毕业设计Word下载.docx
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DataAcquisition;
IdentityVerification;
DataInput;
FingerprintIdentification
绪论...............................................................1
1指纹识别数据采集系统的方案设计....................................4
1.1指纹识别系统的几个概念........................................4
1.1.1指纹特征..................................................4
1.1.21:
1比对..................................................4
1.1.31:
N搜索..................................................4
1.2系统参数与接口（A型）..........................................4
1.3系统参数与接口（B型）..........................................5
1.4外部接口标准..................................................6
1.4.1UART接口（A型）.............................................6
1.4.2UART接口（B型）............................................6
1.5口令与地址....................................................7
1.6通讯波特率...................................................7
1.7系统的方案设计...............................................8
2硬件部分的设计...................................................9
2.1STC89C52的介绍................................................9
2.1.1主要性能..................................................9
2.1.2引脚结构图................................................9
2.1.3主要引脚功能概述..........................................9
2.2单片机外围电路的设计.........................................10
2.2.1外部晶振的设计...........................................10
2.2.2复位电路的设计.............................................11
2.2.3电源电路设计...............................................12
2.2.4按键控制部分电路...........................................12
2.2.5指纹模块电路...............................................13
2.3指纹模块的操作与执行...........................................15
2.3.1发送与接收命令的步骤.......................................15
2.3.2指纹模块执行的以下几条命令.................................15
2.4PS1802SOC性能概要............................................20
2.5片上程序引导器支持四种引导模式.................................20
2.6丰富的外围接口，允许挂接多种类型传感器.........................20
2.7硬件概述.......................................................21
2.7.1时钟.......................................................21
2.7.2引导模式设置...............................................21
2.7.3UART.......................................................21
2.7.4USB........................................................21
2.7.5UART与USB协同工作........................................22
2.7.6电源.......................................................22
2.7.7工作温度与湿度.............................................22
2.7.8焊接耐受温度...............................................22
3软件部分设计.....................................................23
3.1系统特色.....................................................25
3.1.1自主知识产权............................................25
3.1.2指纹适应性强.............................................25
3.1.3价格低廉.................................................25
3.1.4算法性能优异.............................................25
3.1.5简单易用方便扩充.........................................25
3.1.6使用方便.................................................25
3.2主体程序设计.................................................26
3.2.1主程序设计...............................................26
3.2.2中断程序设计.............................................28
3.3软件系统测试.................................................29
4系统测试.........................................................31
4.1指纹测试.....................................................31
结论..............................................................33
致谢..............................................................34
参考文献...........................................................35
附录A.............................................................36
附录B.............................................................37
附录C.............................................................39
毕业论文本装订顺序.................................................40
绪论
所谓的指纹识别技术是指把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。
每个人（包括指纹在内）皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同，也就是说，是唯一的，并且终生不变。
依靠这种唯一性和稳定性，我们才能创造指纹识别技术。
1．课题背景
指纹识别技术的与众不同与特征
1）惟一性是指在现有认知范围内，该生物特征用于分辨不同个体的准确性。
在这一项中，指纹、虹膜、视网膜、DNA和气味五种生物特征准确性最高。
指纹的准确性可以达到百万分之一的水平。
2）欺骗性是指可被仿制、仿冒的容易程度。
在这项中，语音、气味和签名三个特征最容易被人以假乱真，欺骗识别系统。
指纹的防欺骗性要高的多。
目前已有部分采集设备具有一定的活体识别能力。
3）可获得性是站在生物特征采集的角度来分析该生物特征是否容易提取出来，并表示为识别系统可以理解的形式。
这一项中，虹膜、视网膜、DNA三种采集方法较为复杂，指纹、脸形、语音采集最为方便。
4）可接受性是从被识别对象的意愿性角度来评价，该识别技术是否容易被人们认可使用。
在这一项中指纹、脸形、语音和签名四种最容易被人接受。
也就是说
人们对他们认为不影响健康的最为认可。
而对虹膜、视网膜这种采集对象有健康担心的方式比较排斥，不管它实际上是不是真的影响人体健康。
2．国内外智能家居发展现状
1）以指纹模块为应用核心
的锁具考勤机、门禁、锁具类
这三类指纹产品是嵌入式指纹产品的主力市场。
其中指纹考勤机产品经过了至少5年的发展改进，产品性能已经非常成熟。
在市场方面，这两类产品的价格已经降到几百元人民币的区间。
众多的办公用品厂商已经开始转型到指纹考勤市场，这方面的渠道商参与也非常活跃。
因此，在办公用品商店看到一台指纹考勤机
应该不足为奇。
另一方面指纹门锁的出口和内销势头强劲。
以深圳、广州、中山、温州等地的指纹门锁厂商为代表，充分展现了指纹门锁的广阔前景。
指纹门锁
目前的主要消费群有高档楼盘、办公室等集体消费者。
相信经过2-3年发展，指纹门锁将逐步进入普通老百姓的家中。
该领域的重要厂商有杭州中正、西安紫牛科技等。
这包括在OA/CRM/ERP/会员管理/远程接入等信息化系统中，使用指纹技术作为信息化系统的身份认证平台。
随着信息安全问题的日益严重，信息安全事件中因为账户密码引起的信息泄漏占到了总事件的70%以上。
也就是说，大部分的信息安全事故都是由于采用了不太安全的账号密码。
2）以PC周边为应用核心的指纹数码、存储产品。
截止2004年，全球已有40多家著名大型公司正式推出了各种数码类指纹识别产品。
指纹识别技术的应用领域也从指纹门锁等扩展到现在的移动存储类产品。
这些产品如指纹U盘、指纹移动硬盘、指纹笔记本电脑、指纹手机、指纹键盘和指纹鼠标等，都在2005年就开始纷纷上市，成为各大媒体和消费者聚焦的对象。
单就指纹U盘来讲，2005年的大陆市场就出现了13种20多款；
指纹移动硬盘有5种5款；
指纹鼠标有7种7款；
指纹键盘至少由3家国内公司推出。
到2006年底，相
当多的移动存储品牌厂商、PC厂商都推出了自己的指纹产品，如SANDISK、威刚、爱国者的指纹U盘、联想指纹识别笔记本、清华同方商用PC、清华紫光的指纹鼠标和指纹键盘等。
从价格上来看，1G指纹U盘的价格不过200多元，指纹鼠标的价格低于200元，价格已经探底到起量条件。
3．课题完成可行性分析
1）PS1802SOC要求外接12Mhz晶体，以确保USB正常工作；
2）PS1802SOC内嵌了三个硬件加速器，分别为：
1.图像处理硬件加速器；
2.快速搜索硬件加速器；
3.精确比对硬件加速器。
这三个硬件加速器都可以如调用函数般被用户程序调用。
3）FM-180指纹识别设备算法根据光学头成像原理另行设计。
算法对变形、质量差指纹均有较好的校正和容错性能。
4．论文的组织结构
本文共分为三个大部分：
第一部分：
指纹识别数据采集系统的方案设计
第一部分介绍了指纹识别系统的几个基本概念，系统参数与接口，通讯波特率，系统的方案设计与步骤。
第二部分：
硬件部分的设计
第二部分介绍了STC89C52的性能，引脚结构图，单片机外围电路的设计，指纹模块的操作与执行。
第三部分：
软件部分的设计
第三部分介绍了指纹识别设备的一些系统特色，以及主程序、初始化程序、中断程序的设计流程。
1指纹识别数据采集系统的方案设计
1.1指纹识别系统的几个概念
1.1.1指纹特征
指纹算法是从指纹图像中提取的特征，代表了指纹的信息。
指纹的保存、比对、搜索都是通过操作指纹特征来完成。
1.1.21:
1比对
两个指纹特征比较，返回信息：
匹配，或者不匹配。
1.1.31:
N搜索
在N个指纹特征中找和当前1个指纹特征匹配的指纹特征。
返回信息：
没有匹配特征，或者有匹配特征，同时返回匹配的特征编号。
1.2系统参数与接口（A型）
表1.2系统参数表
序号
指标项目
技术参数
测试条件说明
1
系统供电
5V
2
正常工作电流
170mA
3
峰值电流
200mA
4
指纹录入时间
＜250ms
5
1:
1比对时间
＜600ms
特征提取＋指纹比对
6
900搜索时间
＜2s
7
指纹数存储数量
最多支持960
8
认假率
＜0.001%
9
拒真率
＜1.5%
10
指纹模板大小
512bytes
11
外部接口
UART
1.3系统参数与接口（B型）
供电电压：
DC3.6~6.0V
供电电流：
工作电流：
<
120mA
峰值电流：
150mA
指纹图像录入时间：
＜1.0秒
窗口面积：
14╳18mm
匹配方式：
比对方式（1:
1）
搜索方式（1:
N）
特征文件：
256字节
模板文件：
512字节
存储容量：
162/930枚
安全等级：
五级（从低到高：
1、2、3、4、5）
认假率（FAR）：
＜0.001%（安全等级为3时）
拒真率（FRR）：
＜1.0%（安全等级为3时）
搜索时间：
＜1.0秒（1:
200时，均值）
上位机接口：
UART（TTL逻辑电平）或USB1.1
通讯波特率（UART）：
（9600╳N）bps其中N=1～12（默认值N=6，即57600bps）
工作环境：
温度：
-20℃－+50℃
相对湿度：
40％RH－85％RH（无凝露）
储存环境：
-40℃－+85℃
＜85％H（无凝露）
外形尺寸（L╳W╳H）：
56╳20╳21.5mm
1.4外部接口标准
1.4.1UART接口（A型）
表1.4.1引脚的应用功能表
外部接口是6芯FPC座（下接线），具体管脚定义如下：
引脚号
名称
定义
类型
功能说明
VIN
电源输入
P
DC:
3.6V-7V
电源输入
RD
数据接收
I
TTL电平（3.3V或5V均可）
TD
数据发送
O
开漏输出，上位机端需接上拉电阻
GND
信号地
1.4.2UART接口（B型）
在PCB板上，模块与用户设备的接口都采用同一个单排插座/针（分体式为5芯2.0间距、一体式为4芯1.27间距）。
用户无特殊要求时，所提供的用户接口引线长度为150mm。
表1.4.2引脚的应用功能表
模块与用户设备的串行通讯时，接口J1引脚定义如下：
引脚号
名称
类型
功能描述
Vin
in
电源正输入端。
（线色：
红）
TD
out
串行数据输出。
TTL逻辑电平。
绿）
RD
串行数据输入。
白）
－
信号地。
内部与电源地连接。
黑）
NC
－
未定义，悬空。
（一体式模块无此引脚）
注：
类型栏中，in表示输入到模块，out从模块输出。
1.5口令与地址
系统默认口令为0，若默认口令未被修改，则系统不要求验证口令，上位机可以直接与芯片通讯；
若口令被修改，则上位机与芯片通讯的第一个指令必须是验证口令，只有口令验证通过后，芯片才接收其他指令。
芯片的默认地址为0Xffffffff,可通过指令修改，数据包的地址域必须与该地址相配，命令包/数据包才被系统接收。
1.6通讯波特率
a）UART缺省波特率为57.6kbps；
b）UART缺省波特率可以通过加载配置表进行改变；
c）UART波特率也可以通过指令进行设置，范围从9600bps至921600bps；
d）如果上位机是MCU，则直接与TD和RD连接；
如果上位机是PC，则需要挂接RS232电平转换芯片。
e）模块支持标准的USB接口，通过转换座可以直接和PC相连进行通讯。
1.7系统的方案设计
系统工作的过程是：
当用户需要通过进行身份验证时，按下开关“录入一次指纹”，按两次指纹登录一个模板存于Flash指纹库，记入若干枚指纹后，从传感器获取指纹并生成特征然后上传给上位机，待到指纹验证的时候，按开关“模式切换”，依次按入一个指纹进行比对，LCD屏上会显示出相应的指纹号。
按入开关“删除所有指纹”，则所有的指纹记录被删除光。
等待下一次重新记录。
2硬件部分的设计
2.1STC89C52的介绍
2.1.1主要性能
STC89C52有12k字节Flash闪速存储器，1024字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，5个中断向量，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟
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