论文总字数：18262字

摘 要

智能控制是如今各行业的发展趋势，将人们从重复琐碎的操作中解放出来。本设计基于STM32F103RCT6单片机，设计实现一个指纹密码锁，操作简单，可以通过指纹和密码进行解锁，安全方便。主要包括STM32主控模块、指纹模块、显示与按键模块和警报模块。通过AS608指纹传感器进行指纹的储存与识别，TFT显示屏进行显示与触屏按键，XFS5152CE语音芯片进行报警。AS608指纹模块将采集到的指纹信息转化为内部指纹图像，通过A/D转换为数字信息存储在内部存储器中，通过I/O接口将数据发送到STM32主控处理器，主控处理器对数据进行处理，并通过TFT屏幕向主控处理器传送反馈结果。本系统采用密码输入和指纹自动识别双重保护，实现了自动开锁功能。基于所选芯片及其运行方式，合理设计接口电路，建立演示模型，进行实物连接。软硬件联合调试，调试结束后测试整个系统的功能。测试结果表明，系统具有完整的功能，执行良好，满足设计要求。

关键词：指纹密码锁 STM32 指纹传感器

Design of fingerprint password lock based on STM32

Abstract

Intelligent control is the development trend of various industries today, freeing people from repetitive trivial operations. Based on the STM32F103RCT6 single chip microcomputer, the design and implementation of a fingerprint code lock, simple operation, can be unlocked through the fingerprint and password, safe and convenient. STM32 main control module, fingerprint module, display and key module and alarm module. Through AS608 fingerprint sensor for fingerprint storage and identification, TFT display screen display and touch screen keys, XFS5152CE voice chip alarm. AS608 fingerprint module transfers the collected fingerprint information transformed into an internal fingerprint image, the data is stored in the internal memory through the conversion of A/D to digital information, and the data is sent to the STM32 master processor through the I/O interface. the master processor processes the data and transmits results to the master processor through the TFT screen. This system adopts the dual protection of password input and fingerprint automatic identification, and realizes the function of automatically unlocking. Based on the selected chip and its operation mode, the interface circuit is designed reasonably, the demonstration model is established, and the physical connection is carried out. Hardware and software joint debugging, after debugging test the function of the whole system. The test results show that the system has complete functions and performs well to meet the design requirements.

Keywords: Fingerprint lock;STM32;Fingerprint sensor

目录

摘要 1

Abstract 1

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景 1

1.2 课题研究的主要内容 2

1.3 本章小结 2

第二章 指纹密码锁的主要功能和设计方案 3

2.1 设计思想及基本功能 3

2.1.1 基本功能 3

2.1.2设计思路 3

2.2 指纹密码锁的整体方案 3

2.2.1 STM32控制模块 4

2.2.2 指纹采集模块 4

2.2.3 显示模块和按键模块 5

2.2.4 语音播报模块 5

2.2.5 继电器和指示灯 5

2.3 不同模块的方案设计 5

2.3.1单片机的选择 5

2.3.2指纹模块方案选择 6

2.3.3显示屏的选择 6

2.3.4语音器件的选择 7

2.4 本章小结 7

第三章 指纹密码锁的硬件电路设计 8

3.1 STM32单片机最小系统 8

3.1.1复位电路原理 9

3.1.2晶振电路原理 9

3.1.3电源电路原理 10

3.1.4 STM32F103电路原理 11

3.2 指纹模块设计 11

3.3 显示模块与按键模块 13

3.4 语音模块电路设计 13

3.5 继电器电路 14

3.6 本章小结 14

第四章 密码锁的软件设计 16

4.1程序总流程简述 16

4.2指纹识别的设计 16

4.2.1录指纹部分 16

4.2.2识别指纹 17

4.2.3指纹识别算法 18

4.2.4指纹模块程序设计 19

4.3显示模块程序设计 20

4.4按键模块程序设计 21

4.5语音模块程序设计 22

4.6 本章小结。 23

第五章 调试与结果 24

5.1硬件调试结果 24

5.2软件调试结果 24

5.3系统调试结果显示 26

5.4结果简述 28

5.5问题反思 28

5.6本章小结 28

参考文献 29

致谢 30

第一章 绪论

这一章论述了论文选题的时代背景和设计意义，阐述了当前时代生物特征在信息安全领域的发展现状，然后简要介绍了本论文的主要研究内容，设计要实现的具体功能，最后叙述了本论文的总体结构安排。

1.1 课题研究的背景

随着时代和科技的进步，人们对信息的使用越来越广泛，信息安全的重要性也在人们心中占据更多地位。与此同时，生物特征领域的快速发展为信息安全领域带来了新的机遇，生物特征具有唯一，难以复制的特点，每个人的生物特征是不同的，例如指纹，虹膜，面部等。指纹在国家机关部门的大量运用，证明这是一种可靠安全生物特征，完全可以运用在信息安全领域。虽然位于角膜和晶状体之间的虹膜包含更大量纹理信息，并且其具有高度独立性，稳定性且不可更改的特点，但是因为其设备的造价很高，难以在民间进行推广并不能广泛使用，所以指纹会有比较好的市场与发展。门禁市场规模将继续扩大，2020年有望突破300亿元。可以看出发展前景依然大好。而根据市场调查，我国的安防电子产品主要运用在教育，金融，交通等方面，在社会与家庭领域的使用则相对较少。而且门禁市场和电子技术有逐渐融合的趋势。由此，基于以上种种分析，指纹将以其方便采集，设备相对便宜，稳定安全独特等特点，牢牢占据大片的门禁安全市场。

随着生物识别技术和计算机科学技术的飞速发展，特别是近年来指纹识别技术的不断发展，指纹锁的研究已成为国内外研究者关注的焦点。与传统的锁如弹簧锁，组合锁，自动锁相比，指纹锁具有独特性，无法伪造，易于使用等特点。实践证明，指纹锁具有广阔的市场前景。但是，实现产品的市场化还有很长的路要走。于是应大力研究提高可靠性和耐久性，降低功耗和成本的方法，特别是指纹识别传感器，应提高核心算法的可靠性和电路功耗。基于当前对指纹锁的现状和发展趋势的研究，提出了一种具有成本低，效益高，低功耗，可靠性高的微型指纹锁的设计方案。本设计采用STM32单片机，他有32位的内核，提供了更高的代码效率和传输速率，指纹模块处理完信息之后将数据发送给STM32单片机，由单片机发送给继电器和小灯，将最后结果展现给用户。

1.2 课题研究的主要内容

针对上述问题，设计了一种指纹密码锁，可以存储读取指纹，通过指纹和密码来进行开锁关锁。本设计根据指纹传感器和密码，实现双重安全保险。系统通过提前储存的用户指纹与当前用户指纹的比对判断用户身份，再通过显示屏反馈给用户。如果当前指纹识别不正确，则通过远报警模块对主人进行报警。

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