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南京工程学院毕业设计说明书(论文)作者：毛仲义学号：202120621院系：计算机工程学院专业：电子信息科学与技术题目：基于单片机的指纹密码锁设计指导者：刘勤讲师评阅者：田丽鸿副教授2016年5月南京毕业设计说明书（论文）中文摘要指纹密码锁是基于单片机开发的一个利用指纹识别技术完成解锁功能的智能系统。本课题的主要任务是研究指纹录入、特征信息提取、生成模板并存储的原理，同时指纹传感器将实时采集到的信息和单片机进行交换。单片机在逻辑上控制指纹相关操作的全过程。本系统在Keil4环境下利用51C成功编写了一个支持指纹和键盘解锁的软件系统。该系统中包括了指纹检测、指纹采集，模板匹配、键盘扫描、密码输入以及液晶显示等功能。当指纹模板匹配成功或密码输入正确则启动开锁电路，反之，密码输入错误超过3次则开启报警电路。完整模拟了现实开锁的真实过程。关键词指纹锁键盘扫描液晶显示报警电路-i-毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleFingerprintLockBasedonMicrocontronllersAbstractFingerprintLockisanintelligentsystemdevelopedbasingonmicrocontrollerwhichusesfingerprintidentificationtechnologytocompletetheunlockfunction.Themaintaskoftheprojectistostudythefingerprintinput,featureinformationextraction,principleoftemplategenerationandstorage.Meanwhile,thefingerprintsensorchangethereal-timecollectionofinformationwithmicrocontrollers.MCUcontrolsthewholeprocessoffingerprintrelatedoperationsinlogic.ThesysteminKeil4environmentuses51Csuccessfullywrittenfingerprintandunlockedthekeyboardsupportingsoftwaresystem.Thesystemhaslotsoffunctionsincludingfingerprintdetection,fingerprintacquisition,templatematching,keyboardscan,passwordenteringandliquidcrystaldisplay.Whenthefingerprinttemplatematchingissuccessfulorthepasswordisenteredcorrectly,thelockcircuitstarts.Onthecontrary,enteringthewrongpasswordmorethanthreetimeswillopenthealarmcircuit,whichsimulatestherealrealityunlockingprocesscompletelyKeywordsFingerprintLock，KeyboardScan，LiquidCrystalDisplay，AlarmCircuit―i―目录目录..............................................................2第一章概述..........................................................11.1系统设计目的及意义...........................................11.2指纹识别原理及其前景.........................................11.3系统设计流程.................................................2第二章硬件系统设计..................................................42.1硬件系统整体设计.............................................42.2单片机最小系统设计...........................................72.3液晶显示模块-FYD12864-0402B................................112.4按键控制部分电路............................................152.5指纹模块.....................................................192.6存储芯片AT24C02.............................................232.7继电器模块...................................................272.8报警电路.....................................................28第三章系统软件的设计..............................................303.1主程序流程图................................................303.2键盘检测扫描程序.............................................313.3LCD12864显示流程图.........................................323.4指纹模块通信流程图...........................................333.5定时器的设置................................................333.6串口初始化...................................................353.7按键扫描程序................................................373.8主程序.......................................................38第四章系统调试....................................................404.1功能模块的测试..............................................404.2程序的烧写...................................................434.3蜂鸣器、继电器调试..........................................444.4液晶的调试...................................................44―ii―4.5按键的调试...................................................46第五章总结与展望...................................................47参考文献.............................................................48致谢...............................................................49南京工程学院毕业设计说明书（论文）1第一章概述1.1系统设计目的及意义在日常的生活和工作中,住宅、物业、单位、银行的财产以及一些重要的资料的安全都会选择用加锁的办法来保证其安全。但使用传统的机械锁，需要携带多把钥匙，而且一旦丢失、被盗或遗忘，不仅配置相当麻烦，而且可能被他人复制冒用，造成极大的安全隐患，甚至财产损失。现代社会对安全的认证方式标准是简单、快捷和高效。而生物特征识别技术具有随身携带、不易仿制等优点比之传统的方法更安全、方便和保密，恰好满足人们对防伪精度高，快捷高效的需求。目前生物特征有手形、手指静脉、指纹、脸形、视网膜、虹膜、语音等，根据这些特征，分别研究出相应的识别技术，如手形识别、指纹识别、面部识别、虹膜识别等等。但基于技术的理论和实际生产之间的差距，以及不同行业不同人群对于安全级别和使用场合的要求不同。注定有些技术不能在大范围内普及使用，例如虹膜，虽然其安全系数最高，但成本也非常高，而且识别过程复杂，所以用在政府、军事及金融等高机密领域。距离全民化还有很漫长的路要走。虽然我国在手指静脉、虹膜、视网膜等生物特征识别领域要比国外的晚一点，但指纹识别技术却差不多和国外是同一时期开始的，所以无论在技术研究还是在市场上相关产品的普及都丝毫不比国外差。指纹识别虽然成熟，但是并没有真正实现“飞入寻常百姓家”，为日常生活提供服务。而指纹技术因其自身具有的优越特点注定会受到越来越多的关注，并最终实现全民化。因此指纹识别作为一门高新且具有发展前景的热门技术，值得好好研究一下，所以本次毕业设计便选用指纹识别技术相关的课题。除此之外，此次毕业设计需要熟练掌握单片机硬件设计方面的技术和软件编程的知识，之前学习的知识都是碎片化的，没有作为一个系统来考虑系统中各个模块如何部署，如何分工协作，所以毕业设计过程也是一个知识融合、系统化、精细化的过程，对于完善知识体系和理解实际开发流程有很大帮助。1.2指纹识别原理及其前景本次设计中比较重要的模块便是指纹传感器了，指纹识别技术的概念已经南京工程学院毕业设计说明书（论文）2比较普遍，简单来说，是通过比较指纹上不同的细节特征点来区别不同的身份。这些细节特征点是通过对指纹图像进行算法处理后得到的，体现在手指上则是凹凸不平的纹路的起点、终点、结合点和分叉点等可视化的信息。每个人手指上的指纹就一个独一无二的“迷宫”，而每个迷宫的起点、终点、拐点都不同，正是由于这些不同的“特征点”成为区分每个人身份的重要标识。当前，主要有两种采集指纹图像数据的方式：光学识别、半导体识别。光学识别是通过光学发射器发射的光线射在手指上后再反射回机器来获取指纹图像数据，并与之前采集好存储在模板库的指纹信息自动对比看是否一致，光学识别准确度受到手指是否干净、受伤、蜕皮的影响。但是随着不断的优化，光学指纹传感器的精度已经很高，而且识别精度可以根据需求动态设定，同时价格也相对较低一点，因此本设计采用光学指纹传感器来完成。指纹传感器采集好图像之后，使用指纹算法来实现指纹特征的提取、匹配、计算之后的特征点就是指纹模板库，每次都会自动把两个指纹的模板进行对比，计算其相似度来确定是是否为同一个指纹。在应用方面，比较前沿的像华为的Mate、荣耀系列、三星、小米5、vivo、乐视、酷派等手机都有通过识别指纹来解锁的功能。国外的近日有苹果公司的ApplePay，在2月18日正式进入中国后，和国内不少银行合作用于在线支付，掀起了一股指纹支付的热潮。由于其快捷方便而且安全系数高的特点迅速在全球蔓延开来受到年轻人的追捧。但在技术方面归根结底还是通过手机上的指纹传感器采集用户数据准确匹配后来完成支付功能的。在2016年智能手机领域指纹解锁和指纹支付将是中高端手机的标配。未来随着指纹技术的逐渐成熟，生产成本的降低，将会在智能手机领域更加普及，甚至会广泛应用于我们日常生活的方方面面，为高品质的生活提供便利服务。1.3系统设计流程系统会在Al