基于stm32单片机指纹识别系统的设计Word格式.docx

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2系统方案设计 4

2.1微控制器的选择与论证 5

2.2显示模块的选择与论证 5

2.3指纹识别模块的选择与论证 6

3硬件设计 6

3.1控制模块 6

3.1.1微控制器的发展 6

3.1.2微控制器模块 7

3.1.3STM32单片机 8

3.1.2STM32外部电路 10

3.2显示电路 12

3.3指纹识别模块 13

3.3.1指纹采集器原理与类型 13

3.3.3指纹预处理算法 15

4系统软件设计 15

4.1软件开发环境介绍 15

4.2系统总体流程图 16

5调试与检测 17

5.1硬件的焊接 17

5.2实物调试 17

5.2.1液晶电路的调试 18

5.3调试结论 19

6、总结及展望 19

6.1总结 19

6.2展望 20

参考文献 20

致谢 22

附录一：

电路原理图 23

基于stm32微控制器的指纹识别系统的设计

王一一

上传：

摘要：

随着科学技术和生产制造水平的大力提高，人类的生活方式和生活水平得到了很大的改变和提高。

工业智能化、生活智能化已经成为生活的主旋律。

人类文明的发展带动电子技术的发展。

先进的电子技术与生活工作相结合，是提高生产率的重要保障。

本论文旨在介绍一种基于STM32指纹识别系统的设计，本设计包含微控制芯片、指纹识别模块、按键电路、液晶显示器、LED灯显示等构成。

可以实现指纹的输入，指纹的对比，指纹的读取等功能。

主要应用于密码锁、门禁、打卡等生活、工作、工业现场，同时可以扩展相应的外围模块，实用价值明显，本指纹模块主要基于光学感应的原理，精确度高，性能稳定，生产成本低廉。

关键字:

STM32；

液晶显示；

指纹识别；

串口通信

3

DesignoffingerprintidentificationsystembasedonSTM32microcontroller

WANGYiYi

（DepartmentofElectronicScienceandtechnology,BinjiangCollege,NanjingUniversityofInformationScienceandTechnology,NanjingJiangsu210044,China）

Abstract:

Withthedevelopmentofscienceandtechnologyandmanufacturinglevel,thelifestyleandlivingstandardofhumanbeingshavebeengreatlychangedandimproved.Industrialintelligence,intelligentlifehasbecomethemainthemeoflife.Thedevelopmentofhumancivilizationandthedevelopmentofelectronictechnology.Thecombinationofadvancedelectronictechnologyandlifeworkisanimportantguaranteetoimproveproductivity.ThepurposeofthispaperistointroduceadesignbasedonSTM32fingerprintrecognitionsystem,thisdesignincludesmicrocontrolchip,fingerprintidentificationmodule,keycircuit,LCDdisplay,LEDlightdisplayandsoon.Canachievethefingerprintinput,fingerprintcomparison,fingerprintreadingandotherfunctions.Mainlyusedinpasswordlock,accesscontrol,punchandotherlife,work,industrialsite,alsocanbeextendedperipheralmodule,practicalvalueisobvious,thefingerprintmodulemainlybasedontheprincipleofopticalsensing,highprecision,stableperformance,productioncostislow.

Keywords:

Theliquidcrystaldisplay；

fingerprintidentification；

Serialcommunication

1绪论

1.1课题应用背景

智能化的电子设备在我们的日常生活中随处可见。

蒸汽机的发明带来是工业革命。

电子技术的发展带来的是信息革命。

电子科学技术应用于社会生产以及社会生活的方方面面已经是时代的主流和趋势，衡量一个国家的综合国力和发展潜力，电子技术的有效转化率很重要。

好的技术应用到实际生活才是王道。

电子科学学科是经济社会发展的基石[1]。

电子科学的发展水平从一定意义上来说也能够代表着一个国家的现代化发展水平。

随着中国现代化进程的不断推进，在工业、农业等方面都对电子科学提出了更高的要求，电子科学与人民的生活密不可分，间接的促进了电子科学的发展[2]。

指纹特征是人体一大特殊的特征，每个人的特征都是不一样的，不同的人相同的概率几乎为零。

可以说是每个人自带的密码，一般具有密码性质的信息具有一些共同的特性：

①广泛性，指每一个正常人都有指纹。

②唯一性，指每一个人的指纹都不同。

③终生不变性，指非意外事故指纹终身不变。

因此，指纹识别技术，作为一种可靠的生物识别技术[1]，逐渐的被人们重视，尽管已经有很多技术工作者进行了大量的研究和实验，已经很好的掌握了指纹识别技术的原理和生产制造，具体的指纹识别的产品也是有很多推向了市场，但是并不是每个人都能很好的指导有指纹识别这项技术，指纹识别的身影也是很局限于一些特定的场合，技术的广泛应用并不是那么的简单，自身的稳定性和准确性需要得到时间和现场应用的考验，这也使指纹识别技术不能很好的推广开来的原因。

这就要求研究指纹识别环节中若干问题，这对于问题的解决很有意义

1.2国内外现状

指纹技术的研究和算法的设计主要围绕着连个大的方向：

基于图像的识别算法和基于特征的识别算法。

基于图像的识别算法认为，指纹图像的频域和空域信息可以用来唯一表示并识别不同的指纹[2]。

这种技术的核心并不是使用全部的信息，局部的信息就足以实现整个算法的实现，它存在的很大的不足时图像特征难以定义和匹配，因此算法本身就不能很好的解决稳定性和容错率的应用问题。

基于特征的指纹识别算法是找到并比对指纹的特征[3]。

指纹所包含的特征的多样性和复杂的程度已经足够提供很好的信息量用于特征的检测。

这也是目前大部分实际的指纹识别模块所运用的算法。

。

很多公司一直都在做指纹识别的相关技术的研究和产品的开发，也陆续的推出了很多实用的模块或者产品，大部分实用比较方便简洁，很容易的就能跟现有的数字器件结合生成产品，这些产品已经被越来越多的用户所认可。

除此之外，一些公司的研发部门结合神火的实

际需求，推出了具有公司特点的指纹模块，指纹算法的相关产品，指纹算法作为独立的产品作为独立的技术，跟硬件设计同样重要，甚至是整个指纹识别系统得核心部分。

用户反映良好。

指纹识别技术多用于对安全性要求比较高的领域，丽在商务移动办公领域颇其建树的富圭通、三星及lBM等国际知名品牌都拥有技术与应用较为成熟的指纹识别系统[4]。

相比国外较深入的研究和成熟的生产工艺，我国自主研发的指纹识别的相关技术还处于起步的阶段。

存在的不住主要表现在一下几个方面：

（1）生产工艺的不过关，导致整体产品的质量不够过关：

（2）指纹识别的核心算法不够完善，不能很好的增强产品的实际功能。

（3）基础材料科学的不足，长期限制着关键技术的突破和打破国外设备的垄断等。

1.3本论文设计的主要内容

本文以研究指纹识技术的核心原理，研究现有指纹识别模块的优劣，拓展指纹识别与生产生活的结合，提出一款基于为控制芯片的指纹识别系统的设计。

具体的章节和各章的内容安排如下：

第一章：

介绍指纹识别的应用背景、国内外现状，确定本设计的主要研究方向，从宏观上展示指纹识别与应用的特点。

第二章：

提出本设计主题硬件和软件的方案，分别对所用器件和模块进行方案的对比和选择。

第三章：

介绍各个硬件模块的特点和性能，说明各模块之前具体的电路连接，进一步阐述各个部分的原理。

第四章：

主要软件设计的主要开发平台，讲解整个系统工作的流程和步骤。

第五章：

主要针对电子设计的开饭与制作工程中需要注意的工艺问题，而且进一步讲解各个硬件和软件部分的调试过程和步骤。

第六章：

总结本论文和设计实现的科研成果，并提出一些不足的地方，对未来得改进工作提出一些建议。

2系统方案设计

本设计包括软件设计和硬件设计两个部分，主要由微控制芯片、按键输入、数据采集、液晶显示等器件构成。

基于以上的论文要求和内容。

本设首先需要STM32这样的智能器件，本文所要实现的功能主要包括，指纹的识别、指纹的对比、指纹的输入。

指纹模块作为本设计的核心，主要以上设计要求。

液晶显示屏是人机交互的载体。

只有通过液晶显示屏，才能真真的知道指纹识别的过程和结果。

STM32作为主控芯片，接收按键输入的指令，并且总体控制指纹模块工作的整个过程，并将结果实时和操作的过程实时的显示在液晶显示器上面。

图2-1为本设计的总体硬件结构图。

9

2.1微控制器的选择与论证

图2-1系统设计框图

方案一：

C51单片机作为很常用的微控制器，51单片机一直以来占有大的市场份额，首先其制作的成本低；

其次，由于出现的时间早，所以一直以来都是市场上的主流为控制芯片，因此，大量有价值的资料可供我们参考，网上学习的资料也是很多，可以非常方便的进行下载。

C51单片机从出现以来，深受电子工程师的青睐，后来由此衍生很多系列产品，可以直接的反映出51单片机的性价比之高。

但是该单片机亦有一些不足，构造比较陈旧过时，配置不够高端。

另外，通常使用的51单片机的IO口数量不是很丰富，是不可以应用于大型的项目中。

所以很多项目要求不能很好的满足。

方案二：

MSP430单片机具有高性能与优越的低功耗的特点。

相比51单片机的八位处理能力，单片机的性能得到了很大的提升，内部哈弗总线构造使代码执行的速度提升到很高的档次。

其次，其增强了单片机内外设置，具有多少个通用IO口具有外部中断功能，大大的提高的MSP430单片机的实用性能，同时也突出了MSP430单片机的低功耗的功能。

最关键的是，在低功耗模式