基于单片机的指纹识别系统

北京石油化工学院教育教学改革和研究项目申请书项目名称：基于单片机指纹识别系统的门禁设计项目负责人：沈玉欣鲁莹马妍承担单位：信息工程学院协作单位：信息工程学院测控技术与仪器申请日期：2015年4月15日北京石油化工学院教务处二〇一五年制填表说明填表说明1.填写内容应言简意赅，思路清晰，论证充分。表内空格不够时，可另附页填写，但页码要标清楚。2.《申请书》打印稿报送教务处一式两份并将电子版E-mail至[e-mail],请自备底稿。本表所附“课题设计论证”活页一律打印，按份装订或制成折页，上方2个代码框申请人不填，报送教务处六份。3.所附活页供评审使用，必须填写，但不得出现申请人和课题组成员姓名、单位名称等个人资料。4.本表须经课题负责人所在单位教学工作委员会审核，签署明确意见，承担信誉保证并加盖公章后方可上报。5.表中不明事宜请与教务处联系。一、简表项目基本情况项目名称基于单片机的指纹识别系统设计类别■重点项目□一般项目申请经费2.0万元起止年月2010年1月-2011年7月项目负责人姓名性别男出生年月职称职务学位联系电话E-mail主要教学研究和科学研究工作简介时间项目名称项目来源完成情况及主要成果获奖情况06-10年深水海管铺设焊接工艺及设备国产化技术研究国家863完成焊接设备研制06-10年核电厂检修水下焊接实验系统与原理样机国防科工委通过技术鉴定09-12年北京市学术创新团队北京市智能管道系统负责人项目组主要成员姓名年龄职称工作单位主要教学科研领域项目中的分工(写具体)签章53教授自动化系检测技术毕设流程与考核机制制订43副教授自动化系微机原理编写流程文件45副教授信息基础微机原理网站建设/编写文件43副教授自动化系过程控制涉外毕设规程研究45高级讲师自动化系微机技术问卷调查/编写设计文件33副教授机电系机电工程问卷调查39副教授机电系检测技术问卷调查33副教授电气系电气工程问卷调查37讲师机电系检测技术问卷调查32讲师自动化系控制理论网站建设二、立项依据1、选题的背景、项目意义及发展前景1.1选题背景随着社会的进步，计算机技术的飞速发展，信息技术，电子技术的改进程度越来越高，越来越融入人们的生活，同时，安全技术也越来越受到人们的重视。而解决安全技术问题，首先要解决的是门禁的安全问题。人们的财产安全问题仅仅依靠传统的门锁和防盗锁是远远不够的，于是各种新式的门禁系统应运而生，比如数字密码、射频卡等。各种门禁方式有其自己的优点，但大多不能同时实现既安全又方便，比如说数字密码锁，锁的密码容易忘记，并且容易被人盗取。所以人们在生活中需要安全的门禁设施，来保证自己的财产安全，各种各样的门禁系统随之而生。但随着数字化和网络化的不断发展，以前的门禁方式在鉴别方式、速度和性能方面越来越不能满足人们的需要，比如射频卡、数字密码等方式，其安全性不够高。在新的方式开发的过程中，由于人的身体特点具有不可复制性，所以人们把目光转移到这上面来，开始了生物识别的门禁系统的开发。指纹识别作为生物特征识别，它是独特的，它的特点是不易伪造，以为它的这些特点目前已被广泛应用于安全访问。1.2项目意义指纹识别是成熟的生物识别(Biometric)技术，由于人体的身体特征具有不可复制的特点，人们把目光转向了生物识别技术，希望可以籍此技术来应付现行系统安全所面临的的挑战。要把人体的特证用于身份识别，这些特征必须具有唯一性和稳定性。研究和经验表明，人的指纹、掌纹、面孔、发音、虹膜、视网膜、骨架等都具有唯一性和稳定性的特征，即每个人的这些特征都与别人不同、且终生不变，因此就可以据此识别出人的身份。基于这些特征，人们发展了指纹识别、面部识别、发音识别等多种生物识别技术，目前许多技术都已经成熟并得以应用，其中的指纹识别技术更是生物识别技术的热点。指纹识别技术相对于其他识别方法有许多独到之处，具有很高的实用性和可行性。因此，指纹识别成为最流行、最方便、最可靠的身份认证方式，己经在社会生活的诸多方面得到广泛应用。这是由于指纹是独一无二的，两人之间不存在着相同的指纹，指纹是独一无二的，两人之间不存在着相同的指纹，同时指纹样本易于采集，难以伪造，便于开发，实用性强，可以利用多个指纹构成多重口令，提高系统的安全性。1.3发展前景指纹行业是一个新兴的行业，本身具有很高的科技含量，相对利润高发展前景广阔。经专家预计，指纹产品将是未来IT产业新的增长点：利润率最高、发展潜力最大。于是，世界顶尖的指纹识别技术得到了全球范围内的高度重视，指纹识别技术的应用如火如荼地迅速发展起来。目前，国内已经有不少企业在参与指纹识别技术的开发和应用。指纹技术在现代生活和工作中的应用已越来越普遍，例如：指纹考勤、指纹社保、指纹银行、指纹商场、指纹接送幼儿等等生活和工作的新现象已广为人知，指纹技术正在日益刷新着我们的现代化生活方式。2、中外文参考文献[1.]张丽娜.51单片机系统开发与实践.北京航空航天大学出版社,2013.40-50[2].范红刚.51单片机自学笔记：第二版.北京航空航天大学出版社,2013.66-84[3].程昱.ProtelDXP电路设计.清华大学出版社,2003.10-40[4].李昊.物联网：指纹识别系统算法及实现.人民邮电出版社,2011.50-90[5].石东海,单片机数据通信技术从入门到精通.西安电子科技大学出版社,2002.100-108[6].董传岱.数字电子技术基础第三版.中国石油大学出版社,2009.70-100[7].朱建新,杨小虎.基于指纹的网络身份认证.计算机应用研究,2001,12:14-17[8]12864LCD模块使用手册,大连东显电子有限公司[9]颜志军.VisualC一数据库开发典型模块与实例精讲.电子工业出版社,2007.78-105[10]赵娟,王典洪.指纹图像匹配的算法研究及其实现.计算机工程与应用,2005.66-69[11]鲁士文.计算机网络协议和实现技术.清华大学出版社,2000[12]夏继强,邢春香.现场总线工业控制网络技术.北京航空航天大学出版社,2005[13]任作新.网络化监督与控制系统.国防工业出版社,2007.55-89[14]王平,谢昊飞,肖琼,向敏,陈敏娜.工业以太网技术.科学出版社,2007.100-130[15]Y.C.CHEN,L.K.CHEN,M.D.TSAI,etal.FingerprintVerificationonMedicalImage[16]K.C.FAN,C.W.LIU,Y.K.WANG.ARandomizedApproachwithGeometricConstraintstoFingerprintVerification.PatternRecognition,2000,33:1793-1803[17]MaioD,MaltoniD.DirectGray-ScaleMinutiaeDetectioninFingerprints.IEEETransPatternAnalysisandMachineIntelligence,1997[18]Leec-J,WangS-D.FingerprintFeatureExtractionUsingGaborFilters.ElectronicsLetters1999[19].A.KJain,L.HongandS.Pankanti,BiometricsIdentification,Comm.ACM，Page91-98，Feb.2000[20]陈玲,实验室指纹门禁系统的研究.哈尔滨工程大学硕士论文.2003.12.二、研究方案1、主要研究内容，拟解决的主要问题1.1、研究的内容本文的研究内容大致分为指纹识别模块、单片机控制门的硬件实现以及上位机的网络通信和控制部分。介绍了软件部分的设计，包括单片机、液晶屏、指纹识别模块和上位机的软件设计。系统测试部分，通过对系统的模型样机的测试表明，系统能够完成基本功能并具有较好的稳定性，初步达到了预期的设计目标。1.2、解决的主要问题1.查阅相关资料，了解指纹识别模块的功能。2.编写程序对指纹识别模块采集的数据进行处理。保证数据的稳定性，除去数据中的干扰成分。3.编写程序，比较分类算法，找出指纹分类最好的特征值，实现指纹的分类。4.设计软件，定义控制信号，将分类出的不同指纹脑，利用单片机，控制指纹识别模块识别指纹是否相同。2、研究步骤、方法广泛查阅文献，大量调研单片机指纹识别的研究现状和要求。了解指纹识别的基本原理和分类，确定系统的总体设计方案。根据项目要求以及成本要求，设计硬件方案。画出原理图，列出原件清单。软硬件系统联调。最终产品定型。整理文档，撰写论文。3、研究工作进度1-2周资料搜索，确定题目，完成译文3-4周了解元件特性，完成开题报告5-8周完成硬件设计9-10周完成软件编程11周-13周完成相应的产品14周-15周整理软硬件资料编写论文16周提交论文，准备答辩4、可行性分析项目组成员均为各专业的技术骨干，具有较强的协调组织能力；实行由点到面的改革模式，遇到问题及时调整；自动化专业的毕业设计已有较好的试点工作基础。三、项目的预期效果和成果1、效果本项目的实施范围暂定从15级开始的测控专业1个班，学生人数为40人/年，待项目改革成熟后，可推广至其它控制类专业实施。学生应体会到：能根据自己的需要选择毕设题目，从事工程课题后，无论工程意识、团队协作精神和能力、资料的查阅能力、规范性文件的撰写能力以及创新能力均会有所提高。2、成果（1）项目引导下的URT设计选题、开题、设计、结题及规范化奖励考核机制等流程一体化工作模式。（2）控制类专业本科生URT设计。四、项目成果的特色与创新之处成果的特色:(1)问卷调查显示，团队精神、合作能力居创新能力相关因素的首位。基于项目和任务引导，以工程视角，规范URT设计选题、开题、设计、结题及奖励考核机制等一体化流程工作模式，是以培养学生的工程意识和创新能力为主要目的，实现了与应用型人才培养目标相适应的本科生毕业设计的内容设置、教师指导以及考核标准等的改革，贯彻了因人而异的学习原则。(2)本教改项目将大幅提高具有实际工程应用背景课题的比例。将设计型课题划分为校内和校外两大类，以学校“卓越工程师培养计划”中校企合作教育为切入点，进一步规范校外选题的操作流程，促进更多同学参与到URT项目中。(3)提高毕设文件撰写的规范性，克服教师指导和学生写作的随意性。08新版培养计划中增加了“信息检索与科技写作”，重点要求本科毕设相关文件撰写能力的基本培训。（统计改革前后的规范性文件数量即可以看到效果）。(4)所有改革成果将以网站信息服务的形式体现。成果的创新:(1)项目和任务引导下的，满足应用型人才培养目标的毕业设计规范化流程工作模式及其标准文件集的创立。(2)URT设计成绩评定机制创新。解决工程项目引导下的题目选择、团队总体设计与单兵任务分配的操作原则问题，并形成规范化奖励考核机制。对于立论新颖、与生产实际结合紧密应给予较好评价和较好成绩。(3)全国首个控制类专业本科生毕业设计专业网站的建立。(4)成果适用于所有控制类专业本科生毕业设计。五、项目经费概算（教学改革时间超过一年者，做出每年预算额度，为教改经费分年度下拨提供参考）2013.10-2014．2调研经费：300元标准化文集初稿编撰经费：200元小计：500元2014.3-2014.7标准化文集终稿编撰经费：300元结题研讨会经费：300元小计：600元项目经费概算：1100元注：网站后期维护费用由专业建设经费筹集。教学院(系、部)教学工作委员会意见：该课题负责人和参加者是否适合承担本课题的研究工作；本单位能否提供完成本课题所需的时间和条件；本单位是否同意承担本课题的管理任务和信誉保证。教学院(系、部)教学工作委员会主任签字：申报单位公章年月日签章：年月日专家组评审意见评审专家组组长签字：年月日教学工作委员会审议意见教学工作委员会主任签章：年月日