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1、毕业设计 论文 基于单片机的指纹模块检测工装设计 The System Design Detecting of Fingerprint Module Based on Single chip Microprocessor I 敖玉华 电气与信息学院 自动化 0442 冯雷 副教授 2008 年 6 月 17 日 学生姓名 所在院系 所学专业 所在班级 指导教师 教师职称 长 春 工 程 学 院长 春 工 程 学 院 摘 要 指纹识别技术是目前国际公认的应用广泛 价格低廉 易用性高的生物认证技 术 指纹只是人体皮肤的小部分 但是它却蕴涵了大量的信息 皮肤的纹路在图案 断点和交叉点上是各不相同的
2、医学上已经证明这些特征对于每个手指都是不同 的 而且这些特征具有唯一性和永久性 本设计开发了一款基于单片机的指纹模块检测工装系统 该系统是以 SST89V564 单片机作为核心模块 通过 ZFM 20 指纹模块实现录取指纹并扩展存 储器存储指纹数据 并通过 G3245H 液晶屏显示指纹图像的功能 本开发系统具有 体积小 性价比高 传输速度快 显示图像清晰等优点 具有工程实际意义 关键词 单片机 指纹检测 扩展存储器 液晶屏 II 中图法分类号 TP27 Abstract Fingerprint recognition technology is a technology of biology
3、authentication widely used and legalized in international today because of its low price and finer application Fingerprint just is a small part of the skin but it contains a great deal of information The veins of the skin are different in pattern and cross point and break point Medicine has proven t
4、hat these characteristics are different for each finger and these characteristics are unique and permanent The system design detecting of fingerprint module based on single chip microprocessor is developed in the thesis This system applies SST89V564 single chip microprocessor as its core module and
5、collects fingerprint by ZFM 20 fingerprint module and then memories fingerprint data by extended memory and displays fingerprint image by G3245H LCD The system possesses many merits such as small bulk and finer ratio of performance price and rapid transmission and vivid image and so on It takes on p
6、ractical engineering significance Key words single chip microprocessor fingerprint detection extended memory III LCD 目 录 毕业设计 论文 I 摘 要 II 关键词 II Abstract III 目 录 IV 1 引言 1 1 1 指纹识别技术简介 1 1 1 1 指纹识别技术的原理 2 1 1 2 指纹识别技术的应用 3 1 1 3 指纹识别技术的发展 3 1 2 系统设计目的 5 1 3 课题背景 5 1 4 小结 5 IV 2 指纹检测与工装系统的设计方案 6 2 1
7、系统功能描述 6 2 2 方案论证 7 2 2 1 方案一 8 2 2 2 方案二 9 2 2 3 最终方案确定 10 2 3 小结 10 3 硬件设计 11 3 1 单片机的选择 11 3 1 1 51 系列 11 3 1 2 PIC 系列 12 3 1 3 AVR 系列 12 3 2 SST89V564 单片机 13 3 2 1 产品简介 13 3 2 2 引脚分配 14 3 2 3 时钟电路 15 3 2 4 复位电路 16 3 2 5 定时器 计数器 16 3 3 单片机最小系统设计 18 3 4 指纹模块 ZFM 20 通讯电路设计 19 3 4 1 指纹模块的选择 19 3 4 2
8、 指纹模块 ZFM 20 简介 21 3 4 3 硬件接口 22 3 4 4 系统资源 22 3 4 5 数据包格式 23 3 5 液晶显示器 G3245H 接口电路设计 24 V 3 5 1 G3245H 液晶显示器的简介 24 3 5 2 引脚描述如表 3 5 所示 25 3 6 外部数据存储器 IS61LV6416 的扩展 26 3 7 液晶控制器接口电路设计 27 3 7 2 芯片引脚图 28 3 7 3 存储器大小的要求 30 3 7 4 单片机与控制器连接电路 31 3 7 5 控制器与液晶屏连接电路 33 3 8 电源电路设计 34 3 9 小结 34 4 1 系统框图 35 4
9、 2 子程序及框图 37 4 2 1 发送子程序 37 4 2 2 录指纹子程序 38 4 3 小结 41 5 制作 PCB 板与系统调试 42 5 1 制作 PCB 板 42 5 1 1 PCB 设计步骤 42 5 1 2 硬件电路板的制作 43 5 2 C 编译器简介 45 5 3 调试 46 5 4 小结 47 6 结论 49 参考文献 51 致 谢 52 VI 长春工程学院毕业设计 论文 1 引言 在我们今天的工作生活中 很多的场合都需要身份的认证 而传统的基于标志的身份 认证技术由于受到证件伪造以及密码破解等手段的威胁 逐渐表现得有些力不从心 怎样保 护自己的重要文件资料 如何保证自
10、己的隐私不被泄露 在传统的身份认证中 我们往往 使用密码加密法 但是这种方法只是 防君子不防小人 在高明的黑客眼里 由几个字符 组成的密码脆弱得不堪一击 现在 科技的发展让我们有了新的选择 生物识别技术 将 生物识别技术应用于笔记本 门锁等方面 可以对文件 财产起保护作用 并且可以进行身 份识别 生物识别技术是依据人的体貌 声音等生物特征进行身份验证的科学解决方案 现有的 生物识别技术大致上包括指纹识别技术 掌纹识别技术 视网膜识别技术 虹膜识别技术 面 相识别技术 声音识别技术和笔迹识别技术等 生物识别技术的优势主要有 1 减少 消除身 份假冒 进行真实身份的确认 2 降低管理成本 取代了身
11、份人工认证过程 3 方便使用 者 减少或消除了使用卡 钥匙或者密码等麻烦 生物识别技术的发展主要起始于指纹研究 它亦是目前应用最为广泛的生物识别技术 指纹识别技术的发展得益于现代电子集成制造技术和快速可靠的算法的研究 尽管指纹 只是人体皮肤的小部分 但用于识别的数据量相当大 对这些数据进行比对也不是简单的 相等与不相等的问题 而是使用需要进行大量运算的模糊匹配算法 现代电子集成制造技术 使得我们可以制造相当小的指纹图像读取设备 同时飞速发展的个人计算机运算速度提供 了在微机甚至单片机上可以进行两个指纹的比对运算的可能 另外 匹配算法可靠性也不断 提高 指纹识别技术己非常实用 1 1 1 1 1
12、 指纹识别技术简介指纹识别技术简介 指纹识别技术是目前国际公认的应用广泛 价格低廉 易用性高的生物认证技术 指纹只 是人体皮肤的小部分 但是它却蕴涵了大量的信息 这些皮肤的纹路在图案 断点和交叉点 上是各不相同的 在信息处理中将它们称作 特征 医学上已经证明这些特征对于每个手 1 长春工程学院毕业设计 论文 指都是不同的 而且这些特征具有唯一性和永久性 因此我们就可以把一个人同他的指纹对 应起来 通过比较他的指纹特征和预先保存的指纹特征 就可以验证他的真实身份 2 1 1 1 指纹识别技术的原理 指纹识别技术的原理和其它生物识别技术的原理相似 它是利用人体的指纹特征对个体 身份进行区分和鉴定
13、在所有的生物识别技术中指纹识别技术是目前最为成熟 也被应用最 广的生物识别技术 这主要因为指纹采用的过程对人们来讲非常简单 指纹识别的准确率高 的原因 在所有的生物识别技术中 其理论准确率仅次于虹膜识别技术 为百万分之一 严格来讲 指纹识别的原理包括指纹采集原理 指纹特征提取原理和指纹特征匹配原理 三大部分 指纹采集原理主要是根据指纹的几何特性或生理特性 通过各种传感技术把指纹 表现出来 形成数字化表示的指纹图案 由于指纹的嵴和峪的几何特征不同 主要表现为嵴是突起的 峪是凹下的 所以在接 触到光线时 其反射光的强度也就不同 在接触到平面时 其在平面上形成的压力也就不同 另一方面 由于指纹的嵴和
14、峪的生理特征不同 主要表现为 嵴和峪的温度不同 其导电 性也不同 其对波长的反馈也就不同 通过这些几何的 生理的特性的不同 把人的指纹采 集到计算机系统中形成指纹图像 指纹特征分析的原理是对指纹图案的整体特征和细节特征进行提取 鉴别的原理 其分 析的对象包括纹形特征和特征点的分布 类型 以及一组或多组特征点之间的平面几何关系 特征点的平面几何关系表现为某两个特征点之间的距离等 或者某三个或更多特征点之间 组成的多边形的几何特性 不论是特征点的单体特征 还是特征点的组合特征都是指纹特征 的组成部分 把这些指纹特征用数字模板的形式表示出来 就实现了一个指纹特征分析的过 程 指纹特征值匹配原理是对指
15、纹图案的整体特征和细节特征按模式识别的原理进行比对 匹配 匹配是在已注册的指纹和当前待验证的指纹之间进行的 匹配运算不是对两个指纹图 像进行比较 而是对已形成数字模板的指纹特征值进行匹配 指纹特征值匹配从整体特征和 局部特征两个方面进行 整体特征的匹配包括对指纹形状型纹形的分类和判断 指嵴密度的 判断等 局部匹配包括每个细节点的类型匹配 坐标匹配 质量匹配 方向匹配等 甚至还包 2 长春工程学院毕业设计 论文 括由一组特征值之间形成的拓扑关系的匹配 3 1 1 2 指纹识别技术的应用 指纹识别技术是最早的通过计算机实现的身份识别手段 它是应用最为广泛的生物特 征识别技术 过去 它主要应用于刑侦
16、系统 近几年来 它逐渐走向市场更为广泛的民用市 场 指纹技术在现代生活和工作中的应用已越来越普遍 指纹考勤 指纹社保 指纹银行 指 纹商场 指纹接送幼儿 指纹身份证 指纹购买机票 指纹投票 指纹保护电脑 指纹通关 指纹 取款 指纹签到 校园指纹通 幼儿接送指纹身份确认 指纹会员管理等等生活中和工作中的 新现象已广为人知 其应用相当广泛 指纹技术正在日益刷新着我们的现代化生活方式 4 1 1 3 指纹识别技术的发展 在经历了近 10年缓慢的自然增长后 指纹识别技术即将迎来一个跳跃性发展的黄金时 期 专家们保守估计 未来5年 我国将有近百亿元的市场等待着企业去开拓 指纹识别技 术的巨大市场前景 将对国际 国内安防产业产生巨大的影响 较小的公司将面临新进入的 传统行业大公司的无情竞争 在这些巨无霸面前 现有中小公司很难说有太多的竞争力 行 业重新洗牌不可避免 合并与退出可能会成为大部分中小公司的无奈选择 最终可能形成传 统行业的公司或大资本在较短时间内主导生物特征识别行业的局面 当然 也不排除部分具 有核心竞争力的公司以 快鱼吃慢鱼 的方式成长为新兴的大公司 大鱼 与 快鱼 并 存 这也是每
