【正文】 .. 39 致 謝 ....................................................... 40 參考文獻 ..................................................... 41 附錄 A: 系統(tǒng)硬件圖 ............................................ 42 附錄 B: 系統(tǒng)程序 .............................................. 44 附錄 C: 系統(tǒng)調(diào)試圖 ............................................ 51 附件 畢業(yè)論文光盤資料 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第一章 緒論 引言 智能門禁系統(tǒng)是一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，集自動識 別技術(shù)和現(xiàn)代安全管 理措施為主 體，涉及電子、機械、光學(xué)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、生物技術(shù)等諸多新技術(shù)。門禁系統(tǒng)通過在建筑物內(nèi)的主要管理區(qū)、出人口、電梯廳、設(shè)備控制中心機房、貴重物品的庫房等重要部門的通道口安裝門磁、電控鎖或控制器、讀卡器等控制裝置，由計算機或管理人員在中心控制室監(jiān)控，能夠?qū)Ω魍ǖ揽诘奈慌琛⑼ㄐ袑ο蠹巴ㄐ袝r間、方向等進行實時控制或設(shè)定程序控淚，從而實現(xiàn)對出人口的控制。 門禁系統(tǒng)常規(guī)由門禁控制器、門禁讀卡器、卡片、電控鎖、門禁軟件、電源和相關(guān)門禁應(yīng)用設(shè)備幾部分組成。門禁系統(tǒng)是隨著自動識別技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展的，目前， 國內(nèi)外研制和使用的門禁系統(tǒng)主要集中在感應(yīng)門禁系統(tǒng)和生物識別門禁系統(tǒng)。在生物識別門禁系統(tǒng)中又以指紋門禁系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。 本文主要研究的是一種利用指紋識別的智能門禁系統(tǒng)，既可以單獨使用也可以聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。 研究背景及意義 社會治安仍是當今社會面臨的一個重大問題，如何應(yīng)用高科技手段提高安全防范措施，更有效地阻止犯罪行為的發(fā)生是科技工作者義不容辭的責(zé)任。目前的形勢下，對于普通居民小區(qū)，僅僅依靠普通的門鎖、防盜門或者報警等系統(tǒng)來保證居民住宅的安全是不夠的，如果能夠安裝一套適合于單個家庭的簡易智能門禁系統(tǒng)，將會有效地保護住宅的安全，并在案發(fā)后提高破案率。隨著科技的進步，指紋識別技術(shù)己經(jīng)開始走入了我們的日常生活之中。 指紋識別是自動識別技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的一種應(yīng)用。自動識別技術(shù)是將信息數(shù)據(jù)自動識讀、自動輸入計算機的重要方法和手段，它是以計算機技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的綜合性科學(xué) 技術(shù) 。指紋產(chǎn)品基礎(chǔ)構(gòu)件包括：指紋傳感器（指紋Sensor）、指紋傳感器驅(qū)動程序（ Driver）、指紋傳感器底層接口程序（底層 SDK）以及指紋算法程序。 指紋識別技術(shù)主要涉及四個功能 :讀取指紋圖像、提取特征、保存數(shù)據(jù)和比對 。 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 應(yīng)用系統(tǒng)利用指紋識別技術(shù)可以分為兩類，即 “ 驗證 ” 和 “ 辨識 ” 。驗證就是通過把一個現(xiàn)場采集到的指紋與一個己經(jīng)登記的指紋進行一對一的比對，來確認身份的過程。作為驗證的前提條件，他或她的指紋必須在指紋庫中已經(jīng)注冊。指紋以一定的壓縮格式存貯，并與其姓名或其標識聯(lián)系起來。隨后在比對現(xiàn)場，先驗證其標識，然后，利用系統(tǒng)的指紋與現(xiàn)場采集的指紋比對來證明其標識是合法的。驗證其實是回答了這樣一個問題 :“ 他是他自稱的這個人嗎 ?” 這是應(yīng)用系統(tǒng)中使用得較多的方法。 有效的指紋識別系統(tǒng)不僅僅依賴于辨識算法，還包括注冊和辨識過程，速度 和工作學(xué)、用戶信息的反饋、排斥欺騙和安全考慮。 為了得到較好的識別率，重要的是在注冊時盡量獲得最好的指紋 圖像 。一個較好的指紋識別系統(tǒng)應(yīng)要求用戶的指紋在登記指紋時多次獲取指紋，然后，把最好的指紋或每次獲得的指紋的綜合的結(jié)果作為注冊的指紋。 所以可以看出指紋具有唯一性和不變性，因此 指紋識別的應(yīng)用 于門禁系統(tǒng) ，將大大提高 門禁系統(tǒng)的 安全性和可靠性。 本文的結(jié)構(gòu) 本文以 指紋門禁管理系統(tǒng) 的研發(fā)工程項目作為應(yīng)用背景，對 指紋門禁系統(tǒng)管理系統(tǒng) 技術(shù)進行了研究。全文共分為 四 章，各章的主要內(nèi)容如下 ： 第一章扼要地介紹了指紋 識別、 指紋應(yīng)用系統(tǒng) 的 相關(guān)知識和概念，闡述了此次設(shè)計的 相關(guān)研究背景 和意義 ； 第二章研究了 指紋門禁系統(tǒng)管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計； 第三章對 指紋門禁系統(tǒng)管理系統(tǒng)的軟件進行了研究，給出了 指紋門禁系統(tǒng)管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計方案； 第 四 章總結(jié)了全文的研究工作，給出了存在的問題和進一步研究的方向。 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第二章 系統(tǒng) 硬件設(shè)計 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) [4] 系統(tǒng)硬件設(shè)計綜述 本次設(shè)計系統(tǒng)的硬件部分主要包括指紋識別模塊、微控器、液晶顯示器、鍵盤、指紋識別模塊的電源管理、存儲器、日歷 /時鐘芯片、電控鎖。 指紋識別模塊主 要完成指紋的采集、識別，指紋特征信息的存儲、刪除等操作。微控器作為系統(tǒng)的上位機，控制整個系統(tǒng)，對各個部分發(fā)出指令和控制。 液晶顯示器顯示時間和提示操作信息以及顯示開門記錄。和鍵盤一起組成人機交互界面 由于該門禁系統(tǒng)使用頻率不高，大部分時間處于待機狀態(tài)，也就是說指紋識別模塊不必一直處于使用狀態(tài)，并且指紋識別模塊動態(tài)、靜態(tài)電流都很高，所以必須對指紋識別模塊的電源進行管理，在需要采集指紋、比對指紋、存儲指紋特征信息、刪除指紋特征信息等操作時才一給指紋識別模塊供電。 開門記錄和密碼存儲在 E2PROM 里。顯示的日期和 時間來自日歷 /時鐘芯片。指紋比對通過后，微控器給一個控制信號控制門的開 /關(guān)。 本次設(shè)計指紋門禁系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 如圖 所示 ： 圖 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 微控器 顯示器 鍵盤 串行E2PROM 程序存儲器 數(shù)據(jù)存儲器 指紋識別 指紋識別模塊 電源管理 時鐘 /日歷 電控鎖門 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 硬件系統(tǒng)元器件概述 [5] 指紋門禁系統(tǒng)的硬件部分主要包括指紋識別模塊、微控器、液晶顯示器、鍵盤、指紋識別模塊的電源管理、存儲器、日歷 /時鐘芯片、電壓檢測、電控鎖 。 微控器選用單片機 AT89C52，它是是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8k Bytes 的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 DSP Flash 存儲單元，功能強大，可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 指紋識別模塊 選用 SM60 系列 ， SM60 系列 光學(xué)頭指紋識別模塊是杭州中正公司 2020 年推出的最新產(chǎn)品。 SM60 系列模塊采用光學(xué)指紋傳感器，由高性能 DSP 處理器和 FLASH 等芯片構(gòu)成，具有指紋圖像處理、模板提取、模板匹配、指紋搜索和 模板存儲等項功能。并具有自主知識產(chǎn)權(quán)；指紋適應(yīng)性強；價格低廉；算法性能優(yōu)異；不同應(yīng)用環(huán)境轉(zhuǎn)換靈活；簡單易用方便擴充；低功耗；以及靈活設(shè)置安全等級等諸多優(yōu)點。 SM60 系列模塊應(yīng)用廣泛，適合從低端到高端的所有指紋識別系統(tǒng)。簡單的保險柜（箱）、門鎖；較復(fù)雜的門禁系統(tǒng)；指紋 IC 卡識別終端機；與 PC 聯(lián)機的指紋識別及認證系統(tǒng)中都得到了廣泛的應(yīng)用。 液晶顯示器選用長沙太陽人電子有限公司的 SMC1601A 液晶 顯示模塊。SMC1601A 是標準西文字符型液晶顯示模塊，顯示 16*1 個字符。 鍵盤為 4*4 矩陣鍵盤 。 指紋識別模塊 的電源管理由 MAX603 來管理。 MAX603 是可關(guān)斷 /復(fù)位，低失穩(wěn)電壓、低靜態(tài)電流的線性穩(wěn)壓器，輸出 5V，或可調(diào)電壓，最大輸出電流500mA,5V 輸出時典型失穩(wěn)電壓 320mV(500mA 輸出電流 )，靜態(tài)電流典型值15uA，最大值 35uA。關(guān)斷方式的靜態(tài)電流只有 2uA。 MAX603 來穩(wěn)壓 5V 給指紋識別獨立模塊 SM60 供電，同時控制指紋識別獨立模塊 SM60 的電源。 存儲器用來存儲密碼和開門紀錄的 ID 號及時間，并要求在斷電的情況下，數(shù)據(jù)不能丟失，所以，要用到電擦除可編程只讀存儲器 E2PROM。串行 E2PROM選用 CATALYST 公司的 CAT24WC02， CAT24WC02 是一個 2K 位的串行 CMOS E2PROM，內(nèi)部含有 256 個 8 位字節(jié)。該器件通過 I2C 總線接口進行操作。 日歷 /時鐘芯片選用 PHILIPS 公司的 PCF8563。 PCF8563 是一款低功耗的CMOS 實時時鐘 /日歷芯片，它提供一個可編程時鐘輸出，一個中斷輸出和掉電檢測器，所有的地址和數(shù)據(jù)通過 I2C總線接口串行傳遞。最大總線速度為 400Kb/s，每次讀寫數(shù)據(jù)后，內(nèi)嵌的字地址寄存器會自動增加。因此，該器件和 CAT24WCO2南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 都掛在 I2C 總線上。 電壓檢測 器件選用 HOLTEK 公司的 HT7050。 HT7050 是 HT70XX 系列中檢測電壓為 5V 的三端口低電壓檢測器。 HT70XX 系列是采用 COMS 技術(shù)實現(xiàn)的三端口低電壓檢測器，檢測器由 4 部分組成 :高精度低功耗的標準電壓源、比較器、滯后電路、輸出驅(qū)動。 電控鎖由直流電機、控制直流電機正反轉(zhuǎn)的電路和減速機構(gòu)構(gòu)成，實現(xiàn)控制鎖桿的伸出和收回兩個動作，從而達到控制門的開關(guān)。 主控芯片硬件設(shè)計 AT89C52 介紹 [4] AT89C52 是 51 單片機系列的一個型號，它是 ATMEL 公司生產(chǎn)的 。 AT89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強大的 AT89C52單片機可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。 AT89C52 有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2個外中斷口， 3 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口， 2 個讀寫口 ，AT89C52 可以按照常規(guī)方法進行編程 ,但不可以在線編程 (S 系列的才支持在線編程 )。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 AT89C52 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求 。 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 時鐘頻率 024MHz 2 個串行中斷 可編程 UART 串行通道 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 2 個外部中斷源 共 6 個中斷源 2 個讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 管腳說明 AT89C52 如下圖 所示： 圖 AT89C52 管腳圖 1） P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口， 即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫 “1” 時，可作為高阻抗輸入端用。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 2） P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會 輸出一個電流 (IIL)。 與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時 /計數(shù)器 2 的南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 外部計數(shù)輸入（ ）和輸入（ ）， Flash 編程和程序校驗期間，P1 接收低 8 位地址。 3） P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的