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1、潍坊学院本科毕业设计（论文）目录摘要IIIABSTRACTIV第一章 绪论1.1 论文的背景及意义1.2 识别技术简介1.2.1 指纹特点1.2.2 指纹特征1.2.3 指纹应用系统简介1.2.4 指纹取像技术及其特点第二章 指纹门禁系统的总体设计2.1 系统功能2.2 系统性能指标2.3 系统硬件结构2.4 系统软件结构第三章 指纹门禁系统的硬件设计3.1 SPCE061A单片机介绍3.1.1 SPCE061A单片机的主要性能3.1.2 指纹识别模块OM-20的管脚说明及性能指标3.1.3 SPCE061A单片机与指纹识别模块OM20的接口电路设计3.2 SPCE061A单片机与液晶显示模块
2、SPLC501的接口第四章 指纹门禁系统的软件设计4.1 指纹处理模块4.1.1 指纹识别模块OM-20通讯协议4.1.2 登记指纹模板程序设计4.1.3 删除指纹模板程序设计4.1.4 清空指纹模板程序设计4.2 系统主程序设计4.3 指纹开门程序设计第五章 系统抗干扰措施5.1 抗干扰设计的基本原则5.2 系统硬件抗干扰措施5.3 系统软件抗干扰措施第六章 结束语参考文献致谢摘要随着时代的发展，社会越来越需要高效、可靠的身份识别系统。生物识别是当今数字化生活中最高级别的安全密钥系统，而指纹识别是对人体最不构成侵犯且方便、实用、可靠、价格便宜的一种生物识别技术。 本文简要介绍了指纹门禁系统设
3、计的背景、指纹识别技术的基本知识和几种生物识别技术比较，并设计实现了一种符合现代安防要求的指纹门禁系统，该系统硬件主要由微处理器、指纹识别模块、液晶显示模块、键盘、实时时钟日历芯片、电控锁和电源等组成；软件主要由指纹处理程序模块、液晶显示程序模块、实时时钟程序模块和键盘扫描程序模块等组成。 该系统是一套集成了先进指纹识别算法的高科技产品，具有安全可靠、功能齐备、操作简便、价格适中等优点，可广泛应用于金融、保险、公安、军械库、机要室等需要严格控制人员进出的部门或场所。关键词：指纹门禁;指纹识别;单片机;液晶ABSTRACT With the development of The Times, t
4、here is an increasing need for more efficient and reliable identification system. Biological recognition is the digital life highest-level security key system, and the fingerprint identification is the most dont constitute an infringement of the human body and convenient and practical, reliable, the
5、 price is cheap a biometric technology. This paper briefly introduces the fingerprint entrance guard system design of the background, the basic knowledge of fingerprint identification technology and several kinds of biometrics, compare and design realize a security requirements accords with modern f
6、ingerprint entrance guard system, this system hardware mainly by the microprocessor, fingerprint module, LCD module, 4 * 4 keyboard, real-time clock/calendar chip, electronic locks and power supply etc; Software consists mainly of fingerprint processing program module, liquid crystal display program
7、 module, real-time clock program modules and keypad scanning program module. This system is a set of integrated the advanced fingerprint identification algorithm of high-tech products, safe and reliable, function complete with, simple operation, price moderate etc, and can be widely applied finance,
8、 insurance, public security, the armory, code must be strictly controlled room and the department of personnel entering and leaving or place. KEY WORDS: Fingerprint Guard；Fingerprint Recognition；MCU；Liquid Crystal 第一章 绪论1.1 论文的背景及意义 门禁系统是对出入口通道进行管制的系统，是解决重要部门出入口安全防范的有效措施。安全系统中主要牵涉到的是身份认证问题。传统的个人身份鉴别
9、手段（如钥匙、密码、磁卡、IC卡等）具有可假冒、可伪造、可盗用、可破译等缺点，已不能完全满足现代社会安全防范的需要。只有采用不易被他人代替、仿制、甚至其本人也无法转让的生物识别技术才能消除人为的不安全因素。生物识别技术是当今数字化生活中最高级别的安全密钥系统。生物识别技术根据人体的生物特征来进行身份验证，它包括虹膜识别技术、视网膜识别技术、面部识别技术、声音识别技术和指纹识别技术等1。许多研究表明：在所有生物识别技术中，指纹识别是目前对人体最不构成侵犯、方便、实用、可靠和价格便宜的一种技术手段，也是最具有代表性和最具有应用前景的生物识别技术2。 目前指纹门禁系统有两种常用的类型，即嵌入式系统和
10、基于PC的桌面应用系统3。嵌入式系统是一个相对独立的完整系统，具有功耗低、体积小、集成度高等优点，其功能较为简单，应用于特定的场所。而基于PC的桌面应用系统功能更加完善，可以建立大型的数据库，但由于需要连接PC才能完成指纹识别的功能，限制了这种系统在许多方面的应用。 国外指纹门禁产品市场可以说品牌众多，竞争激烈，比较知名的厂家，如美国AD公司、新加坡的ADC公司、以色列的DDS公司等，它们的产品技术含量大，但这些产品的价格昂贵。 目前国内指纹门禁系统的生产厂家众多，但真正具备研发生产采集仪和算法技术的厂家并不多。国内指纹门禁系统生产厂家基本分三个层次：第一级是具各研发生产采集仪和算法技术，如长
11、春方圆、长春鸿达；第二级是利用别人的采集仪，拥有自己的核心算法，这一级的厂家最多，如北京中控、上海同济斯玛特、上海一维、西安青松等；第三级主要利用别人的模块，做后端的应用开发，如武汉数码人、厦门宝利铭等。 尽管目前的指纹门禁系统产品众多，但普遍存在价格高和功能单一等缺点。因此针对上述的不足提出了“指纹门禁系统的设计与实现”这一研究课题，其目标是开发出具有良好的价格优势且功能完善的指纹门禁系统，方便用户使用。1.2 识别技术简介1.2.1 指纹特点相对于其他生物特征，指纹有以下2个突出优点： 1.稳定性：一个人从胎儿6个月时指纹完全形成到尸体腐烂，指纹的特征始终没有明显变化。 2.独特性：至今还
12、找不出两个指纹完全相同的人，即使同卵双胞胎的指纹也是不相同的。这一特点，为指纹用于身份鉴定提供了客观依据。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。指纹识别算法最终都归结为在指纹图像上找到并比对指纹的特征。英国学者E.R.Herry认为，在考虑局部特征的情况下，只要比对13个特征点重合，就可以确认是同一个指纹。 总体特征：总体特征是指那些用肉眼直接就可以观察到的特征，包括：纹形、模式区、核心点、三角点和纹数等五种。1.2.3 指纹应用系统简介指纹应用系统可以分为两类：验证（verification）和辨识（Identification）。验证就是把一个现场采集到的指纹与一个
13、己经登记的指纹进行一对一的比对(one-to-one matching)，来确认身份的过程4，如图1.1所示。作为验证的前提条件，他（或她）的指纹必须在指纹库中已经注册，并与其姓名或其标识（ID、PIN）联系起来。随后在比对现场，先验证其标识，然后，利用系统的指纹与现场采集的指纹比对来证明其标识是合法的。验证其实是回答了这样一个问题：“他是他自称的这个人吗？”这是应用系统中使用得较多的方法。辨识则是把现场采集到的指纹同指纹数据库中的指纹逐一对比，从中找出与现场指纹相匹配的指纹，如图1.2所示，这也叫“一对多匹配（one-to-many matching）”。辨识其实是回答了这样一个问题：“他是
14、谁？”。 图 1.1 指纹验证示意图 图1.2 指纹辨识示意图验证和辨识在比对算法和系统设计上各有特点，例如验证系统一般只考虑对完整的指纹进行比对，而辨识系统要考虑残纹的比对；验证系统对比对算法的速度要求不如辨识系统高，但更强调易用性；另外在辨识系统中，一般要使用分类技术来加快查询的速度。1.2.4 指纹取像技术及其特点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。光学取像设备依据的是光的全反射原理。光线照到压有指纹的玻璃表面，反射光线由CCD去获得，反射光的量依赖于压在玻璃表面指纹的脊和谷的深度和皮肤与玻璃间的油脂和水分。光线经玻璃射到谷的地方后在玻璃与空气的界面发生全反射，光线
15、被反射到CCD，而射向脊的光线不发生全反射，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类：半导体传感器取像和超声波扫描取像。常见的半导体传感器是硅电容传感器，硅电容传感器在半导体金属阵列上能结合大约100000个电容传感器，其外面绝缘的表面，当用户的手指放在上面时，皮肤组成了电容阵列的另一面指纹纹路深浅导致电容阵列的各个电容电压不同，通过测量各点的电压值可获得灰度指纹图像。另一种晶体传感器是压感式的，其表面的顶层是具有弹性的压感介质材料，他们依照指纹的外表地形（凸）转化为相应的电子信号。其它的晶体传感器还有温度感应传感器，它通过感应压在设备上的脊和远离设备的谷温度的不同获得指纹图像。晶体传感器技术最重要的弱点在于，它们容易受到静电的影响，这使得晶
