单片机的指纹识别系统设计
随着科技逐渐进步，指纹识别技术逐渐进入我们的日常生活。 因为人的身体特征不可以被复制，人们开始将注意力转向生物识别技术，希望借此技术来应对当前系统安全的挑战。 为了使用身体的特殊证据，这些特征必须是独特和稳定的。 本文通过研究设计单片机的硬件和软件系统，从而完成基于单片机指纹识别系统设计，完成了对指纹的采集，录入，特征提取和匹配等功能。通过本设计，在学习指纹识别的相关知识的同时，加深对单片机的学习和理解。关键词 指纹识别，STC89C2，LCD1602液晶显示屏
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景和意义 1
1.2生物识别技术概述 2
1.3指纹识别技术概述 2
1.4指纹识别研究现状 3
2 指纹识别基本原理 3
2.1指纹学的基本知识 3
2.2自动指纹识别原理 5
2.3指纹识别系统 5
3 指纹识别系统硬件设计 12
3.1相关器件介绍 12
3.2功能描述 16
3.3系统硬件概述 17
3.4方案设计 18
3.5硬件电路设计 19
4 硬件电路制作和调试 24
4.1 绘制PCB板 24
4.2制作和调试 25
5 软件设计 26
5.1 设计思路 26
5.2相关程序设计 26
5.3 单片机程序设计 30
结 论 31
致 谢 32
参考文献 33
附 录：程序代码 34
1 绪论
1.1 课题背景和意义
随着科技发展，越来越多的设备需要加密和身份识别，传统的利用 “口令+密码”的机械钥匙等保护措施的安全性在不断下降，同时还会有被遗忘或者被盗走的可能。如果用户登录一台电脑而忘记密码则无法进入系统，这将会造成很大的麻烦。，同时密码被盗和破解也是一个比较棘手的问题。其实窃取和破解密码的技术难度不是很高，比如使用枚举法来查找密码或者通过用户的姓名年龄生日等信息来猜测出密码，操作员甚至还可以在用户输入密码时通过按键来知道密码。这些问 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
题表明现有的系统安全技术面临严峻的挑战。
生物识别技术是一项利用人的生理特征来识别认证的技术。传统的识别方法是基于我们所拥有个性特征之间的差异进行识别。生物学特征可分为包括指纹、脸型、视网膜和DNA等在内的物理特征和包括声音、签名和步态等在内的行为特征。
生物识别技术可根据生物特征可分为下面三类：
（1）高级生物识别：指纹和视网膜等的识别；
（2）次级生物识别：掌纹、面部和语音等的识别；
（3）深奥的生物识别：如通过血管纹理和人体气味等特别的特征来识别。
生物识别中的指纹识别是一种非常可靠的识别技术，其实用性和可访问性越来越受到大家的认可。因为指纹不会随时间而变化并且每个人的指纹都是独一无二的，另一方面现在的科技手段可以方便地获得指纹样本从而开发识别系统，拥有很强的实用性，所以这项基于指纹来进行生物识别的技术不仅解决了上述问题，还提高了信息的保密性。由于这项技术采集到的原始的指纹图像并不是指纹识别系统中所使用的模板，由于指纹识别系统中所使用到模板是后期通过原始图像所提取的关键特征而不是直接利用原始采集的指纹图像，所以方便网络传输并且易于在不同的地方确认。
总之，随着指纹识别产品的开发和生产数量的增加，指纹识别技术已经不仅仅只用于金融、公安、保险和证券等领域。它已经开始逐渐地进入生活中的民用市场，指纹识别技术的快速发展在Iphone系列手机解锁的应用中是一个很好的例子，相信未来的指纹识别将被越来越多的人使用。
1.2 生物识别技术概述
生物识别技术指的是通过人体的生物特征来识别认证的技术，人类生物特征通常是独特的，可以被检测并自动识别和验证，并且可以遗传或终身。生物识别认证技术与传统认证技术相比，有很大的优势。生物识别系统对生物特征进行采样，将其提取到的独特特征转换为数字代码，并把转换得到的数字代码通过进一步处理使其形成为特征模板。指纹识别技术的精度正在随着各种电子器件的价格不断变低而开始不断地提高，生物识别系统也因此开始逐渐地被用于控制如门禁和企业考勤管理系统等的商业授权。生物识别技术的生物特征多种多样，比如掌纹、指纹、虹膜、视网膜、脸型、脉搏等，人们已经开发了多种生物识别技术。
1.3 指纹识别技术概述
指纹是每个人都具有的特征，它的复杂性在用于身份识别时发挥了很大的作用，同时这项技术推动了广大市场的潜力的发展。指纹识别系统随着技术支持的不断成熟，经过这几十年的发展逐渐成为了目前最通用的生物识别方案，它具有便宜便捷和准确可靠的特点并且不容易侵权。这项技术主要涉及到四个功能：读取指纹图像、提取图像特征、保存数据和比较。
指纹识别通常要经过以下流程：首先，通过指纹读取装置读取人体指纹图像，之后对采集到的指纹图像进行处理，让它变得更清晰。接下来需要创建指纹特征数据，一般用指纹识别软件来完成，指纹特征数据间的转换是单向的：指纹可以转换为特征数据，但特征数据不可以转换为指纹。最后，通过模糊比较法对两个指纹的图像信息进行比较，计算出其相似度从而得到两个指纹的匹配结果。
与其他认证技术相比，指纹识别技术因其多种特性而优于其他认证技术：
（1）指纹是独特的，两个指纹之间不相同；
（2）指纹样品易于获得，难以伪造，易于开发，实用性强；
（3）指纹相当固定，不随年龄增长和健康状况发生变化；
（4）指纹识别中使用的模板不是原始指纹图像，而是从图像中提取的关键特征，从而减少需要的信息量，并在实现远程确认时可以大大减少网络传输负担；
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景和意义 1
1.2生物识别技术概述 2
1.3指纹识别技术概述 2
1.4指纹识别研究现状 3
2 指纹识别基本原理 3
2.1指纹学的基本知识 3
2.2自动指纹识别原理 5
2.3指纹识别系统 5
3 指纹识别系统硬件设计 12
3.1相关器件介绍 12
3.2功能描述 16
3.3系统硬件概述 17
3.4方案设计 18
3.5硬件电路设计 19
4 硬件电路制作和调试 24
4.1 绘制PCB板 24
4.2制作和调试 25
5 软件设计 26
5.1 设计思路 26
5.2相关程序设计 26
5.3 单片机程序设计 30
结 论 31
致 谢 32
参考文献 33
附 录：程序代码 34
1 绪论
1.1 课题背景和意义
随着科技发展，越来越多的设备需要加密和身份识别，传统的利用 “口令+密码”的机械钥匙等保护措施的安全性在不断下降，同时还会有被遗忘或者被盗走的可能。如果用户登录一台电脑而忘记密码则无法进入系统，这将会造成很大的麻烦。，同时密码被盗和破解也是一个比较棘手的问题。其实窃取和破解密码的技术难度不是很高，比如使用枚举法来查找密码或者通过用户的姓名年龄生日等信息来猜测出密码，操作员甚至还可以在用户输入密码时通过按键来知道密码。这些问 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
题表明现有的系统安全技术面临严峻的挑战。
生物识别技术是一项利用人的生理特征来识别认证的技术。传统的识别方法是基于我们所拥有个性特征之间的差异进行识别。生物学特征可分为包括指纹、脸型、视网膜和DNA等在内的物理特征和包括声音、签名和步态等在内的行为特征。
生物识别技术可根据生物特征可分为下面三类：
（1）高级生物识别：指纹和视网膜等的识别；
（2）次级生物识别：掌纹、面部和语音等的识别；
（3）深奥的生物识别：如通过血管纹理和人体气味等特别的特征来识别。
生物识别中的指纹识别是一种非常可靠的识别技术，其实用性和可访问性越来越受到大家的认可。因为指纹不会随时间而变化并且每个人的指纹都是独一无二的，另一方面现在的科技手段可以方便地获得指纹样本从而开发识别系统，拥有很强的实用性，所以这项基于指纹来进行生物识别的技术不仅解决了上述问题，还提高了信息的保密性。由于这项技术采集到的原始的指纹图像并不是指纹识别系统中所使用的模板，由于指纹识别系统中所使用到模板是后期通过原始图像所提取的关键特征而不是直接利用原始采集的指纹图像，所以方便网络传输并且易于在不同的地方确认。
总之，随着指纹识别产品的开发和生产数量的增加，指纹识别技术已经不仅仅只用于金融、公安、保险和证券等领域。它已经开始逐渐地进入生活中的民用市场，指纹识别技术的快速发展在Iphone系列手机解锁的应用中是一个很好的例子，相信未来的指纹识别将被越来越多的人使用。
1.2 生物识别技术概述
生物识别技术指的是通过人体的生物特征来识别认证的技术，人类生物特征通常是独特的，可以被检测并自动识别和验证，并且可以遗传或终身。生物识别认证技术与传统认证技术相比，有很大的优势。生物识别系统对生物特征进行采样，将其提取到的独特特征转换为数字代码，并把转换得到的数字代码通过进一步处理使其形成为特征模板。指纹识别技术的精度正在随着各种电子器件的价格不断变低而开始不断地提高，生物识别系统也因此开始逐渐地被用于控制如门禁和企业考勤管理系统等的商业授权。生物识别技术的生物特征多种多样，比如掌纹、指纹、虹膜、视网膜、脸型、脉搏等，人们已经开发了多种生物识别技术。
1.3 指纹识别技术概述
指纹是每个人都具有的特征，它的复杂性在用于身份识别时发挥了很大的作用，同时这项技术推动了广大市场的潜力的发展。指纹识别系统随着技术支持的不断成熟，经过这几十年的发展逐渐成为了目前最通用的生物识别方案，它具有便宜便捷和准确可靠的特点并且不容易侵权。这项技术主要涉及到四个功能：读取指纹图像、提取图像特征、保存数据和比较。
指纹识别通常要经过以下流程：首先，通过指纹读取装置读取人体指纹图像，之后对采集到的指纹图像进行处理，让它变得更清晰。接下来需要创建指纹特征数据，一般用指纹识别软件来完成，指纹特征数据间的转换是单向的：指纹可以转换为特征数据，但特征数据不可以转换为指纹。最后，通过模糊比较法对两个指纹的图像信息进行比较，计算出其相似度从而得到两个指纹的匹配结果。
与其他认证技术相比，指纹识别技术因其多种特性而优于其他认证技术：
（1）指纹是独特的，两个指纹之间不相同；
（2）指纹样品易于获得，难以伪造，易于开发，实用性强；
（3）指纹相当固定，不随年龄增长和健康状况发生变化；
（4）指纹识别中使用的模板不是原始指纹图像，而是从图像中提取的关键特征，从而减少需要的信息量，并在实现远程确认时可以大大减少网络传输负担；
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