【正文】 2020 屆本科畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的指紋識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 08401140429 所 學(xué) 專 業(yè)： 電子信息工程 指 導(dǎo) 教 師： 職 稱： 完 成 時(shí) 間： 2020 年 5 月 I 摘 要 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在讓社會(huì)進(jìn)步的同時(shí)，也讓傳統(tǒng)的安全管理系統(tǒng)受到威脅。生物識(shí)別技術(shù)的出現(xiàn)給身份識(shí)別的研究帶來了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。每個(gè)人都有著自己特有的特征，用本身的特征來驗(yàn)證身份有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。本文概述了自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和指紋識(shí)別系統(tǒng)的算法流程，以及在此基礎(chǔ)上的指紋圖像的分割算法和指紋圖像細(xì)化算法，并完成基于單片機(jī)的指紋識(shí)別系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。 應(yīng)用 TFSM51 指紋識(shí)別模塊，設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的指紋識(shí)別硬件電路，形成一個(gè)獨(dú)立的指紋識(shí)別系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和指紋模塊之間的串口通信。通過操作獨(dú)立式鍵盤 按鍵，向指紋模塊的 DSP 芯片發(fā)送相應(yīng)指令，從而執(zhí)行添加用戶、刪除指定用戶、刪除全部用戶、認(rèn)證用戶，以及管理用戶權(quán)限等功能。 關(guān)鍵詞： 生物識(shí)別技術(shù)；指紋識(shí)別；串口通信；單片機(jī) II ABSTRACT The development of science and technology made the social go forward, but at the same time it also makes the traditional safety management system under threaten at the same time. The emergence of biometric technologies brought a rapid development for the research of identification. For everyone has their own special features, with the characteristics of itself to verify identity has a unique advantage. Automatic fingerprint identification technology has been widely used in public security, such as the customs, the bank, the work security and other places which need identification. This article provides an overview of the research of fingerprint identification system in present situation and the algorithm flow of it. On this basis, to do an analysis of the fingerprint image segmentation algorithm and the fingerprint image thinning algorithm, including the microcontrollerbased fingerprint identification system hardware circuit design. With the application of TFSM51 fingerprint module, I designed a hardware circuit system of fingerprint identification based on the MCU, in order to form an independent fingerprint identification system. The means of munication between MCU and fingerprint module in the system is based on serial munication. MCU sends a corresponding instruction to the fingerprint DSP chip module through standalone keyboard keys, in order to execute the functions, such as Add User, Delete the Specified User, Delete All Users, Authenticated Users, and Manage User Permissions and so on. Key words: Biometric technology。 Fingerprint identification。 Serial Communications。 MCU (Microcontroller Unit) I 目 錄 1. 緒論 ............................................................. 1 . 研究的背景及意義 ........................................... 1 . 指紋識(shí)別技術(shù) ............................................... 1 . 指紋識(shí)別技術(shù)特點(diǎn) ...................................... 1 . 指紋識(shí)別技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 .................................. 2 . 系統(tǒng)概述 ................................................... 3 2. 指紋識(shí)別原理 ..................................................... 4 . 指紋圖像的分割 ............................................. 4 . 指紋圖像分割概述 ...................................... 4 . 均值方差法 ............................................ 4 . 指紋圖像的細(xì)化 ............................................. 6 . 指紋圖像細(xì)化的預(yù)處理 .................................. 6 . 指紋圖像的特征提取 ......................................... 8 . 指紋特征提取概述 ...................................... 8 . 指紋特征提取和去偽特征 ................................ 8 . 指紋圖像的匹配 ............................................. 9 3. 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................................... 10 . 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) .............................................. 10 . 系統(tǒng)功能簡述 ......................................... 10 . 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) ......................................... 10 . 系統(tǒng)核心部件單片機(jī) ........................................ 11 . 其他模塊電路 .............................................. 14 . 電源模塊 ............................................. 14 . 時(shí)鐘模塊 ............................................. 14 . 按鍵模塊 ............................................. 15 . 顯示模塊 ............................................. 15 . 復(fù)位模 塊 ............................................. 16 . 下載口模塊 ........................................... 16 II . 指紋模塊 .................................................. 17 . TFSM51 指紋識(shí)別模塊 ................................. 17 . TMS320VC5501 芯片 .................................... 18 4. 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................................... 20 . TFSM51 指紋識(shí)別模塊指令系統(tǒng) .............................. 20 . 通信方式 ............................................. 20 . 主要通訊協(xié)議命令說明 ................................. 21 . 單片機(jī)的程序設(shè)計(jì) .......................................... 24 . 鍵盤管理及指示燈響應(yīng)程序設(shè)計(jì) ......................... 24 . LED 顯示模塊設(shè)計(jì) ..................................... 27 . 通信模塊程序設(shè)計(jì) ..................................... 28 5. 調(diào)試 ............................................................ 30 . 單片機(jī)的程序下載 .......................................... 30 . 串口調(diào)試 .................................................. 30 6. 總結(jié)和展望 ...................................................... 36 參考文獻(xiàn) ........................................................... 37 致 謝 .............................................................. 39 附 錄 .............................................................. 40 附錄 A 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 .................................... 40 附錄 B PCB 圖 .................................................. 41 附錄 C 元器件布局圖 ............................................ 42 附錄 D 單 片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)物圖 .................................... 43 附錄 E 單片機(jī)最小系統(tǒng)元器件清單 ................................ 44 附錄 F 程序清單 ................................................ 45 1 1. 緒論 . 研究的背景及意義 科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展為人類的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利，大大地推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步和發(fā) 展。 以往我們采用各種鑰匙來保護(hù)安全，如門鎖鑰匙，汽車鑰匙，保險(xiǎn)柜鑰匙等；在網(wǎng)絡(luò)化的社會(huì)中，每個(gè)人都擁有大量的認(rèn)證密碼，比如設(shè)備開機(jī)密碼、郵箱密碼、銀行密碼、論壇登陸密碼等等，但這些都是傳統(tǒng)的安全系統(tǒng)所采用的方式，容易被遺忘、丟失，甚至是遭人破解，隨著社會(huì)的發(fā)展，其安全性越來越脆弱。而我們的生活隨時(shí)都需要進(jìn)行個(gè)人身份的確認(rèn)和權(quán)限的認(rèn)定。 生物識(shí)別技術(shù)的發(fā)展讓這一問題得到很好地解決。 指紋特征是人終生不變的特征之一，而且不同人的指紋特征相同的可能性幾乎為零。人體指紋含有天然的密碼信息，它具有作為密碼信息必須具備的 四個(gè)重要性質(zhì)： (1) 廣泛性，指每一個(gè)正常的人都有指紋。 (2) 唯一性，指每一個(gè)人的指紋都不同。指紋的細(xì)節(jié)由細(xì)微紋點(diǎn)和紋