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1、北方民族大学学士学位论文论文题目: 指纹识别系统的软件设计 院(部)名 称: 电气信息工程学院 学 生 姓 名: 专 业: 通信工程 学 号: 指导教师姓名: 论文提交时间: 2012 论文答辩时间: 2011 年 5 月 28 日 学位授予时间: 北方民族大学教务处制摘要指纹识别是一种主要应用于安防领域的一种成熟的生物技术，它利用了人体的指纹非常稳定、具有终身不变、不可丢失及唯一性的特点，解决了传统的安防系统存在损坏、丢失或替代等问题。目前在安防系统中利用指纹识别技术来进行身份认证是一种较好的解决方案，在社会得到了很好的推广应用。本文讲述的指纹识别系统主要由以 51 系列的 STC89C52
2、 单片机为控制器，以具有由高性能 DSP 图像处理器和 FLASH 存储器等芯片构成的光学指纹传感器 FM-180 以及外部显示模块 1602 液晶三部分组成。由于光学指纹传感器 FM-180 本身具有指纹图像处理、指纹特征模板提取、指纹模板匹配、指纹搜索和模板存储等项功，所以它具有设备结构简单、易于维护、成本低、便于推向市场等优点。本文主要从软件设计方面入手，讲述软件总体设计方案、流程及各模块程序实现方案。关键词：指纹识别，单片机控制，指纹传感器，软件设计ABSTRACTFingerprint identification is a main application in the field
3、 of security in a mature biological technology, it used the fingerprint of the human body is very stable, with lifelong unchanged, must not be lost and the characteristics of the uniqueness, solve the traditional security system is lost or damaged, replace, etc. At present in the security system usi
4、ng fingerprint identification technology to carry out the identity authentication is a good solution, in social got very good promotion application.This article tells the fingerprint identification system mainly consists of the single chip microcomputer to 51 series STC89C52 for controller and with
5、high performance DSP image by the processor and FLASH memory chips such as a optical fingerprint sensor FM-180 and external display module 1602 LCD of three parts. Due to the optical fingerprint sensor FM-180 itself has the fingerprint image processing, the fingerprint characteristics template extra
6、ction, fingerprint template matching, fingerprint search and template storage and so on a work, so it has simple structure, easy maintenance equipment, low cost, easy to market, etc. This article mainly from the aspects of the software design, overall design scheme about software, process and the mo
7、dules program realization scheme.Keyword: Fingerprint identification, Mcu Control, Fingerprint sensor, Software design目录第1章 前言1.1 指纹识别技术简介1.2 指纹识别技术的应用及展望.第2章 系统原理及硬件设计2.1 指纹识别系统主要功能部件2.1.1 MCU控制器2.1.2 光学指纹传感器 FM-1802.2 硬件设计2.2.1 硬件实现原理及组成2.2.2 硬件原理图第3章 软件设计3.1 FM-180指纹图像处理3.1.1 DSP图像处理3.1.2 DSP算法3.
8、2 功能模块函数描述3.3 设计方案第4章 各功能模块实现方案4.1 控制器模块4.2 传感器模块4.3 显示模块4.4 键盘模块4.5 模块交互第5章 总结第 1 章 前言1.1 指纹识别技术简介指纹识别现已是成熟的生物技术之一，它主要利用人体的身体特征具有唯一性、稳定性和不可复制的特点，把人体的特征用于身份识别，并希望借此技术来应对现行系统所面临的安全挑战。有研究表明，每 个 人 的 指 纹 、 虹 膜 、 掌纹 、 面 孔 、 视 网 膜 、 发 音 、 骨 架 等 都 与 别 人 不 同 并 且 终 生 不 变 ， 因 此 我 们 就可 以 根 据 这 些 生 物 技 术 来 识 别
9、出 人 的 身 份 。 基 于 生 物 技 术 发 展 了 指 纹 识 别 技术 、 人 脸 识 别 技 术 、 声 音 识 别 技 术 等 多 种 生 物 识 别 技 术 ， 并 且 许 多 技 术 都 已经 发 展 成 熟 推 广 到 生 活 应 用 中 ， 其 中 ， 指 纹 识 别 技 术 更 是 成 为 生 物 识 别 技 术中 的 热 门 技 术 。现 代 电 子 集 成 制 造 技 术 的 飞 速 发 展 和 快 速 可 靠 的 算 法 的 研 究 成 为 指 纹 识别 技 术 发 展 的 最 大 推 动 力 。 指 纹 尽 管 只 占 到 人 体 皮 肤 极 小 的 一 部 分
10、 ， 但 运 用到 识 别 时 期 数 据 量 却 相 当 大 ， 它 使 用 的 是 需 要 大 量 运 算 的 匹 配 的 算 法 ， 而 不是 对 这 些 数 据 进 行 简 单 的 对 比 ， 得 出 简 单 的 相 等 或 不 相 等 的 结 果 的 问 题 。 因为 现 代 电 子 集 成 技 术 的 飞 速 发 展 ， 使 得 我 们 可 以 把 指 纹 图 像 读 取 设 备 做 的 很小 ， 同 时 飞 速 发 展 的 处 理 器 技 术 使 其 运 算 速 度 不 断 提 高 ， 使 得 使 得 指 纹 的 对比 运 算 可 能 在 计 算 机 甚 至 是 单 片 机 上
11、进 行 。1.2 指纹识别技术的应用及发展前景安全性是许多系统考虑的首要问题，在当前的计算机网络系统中，许多非常机密的系统进行身份认证和访问控制时都使用用 户 ID+密 码 ”的 方 法 。 在 这种 身份认证和访问控制方案中，存在着一些问题，比如说，容易忘记密码，同时密码也可能被人窃取。但是如果用户忘记密码的话，他将不能进入系统；而系统管理员也是通过同样的方式进入系统，而如果管理员忘记密码的话，那么这个系统将有可能要重新安装了。密码被人窃取更为可怕，因为一旦你的密码落入用心不良的人手中，那么它将有可能冒用主人的名义去坐一些不正当的事情，比如窃取公司机密、提取别人存款等。实际上，盗取密码对于那
12、些用心不良的人来说也比较容易，如果你在需要输入密码的终端前输入密码时，人家通过留意你输入密码时击键的动作就可以大概锁定你的密码。甚至于可以通过获取你的个人信息包括生日、年龄、姓名或者一些其他的信息才出你的密码，因为许多人的密码或多或少都跟自己的信息有关，比如生日等。世界上很多高度机密的军事机构的计算机网络系统也都时有被黑客侵入，黑客的侵入就是从破解该网络中的某一合法用户的密码开始的。伴随着科技的进步，指纹识别技术在我们的日常生活中已经开始得到应用，许多技术问题都已经得到突破，也推出了许多新的产品，比如说 BAC 公 司 推出 的 SecureTouch 指 纹 识 别 机 等 。指 纹 识 别
13、 技 术 的 推 广 也 解 决 了 一 些 需 要 进 行 身 份 验 证 的 传 统 领 域 的 安 全问 题 。 解 决 了 诸 如 证 件 伪 造 和 盗 用 、 不 正 当 转 借 等 问 题 。 另 一 个 典 型 的 应 用就 是 考 勤 机 ， 它 方 便 了 企 业 对 职 工 进 行 考 勤 管 理 。 避 免 了 弄 虚 作 假 、 代 人 打卡 的 现 象 的 出 现 。随 着 更 多 的 指 纹 识 别 相 关 产 品 的 开 发 和 生 产 ， 指 纹 识 别 技 术 也 将 开 始 进入 到 民 用 市 场 ， 相 信 指 纹 识 别 技 术 的 普 及 应 用
14、已 经 不 再 遥 远 。第 2章 系统原理及硬件组成2.1 指纹识别系统主要功能部件2.1.1 MCU 控制器本设计中微控制器采用宏晶公司的 STC89C52 单片机，该 单 片 机 是 一 种 低功 耗 、 高 性 能 CMOS8 位 微 控 制 器 ， 具 有 8K 在 系 统 可 编 程 Flash 存 储 器 。具 有 以 下 标 准 功 能 ： 8k 字 节 Flash， 512 字 节 RAM， 32 位 I/O 口 线 ， 看门 狗 定 时 器 ， 内 置 4KB EEPROM， MAX810 复 位 电 路 ， 三 个 16 位 定 时 /计数 器 ， 一 个 6 向 量 2
15、 级 中 断 结 构 ， 全 双 工 串 行 口 。（ http:/ 制 器 与 传 感 器 之 间 的 通 信 为 通 过 串 口 之 间 的 半 双 工 异 步 通 信 ， 默 认 波 特率 为 9600bps， 控 制 器 与 传 感 器 之 间 相 互 传 送 的 命 令 、 数 据 、 结 果 均 采 用 帧 的形 式 进 行 ， 通 过 串 口 通 信 有 时 会 出 现 错 误 ， 比 如 在 数 据 接 收 的 开 始 丢 了 一 两个 字 节 的 数 据 ， 这 就 有 可 能 在 未 接 收 完 数 据 是 程 序 陷 入 死 循 环 ， 由 此 可 以 在程 序 中 设 定 一 固 定 时 间 ， 使 其 在 规 定 时 间 未 有 动 作 时 强 行 退 出 循 环 ， 重 新 进行 数 据 传 输 。STC89C52 如 图 2.1：图 2.1 STC89C52因 为 本 作 品 中 使 用 的 光学指纹传感器 FM-180 与单片机之间通信默认的波特率为 9600bps，通过下式： osc1f642SMOD波 特 率式 中 设 置 SMOD1=0， 则 可 得 出 其 所 匹 配 晶 振 频 率 为 11.0592MHz。oscf为 了 保 证 指 纹 传 感 器 与 单 片 机
