论文总字数：37097字

摘 要

随着生物识别技术的发展，人们对于安全系统的设计有了另一种想法，将匹配算法与生物生理特征结合，以指纹识别技术为核心的密码锁应运而生。

本文首先介绍了指纹密码锁的开发背景、意义和指纹识别技术原理，并根据指纹识别模块的指令确定指纹识别密码锁系统的设计方案，以单片机为平台进行系统总体结构设计，并完成系统的软、硬件设计。论文重点讨论了指纹识别模块、液晶显示模块、键盘模块、报警模块等几个主要功能模块的设计与实现。论文最后给出了系统调试的结果。

关键词：指纹识别 单片机 匹配算法 密码锁

The design of fingerprint password lock

Abstract

With the development of biometric technology, security systems designed for people with an alternative idea, the biological and physiological characteristics matching algorithm combined with fingerprint recognition technology as the core of the lock came into being.

This paper introduces the fingerprint lock development background, the significance and fingerprint recognition technology works, and determined in accordance with instructions fingerprint recognition module fingerprint lock system design, microcontroller as a platform for overall system design and complete system software ,hardware design. This paper is focused on the fingerprint recognition module, design and implement the module, keyboard module, alarm module and several other major functional modules LCD. Finally, this paper gives the system debugging results.

Keywords:Fingerprint identification; Microcontroller; Matching algorithm; Combination lock

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1背景和意义 1

1.2指纹识别技术的原理及优点 2

1.3论文结构安排 3

第二章 系统总体设计 4

2.1系统设计总体要求 4

2.2硬件框图设计 4

2.3软件组成 6

第三章 硬件电路设计 7

3.1指纹识别模块设计 7

3.1.1 指纹模块引脚接法 8

3.1.2指纹模块命令 9

3.2液晶显示模块设计 12

3.3键盘模块设计 13

3.4报警模块设计 14

第四章 系统软件设计 16

4.1软件设计的思路 16

4.2各子程序设计 18

4.2.1指纹识别模块程序设计与实现 18

4.2.2显示模块的程序设计与实现 19

4.2.3键盘模块程序设计与实现 20

第五章 系统安装与调试 22

5.1系统安装 22

5.1.1电路的焊接 22

5.1.2系统的安装 22

5.2系统调试 23

5.2.1指纹录入模式 23

5.2.2识别模式 24

第六章 总结 27

参考文献 28

附录一：原理图 30

附录二：程序 31

致谢 58

第一章 绪论

1.1背景和意义

指纹：手指的表面皮肤因凹凸不平而有的纹路。它具有唯一性、遗传性和不变性。如今光电传感器的应运而生，同时也产生了一些指纹识别仪器是以指纹识别技术为核心的。指纹密码锁就是其中典型的一种。

现如今锁已经有了密码锁、电子锁、磁性锁、和声控锁等等。这些新型锁的钥匙和传统的钥匙有很多不同，它们是通过不同的图像，多组密码，运用不同的声音和磁，甚至是不一样的声波、光波来控制锁的开启。从而使密码锁的安全性大大的提高了，另外还能够防止一些违法分子对人们本身的财产造成威胁。现如今人们开始越来越多的应用安全信息系统，特别是在对于一些防止机密的泄露、个人隐私以及财产的保护方面起到了很大的作用。因此研究以指纹识别技术为核心的一些密码锁能够更好的了解当前技术与生物生理特征有效的结合程度，同时又可以知道现在一些快速可靠的算法和制造技术的结合。

传统身份鉴别是使用口令、密码和身份证等，然而传统的鉴别会出现一些假冒的和伪造的，因此它已经不能很好的满足于人们的安全防范需要。指纹识别可以说是一种最传统、最有经验的生物识别方法。指纹识别技术将会使未来的身份鉴别方式变得更加潮流，开启了对于鉴别个人身份技术的新领域，鉴于指纹识别技术为我们生活带来的方便和安全，这项技术将会广泛的应用于以后的生活之中。对于之前的指纹识别主要是人通过肉眼完成的，它被广泛应用在刑侦系统，检测人员通过自己学到的知识以及自己的一些经验对指纹图像进行鉴别。如今网络时代和计算机应用的发展，想要完成指纹识别系统，个人计算机和微处理器就能够做到。还可以做到的有嵌入式指纹识别系统，它的可靠性比价高，功能也很全面，对于其他的系统来说，性价比也是非常高的，最重要的是它消耗的功率也低。指纹识别技术它是模式识别的一种，它主要有两个实现过程，分别是指纹特征分析以及匹配。指纹特征分析就是对指纹图像上的特征进行收集和鉴别。匹配算法是按照模式原理对指纹图像上的特征进行对比，是把已经录入好的指纹和需要比对的指纹之间进行对比，是对处理好的特征值进行比较。

由于单片机的控制性能以及可靠性能比较高，生活中的大多数电子产品都将会离不开单片机控制，比如说智能家居，汽车等等都是单片机控制。指纹锁是一种以人体的指纹为识别依据的锁具，指纹锁一般包括机械联动系统和电子识别两个部分。

1.2指纹识别技术的原理及优点

指纹识别技术之所以能够对每个人的身份进行系统的分析与准确地鉴别，主要在于指纹的唯一性与简单性。它这方面的原理与其他的某些生物识别技术存在着相似之处，现在已经越来越多地出现在对于人们身份确定的问题上面了。它的实现主要包括下面几个步骤。首先是对于指纹的采集，是根据指纹之间彼此存在区别，主要在于指纹的嵴和峪，它们在同样强度的光照下，反射回来的光线强度存在很大的差异；接触不同的平面时，平面上受到的压力也是不同的。然后指纹以及它们之间的不同都能够通过传感器以数字化的方式呈现出来。通过生理特征之间的差异，可以将人的指纹采集发送到计算机中并且形成不同的指纹图像。然后是指纹特征分析，它是对指纹图案的各种特征进行提取和鉴别，可以分析指纹的纹形特性以及特征点的分布情况，还有一组或者多组特征点的几何关系。其中特征点几何关系是特征点之间的距离，或者是特征点相互组成的几何图形的特征。然后把特征的不同用数字模板形式去表达，这样就可以实现一个指纹特征分析过程。最后是特征匹配，它将计算机形成的图形的每一个特点按照模式识别原理去与库中已经存在每一个指纹图形进行相应的比较分析。这里的用到的算法不是简单地图像分析，而是与已存在的数字模块指纹的特征值进行比较并匹配。

指纹识别技术包括了采取有差异的指纹图像统计对比和采取指纹图像固有的特征信息进行相互对比的两种方法。第一种是通过检擦他们的相似度，依据大小之间的差异判决指纹是不是取自同一人，以完成身份的确认。第二种比较特征信息来确认身份。只有黑白相间的二值图像才是最想要的理想化指纹图像。但是因为指纹是以手指挤压的方法采集来的，很多原因都会采集出不理想指纹图像。所以就要用合适的特征来描述指纹征。指纹特征有全局的特征类型以及局部的特征类型两种。全局特征是通过计算机将其分为弓型、箕型、螺旋型的指纹全局的纹路结构特征，其他的指纹图案都是基于这3种图案。人们通过纹路的局部结构特征定义了很多种细节特征，若这些特征一起使用，想要更迅速的提取这些特征将是一件很不容易的事情，所以，指纹识别系统只应用其分叉点和断点这两种主要特征。

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