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基于单片机的电子密码锁的设计导师:李婕答辩人:陈明专业:楼宇智能化工程技术学号：131417133目录指纹识别简介整体设计方案系统软件设计系统调试12341指纹识别技术简介纹识别简介1.1课题背景：指纹检测可以良好的判断一个人的真实生物身份，从而降低社会活动中的信任成本。从根本上改变经济和社会交往模式，提高效率。未来社会利用生物识别技术的场合将会越来越多，指纹识别技术日趋完善，指纹检测变得越发重要。本次设计指纹识别电子密码锁是基于深圳指昂科技有限公司生产的ZAZ-010指纹模块,可以根据串口通信协议与上位机实现通信，从而实现指纹的录入、存储、比对，并通过HS12864-15C液晶显示出指纹采集存储的过程和比对的结果。指纹电子密码锁安全可靠，使用方便。1.2指纹识别技术概括指纹识别技术的原理和其它生物识别技术的原理相似。它是利用人体的指纹特征对个体身份进行区分和鉴定。在所有的生物识别技术中指纹识别技术是目前最为成熟，也被应用最广的生物识别技术。这主要因为指纹采用的过程对人们来讲非常简单，指纹识别的准确率高的原因。严格来讲，指纹识别的原理包括指纹采集原理、指纹特征提取原理和指纹特征匹配原理三大部分。指纹采集原理主要是根据指纹的几何特性或生理特性，通过各种传感技术把指纹表现出来，形成数字化表示的指纹图案。2整体设计方案2.1设计思路系统主要由MCU、液晶屏、指纹模块组成.系统的工作方式主要是：当检测到有按键按下时先由MCU通过串口通信控制指纹模块对指纹进行采集、录入、存储、比对。然后，根据所得的数据对其它接口器件，如液晶屏、继电器进行响应操作。ATMEG16单片机LCD指纹模块4个独立按键以及继电器和指示灯系统总体框图2.2系统关键问题1．录入指纹：系统预先要有录入指纹的功能，即将个人的指纹通过指纹采集器采集用户指纹的特征信息。2．合成指纹模板并存储：通过光电转换后，将指纹特征值和对应的ID号存储到存储器中。上位机只要有上传指纹的命令，模块可以立即将数据传送到指定位置。3．搜索指纹库比对指纹：当有指纹录入时，模块会响应上位机指令搜索指纹库比对指纹，同时液晶显示比对结果，继电器动作、发光二极管亮。2.3系统核心硬件设计基于系统关键问题，对本系统进行相应的软硬件设计。系统主要硬件设计主要有单片机、指纹识别模块、LCD。2.3.1单片机•本系统采用的是基于八位AVR单片机芯片ATMEGA16。通过将8位RISCCPU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片内，ATmega16成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。RESET9XTAL212XTAL113GND31PD7(OC2)21PD6(ICP1)20PD5(OC1A)19PD4(OC1B)18PD3(INT1)17PD2(INT0)16PD1(TXD)15PD0(RXD)14GND11AREF32AVCC30VCC10PC7(TOSC2)29PC6(TOSC1)28PC5(TDI)27PC4(TDO)26PC3(TMS)25PC2(TCK)24PC1(SDA)23PC0(SCL)22PB5(MOSI)6PB6(MISO)7PB7(SCK)8PA7(ADC7)33PA6(ADC6)34PA5(ADC5)35PA4(ADC4)36PA3(ADC3)37PA2(ADC2)38PA1(ADC1)39PA0(ADC0)40PB0(XCK/T0)1PB1(T1)2PB2(INT2/AIN0)3PB3(OC0/AIN1)4PB4(SS)5MEG162.3.2指纹识别模块指纹模块采用深圳市指昂科技有限公司生产ZAZ-010系列独立式指纹识别模块，以高速DSP处理器为核心。主要技术指标如下：供电电压：DC3.6-6.0V供电电流：工作电流：100mA（典型值）峰值电流：150mA指纹图像录入时间：＜0.5秒窗口面积：14*18mm匹配方式：比对方式（1:1）上位机接口：UART（TTL逻辑电平）特征文件：256字节模板文件：512字节存储容量：100枚安全等级：五级（从低到高：1、2、3、4、5）通讯波特率(UART)：(9600*N)bps2.3.3液晶显示模块显示模块采用HS12864-15C系列中文图形系列液晶模块。由控制器ST7920控制与驱动。2.3.1HS12864-15C系列液晶的特点1.HS12864-15系列硬件特性如下：.提供8位，4位并行接口及串行接口可选.自动电源启动复位功能.内部自建振荡源.64*16位字符显示RAM(DDRAM最多16字符*4行）.2M位中文字型ROM（CGROM），总共8192个中文字型2.HS12864-15系列软件特性如下：.文字与图形混合显示功能.画面清除功能.光标归位功能.显示开/关功能.反白显示功能.垂直画面旋转功能.休眠模式3系统软件设计指纹通信模块的程序设计流程如图：3.1指纹模块3.2LCD显示模块主要完成数据的显示功能。首先当模块接受指令前，单片机必须确认模块内部处于非忙碌状态，然后根据接受到指令显示相关的内容在屏幕上。开始串口初始化检测发送缓冲区是否为空等待继续发送YN3.3单片机主程序的工作流程描述如下:首先初始化各种硬件功能模块进行初始化。包括开机液晶显示、键盘扫描、指纹模块建立通信。扫描是否有按键按下开始各模块初始化YN按键2按键1按键3按键4显示与已经存储的指纹的比对效果采集指纹1采集指纹2合成指纹模板存储显示与新存储的指纹数据的比对结果图3-1主程序流程图判断键值YYYY4系统调试液晶键盘测试程序结果如图：设计总结根据设计要求，本设计已经基本完成题目要求但还存在不足之处。由于单片机flash容量有限，在指纹存储数目上较少，只能录入三个指纹，并进行比对。通过方案论证、资料查询及电路设计和反复调试，不断的解决电路调试过程中的问题，最终在规定的时间内完成了设计任务。本设计由于水平有限，电路及程序设计还有需要改进的地方，在今后的学习和研究中，将继续改进完善。另外在调试过程中，以保证作品实现功能准确为前提，尽量做到电路简单、美观、效果好、成本低，以增强其实用价值。本设计最终可以实现三个指纹录入、比对和模拟开锁的过程，但存储指纹数目有待进一步的研究开发。谢谢各位老师批评指导！