基于pic單片機的指紋識別系統(tǒng)_畢業(yè)設計論文(已修改)
2025-07-21 14:14 本頁面
【正文】 基于 PIC 單片機的指紋識別系統(tǒng) 1 第一章 文獻 綜述 基于 PIC 單片機的指紋識別門鎖設計 課題背景與意義 今天的工作生活中，很多的場合都需要身份的認證，而傳統(tǒng)的基于標志的身份認證技術由于受到證件偽造以及密碼破解等手段的威脅，逐漸表現(xiàn)得有些力不從心。怎樣保護自己的重要文件資料，如何保證自己的隱私不被泄露？在傳統(tǒng)的身份認證中，我們往往使用密碼加密法，但是這種方法只是 防君子不防小人 。在高明的黑客眼里，由幾個字符組成的密碼脆弱得不堪一擊?，F(xiàn)在，科技的發(fā)展讓我們有了新的選擇 —— 指紋識別技術。將指紋識別技術應用于筆記本、門鎖等方面，可以對文件、財 產(chǎn)起保護作用，并且可以進行身份識別 [1]。 眾所周知．世界上沒有兩個完全相同特征的人，沒有兩枚完全相同的指紋。指紋識別技術是目前最方便、可靠、非侵害和價格便宜的解決方案。指紋是人體獨一無二的特征，具有隨身性、唯一性、不可復制性、絕對保密性，并且它們的復雜度足以提供用于鑒別的足夠特征 [2]。指紋識別技術不僅免除了人們記憶密碼的煩惱．而且方便快捷。只須手指輕輕一按，立即便可完成身份鑒別。 指紋識別技術的發(fā)展得益于現(xiàn)代電子集成制造技術和快速可靠的算法的研究。盡管指紋只是人體皮膚的小部分，但用于識別的數(shù)據(jù)量相當大， 對這些數(shù)據(jù)進行比對也不是簡單的相等與不相等的問題，而是使用需要進行大量運算的模糊匹配算法。現(xiàn)代電子集成制造技術使得我們可以制造相當小的指紋圖像讀取設備，同時飛速發(fā)展的個人計算機運算速度提供了在微機甚至單片機上可以進行兩個指紋的比對運算的可能。另外，匹配算法可靠性也不斷提高，指紋識別技術己非常實用 [3]。 隨著信息化技術的不斷發(fā)展，計算機安全技術和身份認證對人們越來越重要 而隨著基于個人特征的身份認證技術的不斷完善和身份認證設備價格的下降 [4]。由此可見，指紋識別技術將在互聯(lián)網(wǎng)通信安全、金融證券、政府機構、軍 事安全、基于 PIC 單片機的指紋識別系統(tǒng) 2 電子商務等領域具有更加廣闊的應用前景 [5]。 國內(nèi)外現(xiàn)狀 目前， 單片機已 越來越廣泛地 滲透到人 們 的生活、工作 中 ， 以 其 為核心的控制系統(tǒng) ，具有 實時控制功能強 、 可靠性高 、 實用性強 、 應用范圍廣等優(yōu)點。 隨著人們生活水平的不斷提高 ， 單片機控制 系統(tǒng) 無疑是人們追求的目標之一，它所給人 們 帶來的方便也是不可否定的 。 因此 ， 了解單片機知識 、 掌握單片機的應用技術具有重大的意義 。 單片機技術結(jié)合指紋識別系統(tǒng)這一系統(tǒng)設計，是單片機廣泛應用在工業(yè)領域的一個范例。 指紋識別原理簡介 指紋識別技術的原理和其它生物 識別技術的原理相似。它是利用人體的指紋特征對個體身份進行區(qū)分和鑒定。嚴格來講，指紋識別的原理包括指紋采集原理、指紋特征提取原理和指紋特征匹配原理三大部分。 指紋采集原理主要是根據(jù)指紋的幾何特性或生理特性，通過各種傳感技術把指紋表現(xiàn)出來，形成數(shù)字化表示的指紋圖案。 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系。 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 [5]。 單片機簡介 單片機操作簡便，成本低，功能也相對穩(wěn)定。因此本次設計采用單片機控制指紋識別模塊與外圍設備。目前單片機主要有以下幾類： 1. 51單片機系列 基于 PIC 單片機的指紋識別系統(tǒng) 3 Mcs5l系列單片微處理機是美國 INTEL公司在 MCS48單片機的基礎上于 80年代初推出的產(chǎn)品，具有較強的功能，適應用比較復雜的應用場合，堪稱世界上性能最高的微計算機系列。其具有以下特點： 1)集成度高： MCS52單片機的代表產(chǎn)品為 8051，其內(nèi)部包含了 4 字節(jié)的 ROM， 128個字節(jié)的 RAM， 4+8位并行口，一個全雙工串行口，二個十六位的定時計數(shù)器以及一個處理功能很強的中央處理機。 5個中斷源 2個優(yōu)先級。 2)可靠性高： 由于單片機總線大多在芯片內(nèi)部不易受干擾，而且單片機應用系統(tǒng)體積小容易屏蔽，可靠性高，可以應用于多種場臺。 3)處理功能強、速度高： Mcs一 5l單片微處理機指令系統(tǒng)中具有加減乘除指令及各種邏輯運算和轉(zhuǎn)移指令，還具有位操作功能， CPU 時鐘高達 l2MHz，單字節(jié)乘法和除法僅需 4ps就可完成，且具有特殊 的多機通訊功能，可作為多機系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng) [7]。 2. AVR單片機系列 1997年 ,由 ATMEL公司利用 Flash新技術 , 共同研發(fā)出 RISC精簡指令集的高速8位單片機， AVR單片機。相對于出現(xiàn)較早也較為成熟的 51系列單片機， AVR系列單片機片內(nèi)資源更為豐富，接口也更為強大，同時由于其價格低等優(yōu)勢，在很多場合可以替代 51系列單片機 [8]。其具有以下特點： 1)采用 CMOS技術和 RISC架構，實現(xiàn)高速 (50ns)、低功耗 (μ A)、具有 SLEEP(休眠 )功能。 AVR的一條指令執(zhí)行速度可達 50ns (20MHz)，而耗電則在 1μ A～ 間。 2)超功能精簡指令：具有 32個通用工作寄存器 (相當于 8051中的 32個累加器 )，克服了單一累加器數(shù)據(jù)處理造成的瓶頸現(xiàn)象。片內(nèi)含有 1284K字節(jié) SRAM，可靈活使用指令運算，適合使用功能很強的 C語言編程，易學、易寫、易移植。 3) 操作方便：程序?qū)懭肫骷r，可以使用并行方式寫入 (用編程器寫入 )，也可使用串行在線下載 (ISP)、在應用下載（ IAP）方法下載寫入?？芍苯釉陔娐钒迳线M行程序的修改、燒錄等操作，方便產(chǎn)品升級 [9]。 3. MSP430單片機系列 MSP430系列單片機是美國 德州儀器 （ TI） 1996年開始推向市場的一種 16位超低 功耗、具有 精簡指令集 （ RISC）的混合信號處理器（ Mixed Signal 基于 PIC 單片機的指紋識別系統(tǒng) 4 Processor]。稱之為混合信號處理器，是由于其針對實際應用需求，將多個不同功能的 模擬電路 、 數(shù)字電路 模塊和 微處理器 集成在一個芯片上，以提供 “單片機 ”解決方案。該系列單片機多應用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中 [10]。其具有以下特點： 1)處理能力強： MSP430系列單片機是一個 16位的單片機，采用了精簡指令集（ RISC）結(jié)構，具有豐富的尋址方式，大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算；還有高效的查表處理指令。這些特點保證了可編制出高效率的源 程序。 2)運算速度快： MSP430 系列單片機能在 25MHz晶體的驅(qū)動下，實現(xiàn) 40ns的指令周期。 16位的數(shù)據(jù)寬度、 40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實現(xiàn)乘加運算）相配合，能實現(xiàn) 數(shù)字信號處理 的某些算法。 3)超低功耗： MSP430 單片機之所以有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓和靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處 [11]。 4. PIC系列 PIC單片機系列是美國微芯公司 (MiCroShip)的產(chǎn)品，是當前市場份額增長最快的單片機之一，高調(diào)速性能好，成本低和編程靈活性，可使用 C語言編程開發(fā)。Flash ROM內(nèi)的單片機程序可以反復擦寫 ,低功耗，靈活性很強 [12,13]。其具有以下特點： 1)精簡指令集： CPU采用 RISC結(jié)構，分別有 3 3 58條指令三種。而 51系列有 111條指令， AVR單片機有 118條指令，都比前者復雜。
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