基于stc59c52指纹考勤系统设计Word文档下载推荐.docx

1、我国将指纹应用于民间契约及断案有悠久的历史，但是 由于缺乏专门性研究,未能将指纹识别技术上升为一门科学。虽然指纹的一些特 征己经被人们认识和接受但不能证明，但指纹己经广泛应用社会的各个方面。用指纹采集仪采集指纹，提取出细节点，然后将细节点保存到数据库中，形 成指纹模板库。在线部分用指纹采集仪采集指纹，提取出细节点，然后将这 些细节点与保存在数据库中模板细节点进行匹配，判断输入细节点与模板细节点 是否来自同一个手指的指纹。 一般来说，离线处理允许人工因素介入，可根据 需要手动调整系统参数，而在线处理应完全由系统自动完成所有操作。自动指纹 识别系统框图如图 1 所示：离线部分匹配指纹图像 降噪后的

2、图像 细节点在线部分图 1 自动指纹识别系统框图预处理是将输入的（直接采集进来的）低质量、有噪音的指纹源图象处理成 已细化了的清晰的二值图像。它的目的是减少低质量的图像对分类识别结果的影 响，预处理中一般包括图像增强、滤波、二值化、细化等步骤。在上图中提到细节提取,该细节所指的是指纹纹路。指纹纹路有 3 种基本类 型环型、弓型和螺旋型。现在，科学家已能够通过模型再现那些较为常见的 指纹，也能重复不太复杂的罕见指纹的形成过程。目前尚未发现有不同的人拥有相同的指纹，所以每个人的指纹也是独一无 二。由于指纹是每个人独有的标记，近几百年来，罪犯在犯案现场留下的指纹， 均成为警方追捕疑犯的重要线索。现今

3、鉴别指纹方法已经电脑化，使鉴别程序更 快更准。每一个人的指纹纹路都有各自的特点，所以每一个指纹纹路的细节也是有所 不同的。要识别一个指纹，其关键所在就是提取每一个指纹纹路的细节，只有提 取到更多的细节点数才能更加准确的识别一个指纹。离线部分进行的是指纹录入操作：当开始指纹采集的时候，指纹识别模块将 对所读取指纹进行图像增强，着重对指纹纹路进行扫描，并提取其特有的纹路。 在将其进行保存。在线部分进行的是指纹录入操作：当识别源置于指纹识别区域时，指纹识别 模块同样进行图像增强的操作，此时指纹识别模块将对指纹纹路进行扫描，读取 指纹纹路的特点并将其与指纹库的存储资源进行比对。当所读取指纹纹路与所读

4、取指纹相似度超过 90%，则表示读取成功。1.2 系统简介指纹识别系统的基本结构和整体流过程，并且从硬件系统和软件系统两个主 要方面探讨了设计指纹识别系统的基本方法。硬件系统的设计主要是基于 89C52RC 单片机、FM180 指纹识别模块、以 及相关的程序设计；软件系统的设计主要是指纹识别系统算法的设计，其中包括 图像处理和图像识别两个方面。通过实验显示，该系统采集的指纹图像较清晰、 失真较小，处理后的图像轮廓分明、特征突出，利于指纹分类与识别。通过对指纹识别系统的研究、设计与开发,综合运用了信号采集及接收技术，图像处理及识别技术, 基本实现了利用单片机进行指纹识别系统开发的目的。2指纹识别

5、系统的设计2.1指纹识别系统的硬件设计硬件系统是实现一切系统功能的物质基础，它是系统不可缺少的一个整体，一个 工程系统的建立都是在硬件基础上展开的。本次设计任务的硬件设施已经配备， 其核心是 89C52RC 单片机与 FM180 指纹识别模块，我们的任务是完成两者的 主电路连接，实现指纹图像采集的功能。2.1.1FM180 指纹识别模块FM-180亮背景光学头指纹识别设备采用光学指纹传感器，由高性能 DSP处理器 和 FLASH 等芯片构成，具有指纹图像处理，模版提取，模版匹配，质问搜索和 模版存储等功能。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

6、是通过操作指纹特征来完成。图二系统参数与接口（A 型）FM-180 是完整的指纹识别模块，不需挂接任何外围部件，模块始终处于从属 地位，主机需要通过不同的指令让模块完成各种功能。主机的指令，模块的应答 以及数据交换都是按照规定格式的数据包来进行的。主机必须按照格式封装要发 送的指令或数据，也必须按格式解析收到的数据包。FM180 指纹识别模块使用 USB 供电，使用拓展的+5V 电源接口。该模块的正 常工作电流为 100-170mA。峰值电流将可达到 200mA。在该模块进行指纹录入 操作时，其时长约为 1.5s。而当其进行指纹识别操作时，由于要进行特征提取和 指纹对比等步骤，所以其操作时长约

7、为3-5s。该模块可以存储约900 组指纹数据。 经过小组成员 100 次的反复操作，该模块的识别率为 100%，该数据将在更多的 实验数据下长生变动。图三 1602 液晶显示此模块包括液晶初始化、命令的输入、显示数据的输入。其中命令是用于 控制液晶状态是否显示光标，光标是否闪烁，是否清除原来数据以及显示的具体 位置。数据显示主要是将要显示的信息按需要准时显示出来。按键电路：其按键共有三个。K1：复位。K2：指纹录入。K3：指纹读出。 按下 k1系统处于复位状态，将清空之前的所有操作！按下 k2键后，FM-180 指纹识别模块开始处于工作状态，工作灯闪亮。此时可以进行指纹录入工作，将 所需录入

8、的指纹置于识别区 1-2 秒，显示 test finger1.2.3.表示录入成功！按下 k3 键后模块处于识别工作模式，将之前多录入的指纹体置于识别区3-5秒，显示 finger1.2.3表示读取成功模式指示灯：共有两个灯，一红一绿。与模块握手通过，绿灯亮起。进入 识别模式；红色灯亮，进入录入指纹模式。 电源与指示灯：该模块使用 USB 供电，使用拓展的+5V 电源接口。当与计 算机接通后，按下开关，电源指示灯亮起。2.1.289C52RC 单片机STC89C52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可 编程 Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CP

9、U 和在系统可编程 Flash， 使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具 有以下标准功能： 8k 字节 Flash，512 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定 时器，内置 4KB EEPROM，MAX810 复位电路，三个 16 位 定时器/计数器，一 个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至 0Hz 静态逻辑 操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、 定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振 荡器被冻结，单片机一切工作停止，直

10、到下一个中断或硬件复位为止。最高运作 频率 35Mhz，12T。STC89C52 具体介绍：1主电源引脚（ 2 根）VCC（Pin40）：电源输入，接5V 电源GND（Pin20）：接地线2外接晶振引脚（2 根）XTAL1（Pin19）：片内振荡电路的输入端XTAL2（Pin20）：片内振荡电路的输出端3控制引脚（4 根）RST/VPP（Pin9）：复位引脚，引脚上出现 2 个机器周期的高电平将使单片机 复位。ALE/PROG（Pin30）：地址锁存允许信号PSEN（Pin29）：外部存储器读选通信号EA/VPP（Pin31）：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读 指令，如果接高

11、电平则从内部程序存储器读指令。4可编程输入/输出引脚（32 根）STC89C52 单片机有 4 组 8 位的可编程 I/O 口，分别位 P0、P1、P2、P3 口， 每个口有 8 位（8 根引脚），共 32 根。PO 口（Pin39Pin32）： 8 位双向 I/O 口线，名称为 P0.0P0.7P1 口（Pin1Pin8）： 8 位准双向 I/O 口线，名称为 P1.0P1.7P2 口（Pin21Pin28）： 8 位准双向 I/O 口线，名称为 P2.0P2.7P3 口（Pin10Pin17）： 8 位准双向 I/O 口线，名称为 P3.0P3.71.I/O 口输入/输出口经过特殊处理，很

12、多干扰是从 I/O 进去的,每个 I/O 均有对 VCC/对 GND二级管箝位保护。2.电源 单片机内部的电源供电系统经过特殊处理，很多干扰是从电源进去的3.时钟 单片机内部的时钟电路经过特殊处理，很多干扰是从时钟部分进去的4.复位电路 单片机内部的复位电路经过特殊处理，很多干扰是从复位电路部分进 去的.工作流程：当读取主函数时定时器0 开中断设17ms的初值。只对液晶进行 写操作，不进行读操作。液晶初始化，串口初始化。UART 方式1:8 位 UART， REN=1:允许接，SMOD=0 波特率不加倍。T1 方式，用于 UART 波特率，UART 波特率设置:9600。打开定时器 0，中断

13、0，低电平中断。中断 1，低电平中断。 开中断 0，开中断 1。开始握手 6次，如果没有一次成功，表示模块通信不正常。只要成功就跳出此循环。进入识别模式。录入一个指纹，如果仍为低电 平，表示按键有效。此时等待松手与模块握手通过。采集两次，生成 1个指纹模 板成功，保存也成功，进入录入指纹模式。循环一结束。模式转换，其中用 modeflag 来标志,默认从第 1 个指纹开始录入。如果仍为 低电平，表示按键有效，等待松手。0 表示录入指纹，1表示识别指纹。2.1.3UART 接口UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装

14、置，UART 是一个并行输入成为串行输出的芯片。用于控制计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的是，它提供了 RS-232C 数据终端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用 RS-232C 接口 的串行设备通信了。作为接口的一部分，UART 还提供以下功能：将由计算机内 部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转 换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用。在输出的串行数据流中加入 奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停 标记，并从接收数据流中删除启停标记。处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键 盘和鼠标也是串行设备）。可以处理

15、计算机与外部串行设备的同步管理问题。2.2指纹识别系统的软件件设计图六ALIENTEK MiniSTM32 开发板编辑器3设计内容3.1 指纹识别流程图图七 指纹识别流程图3.2 程序代码void main（void）/主函数unsigned char i=0;ET0=1; /定时器 0 开中断TL0=0x97; /17ms 的初值 TH0=0xBD;delay1ms（5）;LcdRw=0; /只对液晶进行写操作，不进行读操作LCD_Initial（）;/液晶初始化GotoXY（0,0）;/x,yPrint（test）;/串口初始化SCON=0x50; /UART 方式 1:8 位 UART;

16、 REN=1:允许接收PCON=0x00; /SMOD=0:波特率不加倍TMOD=0x21; /T1 方式 2, 用于 UART 波特率TH1=0xFD;TL1=0xFD; /UART 波特率设置:9600TR1=1;TR0=1;/ 开定时器 0IT0=0;/ 中断 0 低电平中断IT1=1;/ 中断 1 低电平中断EX0=1;/ 开中断 0EX1=1;/ 开中断 1EA=1;/P0=0;/tab0;/ 显示 0for（i=0;i6;i+）/ 开始握手 6 次，如果没有一次成功，表示模块通信不正常。只要成功就 跳出此循环if（VefPSW（）/ 与模块握手通过，绿灯亮起。进入识别模式green

17、=0;buzzer=0; delay1ms（300）;buzzer=1; green=1; red=0; break;elsered=0;while（1）if（k2=0）/ 录入一个指纹delay1ms（10）; if（k2=0）/如果仍为低电平，表示按键有效通过 while（k2=0）;/ 等待松手 if（VefPSW（）=1&modeflag=1&SaveNumber=1）GotoXY（0,1）;str0=0x30+searchnum;/蜂鸣器响一声 delay1ms（100）;if（clearallflag=1）clearallflag=0;Clear_All（）; /红色灯亮green

18、=1;/蜂鸣器长响一次，表示清除所有指纹结束modeflag=1;/ 进入录入指纹模式str0=0x30;delay1ms（800）; SaveNumber=0; /while（1）结束/void int0（void） interrupt 0/中断 0，清除所有指纹if（k3=0） /清除所有指纹if（k3=0）/如果仍为低电平，表示按键有效while（k3=0）;/等待松手 clearallflag=1;void Timer0（void） interrupt 1/定时器 0 中断函数TH0=0xBD;clk0+; /延时 17msvoid int1（void） interrupt 2/中断

19、1，模式转换if（k1=0）/模式转换 其中用 modeflag 来标志,默认从第 1 个指纹开始录入if（k1=0）/ 如果仍为低电平，表示按键有效 while（k1=0）;/等待松手 modeflag=modeflag;/0 表示录入指纹 1 表示识别指纹 if（modeflag=0）red=1;4测试结果开发板的供电：在该次课程设计的过程中，我们用到了 FM-180 指纹识别模块以 及 STC89c52 单片机开发板。所设计的整体系统使用的 USB 串口供电，使用拓 展的+5V 电源接口。指纹模块：我们选取了FM-180 指纹识别模块作为此次设计的硬件模块。当进行 指纹录入命令时，指纹识

20、别区域的红灯将会一直处于点亮状态，直至录入结束。 当进行指纹采集的命令时则该区域的红灯将会以 1s 的间隔进行闪烁，同样至采 集结束。识别时间：FM-180 指纹识别模块进行指纹识别操作时，由于要进行特征提取和 指纹对比等步骤，所以其操作时长约为 3-5s。录入的时间：FM-180 指纹识别模块进行指纹录入操作时，其时长约为1.5s。 意外怎么操作：在整个设计的过程中，我们也遇到了一些意外。在我们进行系统 调试的时候，开发板意外停止工作。经过复位等操作无果的情况下，我们选择了 断电重启，在系统重启后该问题得到了解决。5心得体会在了解了基础知识之后，我开始进行上机操作，当然，其中遇到很多的难题，

21、 很多东西都是第一次接触，又没有别人在旁边指导操作，完全凭借自己去摸索练 习。其中的困难可想而知。然而坚持就是胜利，牙一咬眼一闭坚持做下去，而通 过本次实验，我感觉收获还是蛮多的。可能我对于嵌入式的知识学习的还是不太 多，但是这之外的东西收获颇丰。它让我学会了如何通过自己的努力去认知一个 新事物，更重要的是端正自己的学习态度，只有真正下功夫去学习，才能有收获， 正所谓“一份耕耘，一份收获。”没有付出，何谈回报呢？再者，通过本次实验， 我也学会了如何去分析问题，如何找出自己设计中的不足，继而去排除解决问题， 这就是一个自我学习的过程。当我们通过实验去学习理论知识时，自己动手得出 的结论，不仅能加深我们对嵌入式的理解，更能加深我们对此的记忆。当然，在这其中，我也发现自己的许多不足之处，由于学期伊始我没有好好 学习，才落到如此地步，这也可以说是一个教训吧！我相信在以后的学习工作中， 我一定会端正自己的学习态度，一丝不苟的去对待每一件事。只有做好足够的准 备，才能事半功倍！在最后要特别感谢本门课程的辅导老师陶福寿老师，在整 个学期的学习过程中，陶老师一次又一次的对我们进行指导，一次又一次的向我 们讲解，在整个设计的过程中给了我们很大的帮助，也让我们最终能成功的完成 此次设计！