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基于51单片机的指纹密码锁设计.pdf
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基于51单片机的指纹密码锁设计.pdf
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I
基于 51 单片机指纹电子密码锁设计
摘 要
随着人民生活水平的提高,如何实现家庭防盗这一问题也变得尤其突出,传统的
机械锁由于其构造简单,安全性低,无法满足人们的需求。随着电子产品向智能化和
微型化的不断发展,单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器,所以具有防
盗报警功能的电子密码锁控制系统逐渐代替传统的机械式密码控制系统,克服了机械
式密码锁控制的密码量少,安全性能差的缺点。
在传统的身份认证中,我们往往使用密码加密法,但是这种方法只是"防君子不防
小人"。在高明的黑客眼里,由几个字符组成的密码脆弱得不堪一击。现在,科技的发
展让我们有了新的选择——生物识别技术。将生物识别技术应用于笔记本、门锁等方
面,可以对文件、财产起保护作用,并且可以进行身份识别。生物识别技术的发展主
要起始于指纹研究,它亦是目前应用最为广泛的生物识别技术。
本设计开发了一款基于单片机的指纹识别电子密码锁系统。该系统以 STC89C52 单
片机作为模块核心,通过串口通信控制 ZFM-60 指纹模块实现录取指纹并存储指纹数据,
并通过 HS12864-15C 液晶显示比对流程及比对结果,辅以直流继电器与发光二极管模
拟开锁的动作。本系统具有体积小、性价比高、传输速度快、适合家庭及单位使用。
关键词
:单片机,密码锁,指纹识别
II
51 single fingerprint-based electronic code lock
design
ABSTRACT
With the improvement of people's living standards, how to achieve family security issue
has become particularly prominent, the traditional mechanical locks because of its simple
structure, low security, can not meet people's needs. As electronic products to intelligent
miniaturized and the continuous development of SCM has become the electronic product
research and development preferred controller, the electronic lock control system with anti-
theft alarm function gradually replace the traditional mechanical control systems with code,
overcome password less, poor safety performance shortcomings of mechanical lock control.
In traditional identity, we tend to use password encryption method, but this method only
"anti-anti-villain is not a gentleman." In the eyes of clever hackers, password consists of
several characters fragile too vulnerable. Now, the development of science and technology so
that we have a new option - biometrics. The biometric technology used in notebook, door
locks, etc., they can file for protection of property, and can be identifiable. biometric
technology in fingerprint primary origin research, it is also the most widely used biometric
technology.
The system design of fingerprint recognition electron password lock based on Single-
chip microprocessor is developed in the thesis. The system STC89C52 MCU as the core
module, through the serial communication control ZFM-60 fingerprint module for taking
fingerprints and store fingerprint data and liquid crystal display by HS12864-15C ratio than
on the processes and results, supported by simulation of DC relays and LEDs unlock action.
The system is small, cost-effective, and fast and suitable for families and units.
Key Words
:Single-chip microprocessor, password, Fingerprint recognition
目 录
第一章 绪论......................................................................................................................1
1.1课题研究意义 ..........................................................................................................1
1.2国内外指纹密码锁发展历史及现状 ......................................................................3
1.3本文主要内容 ..........................................................................................................4
第二章 整体设计方案......................................................................................................5
2.1
方案比较与论证 .....................................................................................................5
2.2系统总体设计 ..........................................................................................................7
2.2.1 系统功能描述...................................................................................................7
2.2.2系统总体框架....................................................................................................7
2.3本章小节 ..................................................................................................................8
第三章 系统硬件设计......................................................................................................9
3.1单片机及最小系统 ..................................................................................................9
3.1.1 STC89C52单片机介绍.....................................................................................9
3.1.2外部晶振设计..................................................................................................12
3.1.3复位电路设计..................................................................................................13
3.2
指纹模块设计 .......................................................................................................15
3.2.1指纹识别技术简介..........................................................................................15
3.2.2 指纹模块简介.................................................................................................16
3.2.3 指纹模块指令.................................................................................................18
3.2.4 指纹模块接口电路设计.................................................................................21
3.3
按键电路设计 .......................................................................................................21
3.4液晶显示模块设计 ................................................................................................23
3.4.1 FYD12864工作流程.......................................................................................24
3.4.2 FYD12864指令说明.......................................................................................24
3.4.3 FYD12864液晶显示接口电路设计...............................................................29
3.5
本章小节 ...............................................................................................................31
第四章 系统软件设计....................................................................................................32
4.1
系统工作过程分析 ...............................................................................................32
4.2主程序流程图 ........................................................................................................33
4.3键盘程序流程设计 ................................................................................................35
4.4
LCD 显示模块程序流程设计 ...............................................................................35
4.5
指纹识别程序设计 ...............................................................................................36
4.5.1 指纹模块通讯协议说明.................................................................................36
4.5.2 指纹模版的采集存储...................................................................................38
4.5.3 指纹比对程序设计.......................................................................................39
4.6K
EIL
编程 ................................................................................................................40
4.7本章小结 ................................................................................................................41
第五章 实物制作与调试................................................................................................42
5.1
电路的焊接 ...........................................................................................................42
5.2
程序的烧写 ...........................................................................................................44
5.3
小灯、继电器的调试 ...........................................................................................45
5.4
液晶的调试 ...........................................................................................................45
5.5
指纹模块、按键的调试 .......................................................................................46
5.6
本章小结 ...............................................................................................................47
总结..................................................................................................................................48
参考文献..........................................................................................................................49
附录一..............................................................................................................................50
附录二..............................................................................................................................51
英文原文..........................................................................................................................56
中文翻译..........................................................................................................................65
1
第一章 绪论
我们今天的工作生活中,很多场合需要身份验证。而基于传统的标志的身份认证
技术由于受到证件伪造以及密码破解等手段的威胁,逐渐表现得有些不足。如何保护
自己的重要文件,如何保证自己的隐私不被泄露?在传统的身份验证下,我们倾向于
使用密码加密方法,但这种方法“只是防得住君子,防不住小人”。在高明黑客的眼中,
密码由几个字符脆弱得不堪一击。现在,科学技术的发展,使我们有了新的选择 - 生
物识别技术。在笔记本,门锁等加上生物识别的技术,它们可以对文件财产进行保护,
并且是高安全性,高效率的。
生物识别技术是基于对人的外貌,声音和对其它生物特征身份验证的科学解决方
案,现有的生物识别技术,包括指纹识别技术一般,掌纹识别,视网膜识别,虹膜识
别,脸部识别技术,语音识别技术和手写识别技术
[1]
。生物识别技术的主要优点是:
1,减少,杜绝假冒身份,确认真实身份; 2,降低管理成本,免去了人工身份认证过程;
3,人性化,减少或消除使用卡,钥匙或密码等问题。指纹是研究生物特征识别技术的
起源,它也是应用最广泛的生物识别技术。
指纹识别技术的发展依靠于现代电子集成制造技术和快速可靠的算法的研究。虽
然指纹是人体皮肤的一小部分,但其中所包含的数据信息却大到我们难以想象。对这
些包含的数据信息对比不是一个简单的问题,而是使用模糊匹配算法,加以大量的操
作。现代电子集成制造技术使我们能够制造相对小的指纹图像读取装置,而在计算速
度迅速发展的今天,使在单片机上进行两个指纹的对比运算成为可能。此外,匹配算
法的可靠性也在不断提高,使得指纹识别技术越来越成熟
[2]
。
1.1课题研究意义
随着社会的发展和技术的进步,传统的安全防盗系统面临极大的挑战。长久以来,
安防系统验证身份的方法是验证一个人是否持有有效的信物,如照片、密码、钥匙、
磁卡和 IC 卡等。因此从本质上来看,这种方法验证的是该人持有的某种“物”,而不是
验证该人本身。只要“物”的有效性得到确认,则持有该“物”的人的身份也就随之得到
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