基于指纹识别技术的汽车门锁软硬件设计

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1、基于指纹识别技术的汽车门锁软硬件设计基于指纹识别技术的汽车门锁软硬件设计时间：2011-01-20 18:35:50 来源： 作者：摘要：针对目前传统汽车门锁安全可靠性不足的状况，提出一种基于指纹识别技术的模拟汽车指纹识别门锁系统。设计出系统的总体方案，对相关硬件进行选型；采用Biokey SDK 算法作为该系统的软件，并对该算法进行二次开发，使其符合系统的控制要求。搭建出模拟汽车指纹识别门锁系统。测量输出信号，观察执行机构的动作情况。试验表明，该系统能够很好控制汽车门锁开关，并具有方便可靠性。0 引言汽车门锁分为机械式和电子式两类。机械式汽车门锁的最大缺陷是安全性不足；电子式汽车门锁的出现使

2、汽车门锁的安全性得到提高很大提高。但随着科技的发展，各种各样的专用盗车工具和盗车方法已经在网上流传，电子式汽车门锁的安全性受到严峻的考验。指纹识别技术是目前最安全可靠的身份识别技术之一，具有较高的可行性和实用性，也是目前最成熟和最具有前景的生物识别技术。本文利用指纹识别技术，设计出模拟汽车指纹识别门锁。依据汽车的特殊情况来设计执行机构、选取相应的硬件；在 Biokey SDK 算法的基础上进行二次开发，完善软件的功能。搭建出模拟汽车指纹识别门锁系统，测试执行机构的动作是否符合要求。1 系统总体方案设计系统可以分成三部分：由指纹采集设备和计算机构成的自动指纹识别系统、由计算机和控制元件构成的控制

3、系统、由门锁控制器和双向直流电机来模拟汽车门锁（如图1）。 1.1 指纹采集仪指纹采集是自动指纹识别系统中的首要步骤。指纹采集仪通常按取像方法分类，常用的指纹取像方法有以下几种：光学设备取像；晶体传感器取像；超声波设备取像。其中超声波扫描被认为是指纹取像技术中非常好的一类 1。作者比较市场上的各种指纹采集仪，选择最优价廉的 U.are.U4000 指纹采集仪，它的特点有：自动读取指纹图像、通过 USB 接口把数字化的指纹图像传送到计算机、支持中控科技 Biokey SDK 开发工具等 2。1.2 数据采集卡本系统采用台湾 ADLink 公司生产的 PCI9111DG 数据采集卡实现数据的输入输

4、出功能，该采集卡有三个与外界进行通信的数据端口：CN1 、CN2、 CN3。本系统只用 CN3 端口， ACLD-9137 是与 CN3 的接线端子，作者用接线端子上的模拟量输出通道（端口 30）和模拟量接地端口（端口 9）与门锁控制器上对应的信号输入端口相连，实现对执行机构的控制。1.3 汽车门锁汽车门锁是由门锁控制器和执行机构组成。本系统采用奥拓中控门锁的双向直流电机作为执行机构，通过控制电机正反转来模拟门锁的开关动作。门锁控制器的作用是控制门锁执行机构的开关、缩短工作时间节省能源3。本系统采用继电器和 555 单稳态触发器组成的门锁控制器来控制执行机构。门锁控制器的电路图如图 2 所示。

5、门锁控制器工作原理：门锁开闭按键保持状态，控制器不向执行机构输出执行信号；按下开锁按键，执行机构正转，当按下按键的持续时间 TT P（555 单稳态触发器输出驱动继电器矩形脉冲信号宽度）时 ，执行机构工作时间等于 T P；闭锁过程与开锁过程一样；当开锁与闭锁开关同时被按下时，由于继电器之间有互锁功能，这时候门锁控制器不对执行机构输出信号，保护电路。脉冲宽度计算公式：TP= RC ln 3 =1.1RC式中 R、C 分别是 555 单稳态触发器的外接电阻阻值和电容的大小 4。2 软件的设计2.1 Biokey SDK 算法描述Bioeky SDK 算法是一种快速、准确的 1:1 和 1:N 指纹

6、识别算法，面向软件开发商和系统集成商全面开放。在使用 Biokey SDK 进行指纹识别时(对 2000 到 6000 枚指纹进行识别)，不需要对指纹通过姓名、PIN 等预先分类就就可以在 1 到 5 秒内轻松完成 5。指纹识别算法的标准流程如图 3 所示： 2.2 软件的界面功能及实现对 Biokey 算法进行二次开发。指纹注册是通过函数 OnOnEnrollZkfpengx2（）实现，在注册过程中，将所有人的指纹按照工序号储存在计算机内存当中 。图像保存是通过函数:OnMeuSaveb 和函数 OnMeusavej 来实现，保存路径可以根据实际情况设定。1：1 和 1：N 两种识别形式分别

7、是由:OnMeuOnetoone()和 OnMeuOneton()实现。匹配成功后，由函数 m_PCI9111.WriteDOPort()输出信号，函数中变量 temp 表示输出信号的电压，作者设置 temp=6，即输出电压设置为 6V。指纹识别系统流程图如图 4 所示。3 系统的测试准备工作：首先把 PCI9111DG 上针式跳线 JP1 接通 U1（需要输出信号的范围为 0V10V）。然后启动软件，注册 5 个不同的手指并保存图像，退出软件重新进入。接着为门锁控制器通上电源，在软件界面上选择 1:N 识别类型，用不同手指对比测试系统。用万用表电压档测量线端子 ACLD-9137 上的 30 和 9 这两个端子的电压信号，并同时观察双向直流电机的动作。用 0 表示保持，1 表示开锁动作，-1 表示闭锁动作。系统测试结果如表 1 所示：4 结论本系统采用光学指纹采集仪器采集指纹图像，用电脑进行指纹图像的运算，设计出简单实用的门锁控制器对门锁执行机构进行有效控制，降低了系统的造价。测试结果表明，本文设计的汽车指纹识别门锁方案是可行的，它能够有效、方便的控制门锁的开闭，指纹识别系统使门锁拥有足够的安全性。本文作者创新点：本文提出把指纹识别技术应用到汽车门锁当中，解决传统汽车门锁安全可靠性不足的问题。为指纹识别技术在汽车防盗系统得到应用打下基础。