基于单片机的指纹识别电子密码锁设计【字数：10876】
摘 要本次设计在完成开题报告后开始对电路及元器件的选择，在两种方案中选择最优。在硬件方面舍弃了C51选用STM-32作为核心；让用户有更好操作性选用了触摸屏构建软键盘；显示器件选择了液晶；两个小灯作为报警装置，以单片机对指纹识别模块的控制来实现密码锁的应用。将各模块连接后，对程序进行编程以达到设计目的。
目 录
1. 绪论 1
1.1开发背景和意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.2.1总体现状 2
1.2.2 指纹采集技术 2
1.2.3 指纹识别技术 3
2. 系统总体结构设计 5
2.1系统功能设计要求 5
2.2系统硬件总体框架 5
2.2系统软件总体框架 6
3. 系统硬件模块设计 7
3.1 STM32外围电路设计 7
3.2 指纹识别模块设计 7
3.3 显示模块设计 8
3.4 键盘模块设计 9
3.5 报警模块设计 10
4. 系统软件模块设计 11
4.1指纹识别模块程序设计 11
4.2 LCD液晶显示模块程序设计 15
4.3 报警模块程序设计 16
4.4 输入模块程序设计 17
5.系统测试 19
5.1系统初始化 19
5.2指纹识别模式 19
5.3指纹录入模式 19
5.4指纹删除模式 20
5.5测试问题总结 21
6.总结 22
参考文献 23
致谢 24
绪论
1.1开发背景和意义
从古代开始中国就已经发现了指纹的特殊性，一般在那种犯罪认罪的情况下选择签字画押来保证绝对性，现代科学也清楚地证明每个人的指纹都是独一无二的。它的复杂程度就如同世界上没有两片一样的雪花一样，无论是什么样的一起都能得到不同的结论。在世界上还没有出现过两个拥有同样指纹的人的报道，所以每个人的指纹绝对是只属于自己一个人的。现在计算机技术的高速发展以及光电传感器 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
的应用，指纹识别已经不仅仅运用于追捕嫌犯，更加贴近生活为生活带来了大量的便利。随着光电传感器的诞生，指纹识别技术迎来了井喷期，将指纹采集与指纹识别完全结合做到了更加高效的处理。?
指纹锁是非常有代表性的。它的功能具有集合简单和复杂于一身的特性，并且它运用了目前的先进技术使得它在安全方面比最古老的锁更具有优势。目前科学与技术呈现井喷式发展，因此指纹密码锁也要经历淘汰与转型升级以符合人们的需求，随着用户越来越多，也会出现各种问题，这些问题也会倒逼指纹密码锁进行改变和完善。
所以以指纹采集以及这之后的指纹匹配识别纹核心的指纹识别密码锁需要能够更好的了解技术对人体生物工程学的深入程度以及高速得到生物体数据化，关于当前指纹密码锁研究中存在的问题以及可以在以后加入的研究程度。同时，在开发和设计指纹识别密码锁的过程中，我们也能够将自己所学的知识进行更加高效以及有利的运用，为我们的大学生活画下一个完美的句号。
1.2国内外研究现状
1.2.1总体现状
随着光电子学和单片机技术的发展，指纹图像的采集变得快速准确，为指纹识别技术的突破和应用提供了大量的解决方案。目前主流的指纹系统主要有指纹识别和指纹采集。
在指纹采集部分，实际的初始指纹采集器大多采用光电子学的形式，经过一段时间的发展后出现了电容式以及电感式等由半导体为主题的指纹采集器，这些采集器在大部分情况下，其指纹采集的质量都是较好的，半导体采集器与光电式相比，具有尺寸小，更容易集成等特点。但是现在的指纹采集器依然存在一定的问题主要是：在采集油脂过多、潮湿的手指指纹时，希望能够尽量减少采集时因外部因素所造成的指纹图案变形，尽可能保证正确地进行指纹采集。
在指纹识别方面，目前各大国都有企业或国家机构在在指纹识别的系统上投入了大量尽力与资源，而欧美国家在该领域的研究已经达到了世界领先水平，并且在个列强国中有了明显的建树，其中中国也因此收到了大量启发，并且对该领域进行了长达十年的研究。在亚洲，中国处于该领域的领先水平并且以经发展出了自己对该领域的算法，能够有效结合生物工程学以及人体生物学还有光电子探测技术来达到指纹识别的精准探测。高校先后开展指纹识别研究工作，在该领域取得重大突破。
1.2.2 指纹采集技术
指纹采集技术已经开发了很长时间，随着传感器技术的兴起，其开发过程得到了很多技术支持。第一代指纹采集技术主要是如古代时期的签名等，使用按标记的方式，在指纹附着到墨水上之后将墨水施加到纸张上，但是这种方法具有不完整性和不安全性的一些缺点。随着传感器的发展，第二代指纹采集器开始采用数字化收集方法，指纹的特征被数字化，然后以数字信息的形式显示和存储。收集效率高的采集仪器包括光学指纹采集仪，量子场采集仪和理想状态的太阳黑子探测器。这些采集方式都具有方便、高效、可处理性强以及安全等优点。指纹采集技术的基本核心是将实际物体的特征数字化，因此需要手指特征进行数字化后并通过特殊的公式将其物理特性以及曲线等弧度细化分开，得到不同的数字信号。然后根据不同的数字信号值绘制更准确的图像。现在，细化主要通过快速细化算法和改进的OPTA算法实现细化。虽然这些方法可以形成相对完整的指纹图像，但仍存在许多问题，尤其是在图像处理方面，会减少指纹的特征，导致图像变得不是那么精确，从而降低指纹采集图像的精确度以及保证率。对于这个尖锐的问题，世界各地的研究机构都在加大力度解决中并取得了一定成效。在解决图像和指纹的识别的问题上关系到整个设计的好坏，采用最先进的DSP方式对信息的收集和处理有非常大的效果，这个结构有力于提高系统的利用率。在这个系统中,SRAM和DSP相连，FLASH和SDRAM同样可以这么做，FLASH的作用是收集一些信息数据，对于前面所述的第二个的作用是直接作为DSP的内部存储，为了使程序正常运行下去。而对于最开始说的SRAM来说，它的作用也是用来存一些数据，但是它和FLASH也有一些区别，因为它是系统运行时偶然发生的更改量。
目 录
1. 绪论 1
1.1开发背景和意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.2.1总体现状 2
1.2.2 指纹采集技术 2
1.2.3 指纹识别技术 3
2. 系统总体结构设计 5
2.1系统功能设计要求 5
2.2系统硬件总体框架 5
2.2系统软件总体框架 6
3. 系统硬件模块设计 7
3.1 STM32外围电路设计 7
3.2 指纹识别模块设计 7
3.3 显示模块设计 8
3.4 键盘模块设计 9
3.5 报警模块设计 10
4. 系统软件模块设计 11
4.1指纹识别模块程序设计 11
4.2 LCD液晶显示模块程序设计 15
4.3 报警模块程序设计 16
4.4 输入模块程序设计 17
5.系统测试 19
5.1系统初始化 19
5.2指纹识别模式 19
5.3指纹录入模式 19
5.4指纹删除模式 20
5.5测试问题总结 21
6.总结 22
参考文献 23
致谢 24
绪论
1.1开发背景和意义
从古代开始中国就已经发现了指纹的特殊性，一般在那种犯罪认罪的情况下选择签字画押来保证绝对性，现代科学也清楚地证明每个人的指纹都是独一无二的。它的复杂程度就如同世界上没有两片一样的雪花一样，无论是什么样的一起都能得到不同的结论。在世界上还没有出现过两个拥有同样指纹的人的报道，所以每个人的指纹绝对是只属于自己一个人的。现在计算机技术的高速发展以及光电传感器 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
的应用，指纹识别已经不仅仅运用于追捕嫌犯，更加贴近生活为生活带来了大量的便利。随着光电传感器的诞生，指纹识别技术迎来了井喷期，将指纹采集与指纹识别完全结合做到了更加高效的处理。?
指纹锁是非常有代表性的。它的功能具有集合简单和复杂于一身的特性，并且它运用了目前的先进技术使得它在安全方面比最古老的锁更具有优势。目前科学与技术呈现井喷式发展，因此指纹密码锁也要经历淘汰与转型升级以符合人们的需求，随着用户越来越多，也会出现各种问题，这些问题也会倒逼指纹密码锁进行改变和完善。
所以以指纹采集以及这之后的指纹匹配识别纹核心的指纹识别密码锁需要能够更好的了解技术对人体生物工程学的深入程度以及高速得到生物体数据化，关于当前指纹密码锁研究中存在的问题以及可以在以后加入的研究程度。同时，在开发和设计指纹识别密码锁的过程中，我们也能够将自己所学的知识进行更加高效以及有利的运用，为我们的大学生活画下一个完美的句号。
1.2国内外研究现状
1.2.1总体现状
随着光电子学和单片机技术的发展，指纹图像的采集变得快速准确，为指纹识别技术的突破和应用提供了大量的解决方案。目前主流的指纹系统主要有指纹识别和指纹采集。
在指纹采集部分，实际的初始指纹采集器大多采用光电子学的形式，经过一段时间的发展后出现了电容式以及电感式等由半导体为主题的指纹采集器，这些采集器在大部分情况下，其指纹采集的质量都是较好的，半导体采集器与光电式相比，具有尺寸小，更容易集成等特点。但是现在的指纹采集器依然存在一定的问题主要是：在采集油脂过多、潮湿的手指指纹时，希望能够尽量减少采集时因外部因素所造成的指纹图案变形，尽可能保证正确地进行指纹采集。
在指纹识别方面，目前各大国都有企业或国家机构在在指纹识别的系统上投入了大量尽力与资源，而欧美国家在该领域的研究已经达到了世界领先水平，并且在个列强国中有了明显的建树，其中中国也因此收到了大量启发，并且对该领域进行了长达十年的研究。在亚洲，中国处于该领域的领先水平并且以经发展出了自己对该领域的算法，能够有效结合生物工程学以及人体生物学还有光电子探测技术来达到指纹识别的精准探测。高校先后开展指纹识别研究工作，在该领域取得重大突破。
1.2.2 指纹采集技术
指纹采集技术已经开发了很长时间，随着传感器技术的兴起，其开发过程得到了很多技术支持。第一代指纹采集技术主要是如古代时期的签名等，使用按标记的方式，在指纹附着到墨水上之后将墨水施加到纸张上，但是这种方法具有不完整性和不安全性的一些缺点。随着传感器的发展，第二代指纹采集器开始采用数字化收集方法，指纹的特征被数字化，然后以数字信息的形式显示和存储。收集效率高的采集仪器包括光学指纹采集仪，量子场采集仪和理想状态的太阳黑子探测器。这些采集方式都具有方便、高效、可处理性强以及安全等优点。指纹采集技术的基本核心是将实际物体的特征数字化，因此需要手指特征进行数字化后并通过特殊的公式将其物理特性以及曲线等弧度细化分开，得到不同的数字信号。然后根据不同的数字信号值绘制更准确的图像。现在，细化主要通过快速细化算法和改进的OPTA算法实现细化。虽然这些方法可以形成相对完整的指纹图像，但仍存在许多问题，尤其是在图像处理方面，会减少指纹的特征，导致图像变得不是那么精确，从而降低指纹采集图像的精确度以及保证率。对于这个尖锐的问题，世界各地的研究机构都在加大力度解决中并取得了一定成效。在解决图像和指纹的识别的问题上关系到整个设计的好坏，采用最先进的DSP方式对信息的收集和处理有非常大的效果，这个结构有力于提高系统的利用率。在这个系统中,SRAM和DSP相连，FLASH和SDRAM同样可以这么做，FLASH的作用是收集一些信息数据，对于前面所述的第二个的作用是直接作为DSP的内部存储，为了使程序正常运行下去。而对于最开始说的SRAM来说，它的作用也是用来存一些数据，但是它和FLASH也有一些区别，因为它是系统运行时偶然发生的更改量。
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