指纹锁毕业论文.doc

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山东农业大学

毕业论文

基于单片机的指纹密码锁设计

院部机械与电子工程学院

专业班级电气工程及其自动化2班

届次2013届

学生姓名方阳阳

学号20091049

指导教师侯加林教授

二О一三年六月十日

基于单片机的密码锁的设计 I

1绪论 1

1.1引言 1

1.2指纹锁的背景 1

1.3指纹锁的指纹识别的基本原理 2

1.4指纹锁设计的意义的本设计特点 2

2系统设计 4

2.1设计原则 4

2.2设计方案的选择 4

2.3系统总设计结构图 5

2.4开锁机构设计 6

3主要元器件介绍 7

3.189C51单片介绍 7

3.1.1时钟电路 8

3.1.2复位电路 9

3.2STM32单片机介绍 10

3.2.1STM32F103性能特点 11

3.2.2STM32F103的系统作用 12

3.3SB2000M指纹识别模块介绍 13

3.3.1结构 13

3.3.2产品规格 13

3.4RS-232C连接器介绍 14

3.5GSM设备的介绍 15

4硬件电路的设计 18

4.1系统电源的设计 18

4.2系统的备用电源的设计 19

4.2.1备用电源的供给设计 19

4.2.2备用电源的使用选择设计 21

4.3开锁电路的设计 22

4.4指纹识别模块电路的设计 23

4.5总电路的设计 24

5软件程序的设计 25

5.1程序设计语言的选择及步骤 25

5.1.1C语言简介 25

5.1.2C语言特点 25

5.1.3C语言优点 25

5.2KEIL简介 26

5.3开锁程序的设计及流程图 27

结论 28

致谢 29

参考文献 30

附录一：

程序 31

附录二：

电路接线图及实物图 42

DesignoffingerprintlockbasedonMCU I

1Thefirstchapter 1

1.1introduction 1

1.2thebackgroundoffingerprintlock 1

1.3thebasicprinciples 2

1.4thedesigncharacteristics 2

2Thesecondchapter 4

2.1designprinciple 4

2.2designoptions 4

2.3thesystemstructure 5

2.4lockmechanismdesign 6

3Thethirdchapter 7

3.189C51introduction 7

3.1.1clockcircuit 8

3.1.2resetcircuit 9

3.2STM32 10

3.2.1STM32F103features 11

3.2.2STM32F103systems 12

3.3SB2000M 13

3.3.1structure 13

3.3.2specification 13

3.4RS-232C 14

3.5GSM 15

4Thefourthchapter 18

4.1powersupplysystermdesign 18

4.2standbypower 19

4.2.1design 19

4.2.2designoptions 21

4.3lockcircuitdesign 22

4.4thefingerprintidentificationcircuit 23

4.5thetotalcircuit 24

5Thefifthchapter 25

5.1selectionandstepofprogramminglanguage 25

5.1.1Clanguage 25

5.1.2Clanguagefeatures 25

5.1.3Clanguageadvantages 25

5.2KEIL 26

5.3lockprogramdesign 27

Conclusions 28

Thanks 29

Reference 30

AppendixA：

programs 31

AppendixB：

circuitdesignandtherealfigure 42

基于单片机的密码锁的设计

方阳阳

（山东农业大学机械与电子工程学院泰安270018）

【摘要】：

本文主要介绍一款简单、安全、实用的指纹密码开锁设备。

本项目主要采用单片机作为主控单元，以指纹识别模块作为前端信号输入，经单片机控制继电器工作，实现电磁锁的开闭。

同时，单片机控制GSM模块会向目标手机发送开关门的提示短信。

经过多次试验证明，该系统工作稳定，运行可靠，操作简便，满足日常生活开关门以及安全保密的需要，为进一步完善家居的安全防卫提供了方便。

关键词：

电磁锁指纹识别单片机GSM继电器

DesignoffingerprintlockbasedonMCU

YangyangFang

（Mechanical&ElectricalEngineeringCollegeofShandongAgriculturalUniversity,Tai’an,Shandong271018）

Abstract:

Thispapermainlyintroducesasimple,safe,practicalfingerprintcipherunlockingdevice.Theprojectmainlyadoptsthesingle-chipmicrocomputerasthemaincontrolunit,tothefingerprintidentificationmoduleasthefrontsignal-inputing,theMCUcontrolstherelayworking,realizetheopeningandclosingofanelectromagneticlock.Atthesametime,theMCUcontrolstheGSMmoduletosendthedoorswitchpromptmessagetothetargetmobilephone.Experimentsshow,thesystemisreliable,workingstable,simpleoperation,meetsthedailyopeningandclosingdoorsandsecurityneeds,providingconveniencetofurtherimprovingthesecurityofthehomefurnishing.

Keywords:

ElectromagneticlockFingerprintidentificationMCUGSMRelay

42

1绪论

1.1引言

随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，安全性能低，被撬的事件屡见不鲜，而且钥匙易于被复制，难以形成有效的保护。

电子类锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的喜爱，拥有广大的市场需求。

锁是置于可启闭的器物上,用以关住某个确定的空间范围或某种器具的,必须以钥匙或暗码打开的扣件。

锁具发展到现在已有若干年的历史了，人们对它的结构、机理也研究得很透彻，因此，不用钥匙就能打开的方法和工具也层出不穷。

现代人类文明社会里，由于社会中各种矛盾冲突十分剧烈，人们的思想道德观念，价值观念，文化修养水平等差异，群众中良莠不齐，善良的人们能够自觉规范自已的行为，“非礼不为”，虽无钥匙亦不会乱闯。

然而，那些毫无道德观念的盗贼却想方设法利用高科技手段撬门开锁，使广大居民防不胜防。

为什么会出现这种情况呢？

因为传统锁具都存在致命的弱点：

第一、锁芯采用常见的铜、铝、锌等材料，抵抗不了强力破坏；

第二、锁具制作工艺，技术落后，无法阻止技术手段的开启。

目前，市场上很多国内外的锁具，实际上都不具备真正的防盗功能。

在惯偷面前，两根钢丝或几件简单的工具就可以把这些锁打开，有的惯偷甚至公开扬言：

“没有我打不开的锁。

”其实，不是他们多高明，而是一般锁具技术原理太过简单。

面对这一残酷的现状，新时代提出了锁具必须革命的迫切的要求，这样电子锁具就进入了大家的视野。

1.2指纹锁的背景

随着社会科技的进步，锁已发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声控锁等等。

在传统钥匙的基础上，加了一组或多组密码，不同图像，不同声音，不同磁场，不同声波不同光束光波（如指纹、眼底视网膜等）来控制锁的开启。

从而大大提高了锁的安全性，使不法之徒无从下手，人们也就能对自身财产安全有了更多的保障。

当今安全信息系统应用越来越广泛，特别在保护机密、维护隐私和财产保护方面起到重大作用，而基于电子锁的安全系统是其中的组成部分，因此研究它具有重大的现实意义。

虽然以上多种电子锁具，都有其各自的特点以及良好的防盗性，但是受限与当今的科学技术以及成本的限制和市场的要求，一些过于复杂及高端的锁具由于自身的局限性无法进入大众市场普及化。

可是指纹锁具其的技术已经十分完善，价格已经随着时间逐步降低，是我们的设计电子锁的首选。

而指纹识别可谓历史悠久，本是一种古老的身份识别技术。

几千年以前，中国人、盎格鲁—撒克逊人和古叙利亚人就曾经采用其作为身份鉴别的方法。

而随着现代计算机技术和信息处理与识别技术的不断进步，现代指纹识别技术已发展成为一种成熟、应用广泛的生物特征识别技术，而且指纹具有唯一性、稳定性、随身性、便于采集等优点，这使得指纹识别技术优于其他人体生物特征识别技术。

目前，全球范围已建立了指纹数据库和鉴定机构，而且在国内外几十年的研究与应用中，其有关芯片模块的开发已达到了技术成熟、识别率高和价格低廉的要求。

国外方面，美国、日本早已研制和生产出多种指纹自动识别设备并投入使用，比如美国SECOM、日本嘉士通、松树株式会社等公司开发的指纹锁和指纹认证装置。

国内率先进入这一领域的高校是清华大学，在90年代中期开发出了指纹IC卡，其后又有广东粤安集团、浙江中正、北大高科等高科技集团纷纷进入该领域，其中浙江中正于2000年开发出的超小指纹识别系统，标志着我国在这一领域已经达到了世界领先水平。

1.3指纹锁的指纹识别的基本原理

首先，通过指纹采集仪器采集到人体指纹的图像，并对原始图像进行初步的处理，这样使指纹图像中蕴涵的特征信息更明显。

然后，运用指纹特征提取算法建立指纹的数字表示特征数据。

这种转换是单向进行的，只能从指纹转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹，而且两枚不同的指纹绝对不会产生相同的特征数据。

指纹纹路的分叉、终止或