【正文】 ，其反射光的強度也就不同。在接觸 6 到平面時，其在平面上形成的壓力也就不同。另一方面，由于指紋的嵴和峪的生理特征不同，主要表現(xiàn)為：嵴和峪的溫度不同， 其導電性也不同，其對波長的反饋也就不同。通過這些幾何的、生理的特性的不同，把人的指紋采集到計算機系統(tǒng)中形成指紋圖像。 指紋特征分析的原理是對指紋圖案的整體特征和細節(jié)特征進行提取、鑒別的原理。其分析的對象包括紋形特征和特征點的分布、類型，以及一組或多組特征點之間的平面幾何關(guān)系。特征點的平面幾何關(guān)系表現(xiàn)為某個特征點之間的距離等，或者某三個或更多特征點之間組成的多邊形的幾何特性。不論是特征點的單體特征，還是特征點的組合特征都是指紋特征的組成部分。把這些指紋特征用數(shù)字模板的形式表示出來，就實現(xiàn)了一個指紋特征分析的 過程。把人的指紋采集到計算機系統(tǒng)中形成指紋圖像。 指紋特征值匹配原理是對指紋圖案的整體特征和細節(jié)特征按模式識別的原理進行比對匹配。匹配是在已注冊的指紋和當前待驗證的指紋之間進行的。匹配運算不是對兩個指紋圖像進行比較，而是對已形成數(shù)字模板的指紋特征值進行匹配。 指紋識別的應(yīng)用 指紋識別技術(shù)是最早的通過計算機實現(xiàn)的身份識別手段，它是應(yīng)用最為廣泛的生物特征識別技術(shù)。過去，它主要應(yīng)用于刑偵系統(tǒng)。近幾年來，它逐漸走向市場更為廣泛的民用市場。指紋技術(shù)在現(xiàn)代生活和工作中的應(yīng)用已越來越普遍，指紋考勤機、指紋社保、指 紋銀行、指紋商場、指紋投票、指紋保護電腦、等等生活中和工作中的新現(xiàn)象 7 已廣為人知，其應(yīng)用相當廣泛，指紋技術(shù)正在日益刷新著我們的現(xiàn)代化生活方式。指紋識別技術(shù)是目前國際公認的應(yīng)用廣泛、價格低廉、易用性高的生物認證技術(shù)。指紋只是人體皮膚的小部分，但是它卻蘊涵了大量的信息。這些皮膚的紋路在圖案、斷點和交叉點上是各不相同的，在信息處理中將它們稱作 特征 。醫(yī)學上已經(jīng)證明這些特征對于每個手指都是不同的，而且這些特征具有唯一性和永久性。因此我們就可以把一個人同他的指紋對應(yīng)起來，通過比較他的指紋特征和預(yù)先保存的指紋特征，就可 以驗證他的真實身份。 指紋識別的發(fā)展前景 指紋行業(yè)是一個新興的行業(yè)，本身具有很高的科技含量，相對利潤高發(fā)展前景廣闊。經(jīng)專家預(yù)計，指紋產(chǎn)品將是未來 IT 產(chǎn)業(yè)新的增長點：利潤率最高、發(fā)展?jié)摿ψ畲?。?jù)不完全統(tǒng)計， 2021 年指紋類產(chǎn)品平均利潤率就已經(jīng)為 385%，指紋產(chǎn)品行業(yè)是各行業(yè)及投資者最好的選擇目標。 于是，世界頂尖的指紋識別技術(shù)得到了全球范圍內(nèi)的高度重視，指紋識別技術(shù)的應(yīng)用如火如荼地迅速發(fā)展起來。目前，國內(nèi)已經(jīng)有不少企業(yè)在參與指紋識別技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。 指紋技術(shù)在現(xiàn)代生活和工作中的應(yīng)用已越來越普遍，例如： 指紋考勤、指紋社保、指紋銀行、指紋商場、指紋接送幼兒等等生活和工作的新現(xiàn)象已廣為人知，指紋技術(shù)正在日益刷新著我們的現(xiàn)代化生活方式。 8 系統(tǒng)功能描述 本系統(tǒng)是針對指紋采集、識別模塊開發(fā)出的指紋識別電子密碼鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用指紋模塊搜索手指，一旦搜索到手指，立即采集指紋圖像，并將采集到的圖像轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)的形式發(fā)送出去。它利用人體指紋各異性和不變性，為用戶提供加密手段，使用時只需將手指平放在指紋采集儀的采集窗口上，即可完成采集任務(wù)，操作十分方便快捷。主要功能就是用液晶顯示出指紋模塊采集指紋圖像 各個流程及比對的結(jié)果 .采集指紋圖像之前，指紋模塊必須要檢測手指是否放在采集窗口上，所以就要有錄入指紋這一項功能。簡單的描述本次設(shè)計的功能即使用指紋模塊檢測、錄入指紋，將比對的數(shù)據(jù)顯示在液晶屏幕上 .本系統(tǒng)擁有一次最多錄入三個指紋的能力。 該系統(tǒng)的主要功能有以下幾個方面： 1．錄入指紋： 系統(tǒng)預(yù)先要有錄入指紋的功能，即將個人的指紋通過指紋采集器采集用戶指紋的特征信息。 2．合成指紋模板并存儲：通過光電轉(zhuǎn)換后，將指紋特征值和對應(yīng)的 ID 號存儲到存儲器中。上位機只要有上傳指紋的命令，模塊可以立即將數(shù)據(jù)傳送到指定位 置。 3．搜索指紋庫比對指紋：當有指紋錄入時，模塊會響應(yīng)上位機指令搜索指紋庫比對指紋，同時液晶顯示比對結(jié)果，繼電器動作、發(fā)光二極管亮。 系統(tǒng)總體框架 系統(tǒng)的總體框架是指根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，對系統(tǒng)所需元件、設(shè)備 9 參數(shù)進行必要的計算，通過認真研究、分析、比較選定設(shè)備型號，再將設(shè)備、元件通過可靠的接口電路聯(lián)系起來構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。在系統(tǒng)的整體方案確定之前 ,先要明確設(shè)計要求，然后對系統(tǒng)硬件、軟件進行設(shè)計，其中包括繪制原理框圖、電路圖，對原理進行必要說明，綜合考慮系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性要求，以保證所設(shè)計的系統(tǒng) 達到預(yù)期的要求。通過查閱大量的文獻資料、綜合分析考慮 。 指紋識別的總體特征和局部特征 總體特征是指那些用人眼直接就可以觀察到的特征。包括紋形、模式區(qū)、核心點、三角點和紋數(shù)等。 紋形根據(jù)脊線的走向與分布情況一般將指紋分為三大類 —— 環(huán)型（ loop，又稱斗形）、弓形（ arch）、螺旋形（ whorl）。 模式區(qū)就是指紋上包括了總體特征的區(qū)域，在此區(qū)域可以分辨出指紋是屬于哪一種類型的。指紋識別算法有時只使用模式區(qū)的數(shù)據(jù)，有時則使用所取得的完整指紋。 核心點位于指紋紋路的漸進中心，在 讀取指紋和比對指紋時作為參考點。許多算法是基于核心點的，即只能處理和識別具有核心點的指紋。 三角點位于從核心點開始的第一個分叉點或者斷點，或者兩條紋路會聚處、孤立點、折轉(zhuǎn)處，或者指向這些奇異點。三角點提供了指紋紋路的計數(shù)跟蹤的開始之處。 紋數(shù)是指模式區(qū)內(nèi)指紋紋路的數(shù)量。在計算指紋的紋路時，一般 10 先連接核心點和三角點，這條連線與指紋紋路相交的數(shù)量即可認為是指紋的紋數(shù)。 局部特征是指指紋上節(jié)點的特征，這些具有某種特征的節(jié)點稱為細節(jié)特征或特征點。兩枚指紋經(jīng)常會具有相同的總體特征，但它們的細節(jié)特征，卻不可能完全相同。 指紋紋路并不是連續(xù)的、平滑筆直的，而是經(jīng)常出現(xiàn)中斷、分叉或轉(zhuǎn)折。這些斷點、分叉點和轉(zhuǎn)折點就稱為特征點 ，就是這些特征點提供了指紋惟一性的確認信息，其中最典型的是終結(jié)點和分叉點，其他還包括分歧點、孤立點、環(huán)點、短紋等。特征點的參數(shù)包括：方向（節(jié)點可以朝著一定的方向）、曲率（描述紋路方向改變的速度）、位置（節(jié)點的位置通過 x/y 坐標來描述，可以是絕對的，也可以是相對于三角點或特征點的）。 指紋識別系統(tǒng)的流程 指紋識別系統(tǒng)核心技術(shù)流 程如圖所示： 指紋識別系統(tǒng)核心技術(shù)流程圖 指紋識別系統(tǒng)主要集中在對指紋儀的操作以及使用人員信息登建立存儲指紋特征值與用戶信息的數(shù)據(jù)庫 指紋采集 器設(shè)置 指紋及用戶 信息登記 應(yīng)用處理 指紋辨識 及驗證 系統(tǒng)處理 11 記、數(shù)據(jù)庫管理、記錄查詢等功能的編程。開發(fā)工具采用 Visual C++。 在利用 VC 開發(fā)程序之前應(yīng)先安裝 FDU2021 指紋儀的 SDK。對 SDK的有效應(yīng)用分為兩種：隱式鏈接和顯示鏈接兩種方式。在本系統(tǒng)中采用的是隱式鏈接，將 SDK 安裝目錄下的相應(yīng)的動態(tài)庫文件 (P1mDll. dll 文件 )拷入系統(tǒng)目錄或其它系統(tǒng)可以找到的目錄中，同時將 Lib目錄下的導入庫文件 (P1mD11. lib 文件 )加入工程設(shè)置的“ Link 一General 一 Object/library module”欄中以及將 Inc 目錄下的頭文件 P1mD11. h 加入工程的頭文件中，并在 *. cpp 文件中包含相應(yīng)頭文件即可。接下來就可以開始編寫應(yīng)用程序的代碼了。 指紋識別系統(tǒng)串行口工作方式 SM0 SM1 工作方式 說 明 波特率 0 0 方式 0 同步移位寄存器 fosc/12 0 1 方式 1 10 位異步收發(fā)器 由定時器控制 1 0 方式 2 11 位異步收發(fā)器 fosc/32 或 fosc/64 1 1 方式 3 11 位異步收發(fā)器 由定時器控制 串行口工作方式 8051 單片機的串行口是一個可同時接受數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)全雙工的接口，該串行口可以設(shè)定四種工作方式：移位寄存器（方式 0） 8位數(shù)據(jù) UART 方式（方式 1） 9 位數(shù)據(jù)波特率固定 UART 方式（方式2） 9 位數(shù)據(jù)位波特率可變 UART 方式（方式 3）。 8051 串行通訊的方式選擇、接受和發(fā)送控制以及串行口的狀態(tài) 12 標志等均由特殊功能寄存器完成。對它初始化編程只需用兩個控制 字分別寫入特殊功能寄存器 SCON(98H) 和電源控制寄存器 PCON (87H)中即可。 指紋識別系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)概述 指紋識別系統(tǒng)主要包括：單片機最小系統(tǒng)、指紋采集部分、串口通信電路、外部存儲部分、開關(guān)按鈕，供電系統(tǒng)組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。 指紋識別系統(tǒng)單片機采用 8051 單片機，它是整個控制器的核心部件。 MAX232 作為接口芯片用于實現(xiàn)指紋傳感器串口的 RS232 信號與 8051 串行口的 TTL 信號的相互轉(zhuǎn)換。電源部分包括 DC+5V 及保護電路。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 指紋識別功能描述 基于單片機 8051 的指紋識別系統(tǒng)是由 8051 處理器、 68128RAM和 EEPROM 芯片等構(gòu)成，具有指紋錄入、圖像處理、指紋對比、搜索 傳 感 器 MCU RAM E