具有特征的节点称为细节特征或特征点。两枚指纹经常会具有相同的总体特征，但它的细节特征，却不可能完全相同。
1.2.3指纹取像
目前的指纹取像技术按原理可分成两类：光学取像和非光学取像。
光学取像设备是根据光的全反射原理制作而成的。当光线照射到压有指纹的玻璃表面时，根据压在玻璃表面指纹的脊和谷的深度以及皮肤与玻璃间的油脂和水分，CCD获取反射光的量。当光线经过玻璃反射到谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射，光线被反射到CCD，而当光线经过玻璃反射到脊的地方后在玻璃与空气的界面不会发生全反射，而是被脊与玻璃的接触面吸收或者漫反射到别的地方，这样就在CCD上形成了指纹的图像。
非光学取像技术目前主要有两种：半导体取像和超声波取像。硅电容传感器是最为常见的半导体传感器，它在半导体金属阵列上能结合大约100000个电容传感器。半导体传感器的外面是绝缘的表面，当用户的手指放在上面时，皮肤组成了电容阵列的另一面，电容阵列的各个电容电压由于指纹纹路深浅不一而不同，根据测量各点的电压值可获得灰度指纹图像。超声波扫描是指纹取像技术中使用效率较高的一类。超声波扫描首先扫描指纹的表面，然后使用接收设备获取了其反射信号，通过测量他/她的范围，得到脊的深度。
1.3论文结构
1.3.1论文章节安排
本文章节安排如下：
第一章介绍了本次课题的研究背景与意义，简单介绍了指纹的一些特征与取像方法，最后选取了光学取像的指纹模块。
第二章介绍的指纹识别门禁系统的硬件设计，对所需的各个硬件模块进行简单的介绍。详细讲解了指纹识别门禁系统的硬件设计，对设计过程中所遇到的一些难点问题进行详细阐述。
第三章介绍的指纹识别门禁系统的软件设计部分，介绍了软件编程的简单思路以及各功能模块的软件调试。
第四章介绍制图软件以及实物制作与调试
第二章 指纹门禁系统的硬件设计
2.1系统硬件结构及原理
2.1.1功能结构
基于STM32的指纹识别与语音提示门禁系统是利用指纹识别模块对要进入人员的指纹信息进行验证识别，然后把识别信息发送给STM32，然后STM32对数据进行数据处理，处理完数据后根据信息是否正确有效，控制舵机或门锁动作。当需要进出人员是访客，只需要按门铃键进行提示，有本单位工作人员或用户控制舵机或门锁时候动作。
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