论文总字数：16157字

摘 要

作为一种便捷、精确的生物识别方法，指纹识别得到了广泛的关注和发展。目前，无论是手机、电脑等一些电子产品，还是资料、物品的存储方面，指纹处理技术越来越显示出其优势，因此，也越来越受到人们的青睐。本课题运用指纹的相关处理技术，制作一款基于单片机的指纹识别管理系统，整个系统分为上位机和下位机两部分，两部分通过串口进行通讯，都可以进行指纹管理操作。硬件方面以STC89C52为主控芯片，围绕指纹模块，配以按键、液晶显示、数据存储等外围电路来实现指纹的添加、删除、标记、拉黑操作。软件方面，下位机部分通过C语言编程，上位机部分通过C#编程，各自实现对应的功能。

关键词: 单片机 指纹处理 串口通讯

Design of fingerprint identification and management system

Abstract

As a kind of convenient and accurate biometric identification method, fingerprint identification has been widely concerned and developed. At present, whether it is mobile phones, computers and other electronic products, or storage of goods and information, fingerprint processing technology is increasingly showing its advantages, therefore, more and more people are in favor of this. This topic is to make a production of a microcontroller based fingerprint identification management system with the use of fingerprint processing technology, The whole system is divided into two parts, the upper computer and the lower computer. Through the serial communication, each of them can carry out the fingerprint management operation. Hardware aspect, Equipped with buttons, LCD, data storage and other peripheral circuits, set STC89C52 as the main control chip and fingerprint module as the center to add, delete, mark, and pull black the fingerprint. In terms of software, the lower part of the machine uses the C language programming, the host computer uses the C# programming, to achieve the corresponding function.

Key words: single chip microcomputer; fingerprint processing; serial communication

目 录

摘要 I

ABSTRACT Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 指纹识别原理 1

1.3 研究现状与应用领域 2

1.4 论文结构 3

第二章 设计概述 4

2.1 设计内容 4

2.2 方案论证 4

2.2.1 主控芯片选择 4

2.2.2 指纹模块的选择 4

2.2.3 上位机编写方案 5

第三章 硬件系统设计 6

3.1 系统原理框图设计 6

3.2 各模块设计 7

3.2.1 单片机最小系统 7

3.2.2 4*4按键 7

3.2.3 12864液晶 8

3.2.4 24C02存储芯片 10

3.2.5 指纹模块 11

3.2.6 系统原理图 15

3.3 硬件系统设计小结 16

第四章 系统软件设计 17

4.1 流程图 17

4.2 下位机程序设计 17

4.3 上位机程序设计 24

4.4 软件设计小结 25

第五章 系统调试 26

5.1 下位机功能调试 26

5.1.1 管理功能调试 26

5.1.2 检测功能调试 29

5.2 上位机功能调试 30

5.3 测试小结 31

总结 32

参考文献 33

致谢 35

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

长期以来，确认会员的身份取决于有效的证书、密码或认证的对象。从本质上讲，这种方法是识别“对象”，而不是人，并且这种方式本身有很大的应用局限性和安全问题。一方面，如果他（或她）忘记密码或丢失认证的对象，即使他（或她）本该可以通过也会被拒绝，另一方面，密码容易被破解，各种证件也很容易伪造。

为使鉴定更安全、更有效，一种利用生理特性和行为来验证的指纹识别方法被世界各国所关注和发展。指纹识别有一些显著的特点，如唯一性、不变性、不分离和兼容性，作为验证会员身份的重要手段，指纹识别和警察制度以及职工考勤系统一样在信息安全领域具有广泛的应用。作为一种便捷、精确的生物识别方法，指纹识别得到了广泛的关注和发展。随着指纹识别的优势越来越突出，它也受到越来越多的人的青睐。

本课题就是运用指纹的相关处理技术，制作一款基于单片机的指纹识别管理系统，能够用来控制、记录、管理相关人员的出入情况。

1.2 指纹识别原理

指纹特征包括整体特征和细节特征。机缘巧合，两个指纹可能具有相同的总体特征，但细节特征确是不可能相同的。指纹的总体特征是可以用肉眼观察到的。根据一般形成指纹中心模式的山脊线和山谷线，整体特征分五种：左环、右环、螺纹、尖拱和拱。细节特征是指微节点特征，也分五种：结尾，分岔，圆唇，双分支和连接，正如图1-1所示。指纹识别的过程就是比较捕获的指纹特征与存储的指纹模板，并判断是否是来自同一个手指。

图1-1 指纹细节特征的分类

1.3 研究现状与应用领域

在各种电影片段中，我们常常可以看到签字画押的场景，这说明对于指纹特征唯一性的认识早在古代就开始了，只不过受技术条件的限制，人们只能根据肉眼来判断。

随着计算机技术的不断发展，指纹识别技术也日趋成熟。二十世纪六十年代，人们开始使用计算机对指纹进行识别，相比之前的肉眼识别，无论是效率方面，还是精确度方面，都有了革命性的提升，不过指纹采集方式仍较为落后，使用的是油墨捺印的方式。1980年以后，光学指纹采集器问世，AFIS(Automatic Fingerprint Identification System)开始应用于各个领域。发展至今，光学扫描技术已相当成熟，且产品的价格低廉，耐用性也很高。与光学扫描式相比，电容式指纹采集技术起步稍晚，1998年，硅晶体电容传感器研制成功，受益于此，电容式指纹识别技术得到迅猛发展，现如今，电容式指纹识别技术已较普及，大大小小的电子设备都能看见它的身影。暨这两代识别技术之后，又出现了第三代指纹识别技术：射频指纹识别技术，它是目前最准确的指纹识别技术，适用性强，不拘束于环境，然而，由于其技术尚未成熟，且价格昂贵，它并未得到大规模应用。

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