【正文】 (5) 比對(duì) 1： N（命令應(yīng)答均為 8 字節(jié)） 27 表 9 比對(duì) 1： N指令格式 字節(jié) 1 2 3 4 5 6 7 8 命令 0xF5 0x0C 0 0 0 0 CHK 0xF5 應(yīng)答 0xF5 0x0C 用戶(hù)號(hào)（高 8位） 用戶(hù)號(hào)（低 8位） ACK_SUCCESS ACK_FAIL ACK_TIMEOUT 0 CHK 0xF5 (6) 取用戶(hù)權(quán)限（命令應(yīng)答均為 8 字節(jié)） 表 10 取用戶(hù)權(quán)限指令格式 字節(jié) 1 2 3 4 5 6 7 8 命令 0xF5 0x0A 用戶(hù)號(hào)（高 8位） 用戶(hù)號(hào)（低 8位） 0 0 CHK 0xF5 應(yīng)答 0xF5 0x0A 0 0 用戶(hù)權(quán)限 123 ACK_NOUSER 0 CHK 0xF5 (7) 設(shè)置讀取比對(duì)等級(jí)（命令應(yīng)答均為 8 字節(jié)） 表 11 設(shè)置讀取比對(duì)等級(jí)指令格式 字節(jié) 1 2 3 4 5 6 7 8 命令 0xF5 0x28 0 Byte=0：新比對(duì)等級(jí) Byte=1:0 0：設(shè)置新的比對(duì)等級(jí) 1：讀取當(dāng)前比對(duì)等級(jí) 0 CHK 0xF5 應(yīng)答 0xF5 0x28 0 當(dāng)前對(duì)比等級(jí) ACK_SUCCESS ACK_FAIL 0 CHK 0xF5 說(shuō)明：比對(duì)等級(jí)取值為 09，取值越大比對(duì)越嚴(yán)格，默認(rèn)值為 5。 本設(shè)計(jì)以串口方式實(shí)現(xiàn) DSP 和單片機(jī)之間的通信， S52 的 RXD 腳接 DSP的 TX 腳，實(shí)現(xiàn) DSP 發(fā)送數(shù)據(jù)由 S52 接受， TXD 腳接 DSP 的 RX 腳，實(shí)現(xiàn) S52發(fā)送數(shù)據(jù) DSP 接受，并將 GND 腳連接。 IU（指令單元，Instruction Unit）為 PU（程序單元， Program Unit）從內(nèi)部或外 部的內(nèi)存和指令隊(duì)列中取得 32bit 程序指令，程序單元解碼后直接發(fā)送命令給 AU（算數(shù)單元，Arithmetic Unit）和 DU（數(shù)據(jù)單元， Digital Unit），從而管理高權(quán)限通信線路。一個(gè)周期包括 3 個(gè)數(shù)據(jù)讀取和 2 個(gè)數(shù)據(jù)寫(xiě)入，與此同時(shí)，在 CPU 活動(dòng)時(shí)， DMA 控制器可自主進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。 其具有如下特點(diǎn)： (1) 體積小巧、成像清晰、手指感應(yīng)靈敏、識(shí)別速度快、干濕手指適應(yīng)性強(qiáng)，二次開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、應(yīng)用方便，適用面廣 ； (2) 穩(wěn)定：工作穩(wěn)定，可應(yīng)用于各種類(lèi)型單片機(jī) ； (3) 方便：串口 UART 操作 (直接接任何帶串口單片機(jī) )，操作簡(jiǎn)單 ； (4) 開(kāi)放：可以自由輸入、輸出指紋圖片、指紋特征值文件及各種指紋操作 ； (5) 高性能：采用商業(yè)算法，識(shí)別速度快， 手指感應(yīng)靈敏，手指只要輕輕地觸碰采集窗就能快速識(shí)別，不需要用 力 按壓。本次設(shè)計(jì)采用 9 芯針接口，其 主要包括 DCD(Data Carrier Detect)載波檢測(cè)引腳， RXD(Received Data)接收數(shù)據(jù)引腳， TXD(Transmit Data)發(fā)送數(shù)據(jù)引腳，DTR(Data Terminal Ready)數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒引腳， SGND(Signal Ground)信號(hào)地引腳， DSR(Data Set Ready)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒引腳， RTS(Request To Send)請(qǐng)求發(fā)送引腳， CTS(Clear To Send)清除發(fā)送引腳， RI(Ring Indicator)振鈴提示引腳。顯示及驅(qū)動(dòng)電路如圖 10 所示： 圖 10 顯示及驅(qū)動(dòng)電路 . 復(fù)位模塊 復(fù)位電路用于產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，通過(guò) RST 引腳送入單片機(jī)，復(fù)位是單片機(jī)的初始操作，其主要功能是 :為一些專(zhuān)用寄存器設(shè)置初始狀態(tài)、程序狀態(tài)字 PSW 清 19 0、程序計(jì) 數(shù)器 PC 被賦值為 0000H 等，除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需安裝復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。獨(dú)立式實(shí)際上就是一組獨(dú)立的按鍵，這些按鍵可直接 18 與單片機(jī)的 IO 口連接，即每個(gè)按鍵獨(dú)占一條口線，這種接法簡(jiǎn)單。 編碼鍵盤(pán)采用硬件方法產(chǎn)生鍵碼。通過(guò)在芯片的外部 XTAL1 和 XTAL2 兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩電路。 此外，片上資源包括看門(mén)狗定時(shí)器、 UART、定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1，以及定時(shí)器 2。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無(wú)效。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 16 RST：復(fù)位輸入。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部 電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。對(duì) P2 端口寫(xiě) “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。對(duì) P1 端口寫(xiě) “ 1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在這種模式下， P0 不具有內(nèi)部上拉電 阻。 AT89S52 引腳圖如圖 6，其主要引腳功能介紹如下： 圖 6 AT89S52引腳圖 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 IO 口。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 IO 口線，看門(mén)狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及 時(shí)鐘電路 。 . 系統(tǒng)核心部件單片機(jī) AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。主控芯片選用 AT89S52 單片機(jī)。通過(guò)按鍵進(jìn)行指紋系 統(tǒng)的功能選擇，采用數(shù)碼管與 LED（ Light Emitting Diode，發(fā)光二極管 ）指示燈綜合提示操作內(nèi)容。 (3) 指紋管理。 指紋圖像通過(guò)專(zhuān)門(mén)的指紋采集儀采集 。它利用人體指紋各異性和不變性，為用戶(hù)提供加密手段，使用時(shí)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)，并將顯示出指紋模塊采集指紋圖像各個(gè)流程及比對(duì)的結(jié)果。通過(guò)將細(xì)節(jié)點(diǎn)表示為點(diǎn)模式，一個(gè)指紋識(shí)別問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)點(diǎn)模式匹配問(wèn)題。 指紋圖像匹配方面，主要有基于圖像，脊線結(jié)構(gòu)和特征點(diǎn)的方法。 圖 4 通過(guò)判斷后得到的特征點(diǎn)分布圖 這個(gè)特征點(diǎn)分布結(jié)果圖包含了特征點(diǎn)和偽特征點(diǎn)。最后確定出特征點(diǎn)的類(lèi)型、位置、方向。指紋由脊線和谷線交替構(gòu)成，在大多數(shù)地方紋線連續(xù)且相互平行，而某些局部不連續(xù)的地方構(gòu)成了細(xì)節(jié)點(diǎn)。 (2) 基于直接灰度的特征提取方法：這種方法直接從灰度圖像出發(fā)，通過(guò)分析圖像的紋理屬性和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提取特征點(diǎn)。 (2) 可測(cè)試性：適用于指紋匹配算法，便于在匹配算法中應(yīng)用。 . 指紋圖像的特征提取 . 指紋特征提取概述 特征提取就是對(duì)細(xì)化后的指紋圖像提取表示其特征的信息的操作。這樣就可以將 較粗的圖像曲線細(xì)化成很細(xì)的以像素為單位的線，大大減少了圖像的信息量，有利于匹配的高效進(jìn)行。并行細(xì)化算法對(duì)圖像進(jìn)行細(xì)化時(shí)利用相同的條件同時(shí)檢測(cè)所有像素點(diǎn)，其結(jié)果具有各向同性，因此從算法原理上并行算法優(yōu)于串行算法。 (6) 中軸性：骨架盡可能接近條紋中心線。 (2) 連通性；不破壞紋線的連接性。在文字識(shí)別、地質(zhì)構(gòu)造識(shí)別、工業(yè)零件形狀識(shí)別或圖像理解中，先對(duì)被處理圖像進(jìn)行細(xì)化有助于突出形狀特點(diǎn)和減少冗余信息。 指紋圖像細(xì)化處理 由于灰度過(guò)渡區(qū)的存在， 指紋細(xì)化是指紋圖像預(yù)處理中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因?yàn)橐话愕奶卣魈崛《际窃诩?xì)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，如果細(xì)化不好，將無(wú)法使用常 規(guī)的特征提取算法提取細(xì)節(jié)特征信息。背景和灰度值為 255 的紋 8 線像素置為 1，這做法的目的是去除不確切的點(diǎn)。一般的圖像處理中的二值化算法主要是計(jì)算整幅圖像的灰度平均值，然后將該值作為門(mén)限，高于該門(mén)限的像素點(diǎn)就置 1，反之置 0。這樣不僅可以壓縮原指紋圖像的數(shù)據(jù)量，而且也方便后面的細(xì)節(jié)特征的提取。在歸一化處理降頻和通過(guò)區(qū)域均值方差的后得到的圖像條紋清晰，輪廓 分明，對(duì)于后面的細(xì)化和匹配有很大的幫助。指紋圖像 的歸一化公式如式（ 7）所示，當(dāng)大于平均值時(shí)為加。 設(shè)指紋圖像 I 的大小為 HL ， I(i， j)為像素點(diǎn) (i， j)的灰度， AVE 和 VAR 分別為原指紋 圖像的均值和方差， AVE 和 VAR 可以通過(guò)公式（ 5）和公式（ 6）計(jì)算得到。在這部分將重點(diǎn)介紹均值法差法的計(jì)算方法。 Lin Hong 等人開(kāi)發(fā)的基于最小均方估計(jì)算法，即公式法如下： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? )1,1()1,(21,11,11,21,1, ????????????????? jiGjiGjiGjiGjiGjiGjix （ 1） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? )1,1(),1(21,11,11,21,1, ????????????????? jiGjiGjiGjiGjiGjiGjiy （ 2） ? ? ),(,2),( 2/2/2/2/ vuvujirwiwiwjwjx ? ????? ??? （ 3） ? ? 22/2/2/2/2 ),(,),( vuvujir wiwiwjwjy ? ????? ???? （ 4） 它是利用正交坐標(biāo)系下，原點(diǎn)到它們組成的坐標(biāo)點(diǎn)的有向線段與 X 的正半軸的夾角可來(lái)表示該子塊的塊方向。 代表塊特征的指紋圖像分割目前研究趨勢(shì)為多種塊基本特征如灰度均值、塊灰度方差、塊方向圖等綜合運(yùn)用和重新定義塊特征。圖像特征是指紋圖像的固有屬性，如灰度值，鄰域關(guān)系，紋線的扭曲程度等。 并采用 C 語(yǔ)言構(gòu)建系統(tǒng)程序，通過(guò)執(zhí)行不同的按鍵動(dòng)作，使單片機(jī)向模塊發(fā)送相應(yīng)指令，以完成對(duì)應(yīng)功能。指紋識(shí)別技術(shù)多用于對(duì)安全性要求比較高的領(lǐng)域，麗在商務(wù)移動(dòng)辦公領(lǐng)域頗具建樹(shù)的富圭通、三星及 IBM 等國(guó)際知名品牌都擁有技術(shù)與應(yīng)用較為成熟的指紋識(shí)別系統(tǒng)。提取該細(xì)節(jié)特征有多種方法：基于灰度指紋圖像直接提取，基于二值圖像的特征提取，基于細(xì)化圖像的特征提取。目前大多數(shù)的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)使用的都是這類(lèi)算法。 基于圖像的識(shí)別算法認(rèn)為，指紋圖像的頻域和空域信息可以用來(lái)唯一表示并識(shí)別不同的指紋，它是一種使用 全局信息進(jìn)行識(shí)別的方法。要想設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)較多真正特征點(diǎn)缺失、較多偽特征點(diǎn)出現(xiàn)和較大形變均不敏感的指紋匹配算法，也是一件十分困難的事。 在實(shí)際應(yīng)用中，有相當(dāng)一部分要處理的指紋圖像的質(zhì)量是比較差的。 . 指紋識(shí)別技術(shù) 相對(duì)于其它生物識(shí)別認(rèn)證技術(shù)而言，自動(dòng)指紋識(shí)別是一種更為理想的身份確 2 認(rèn)技術(shù)，指紋識(shí)別中使用的模板并非最初的指紋圖，而是由指紋圖中提取的關(guān)鍵特征，這樣使系統(tǒng)對(duì)模板庫(kù)的存儲(chǔ)量較小。 (4) 指紋與主體的不可分離性：即指紋不存在丟失、遺忘、被竊取的可能。 (2) 唯一性，指每一個(gè)人的指紋都不同。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。 Fingerprint identification。 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)。I (此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！ ) 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) 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。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)。 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 special features, with the characteristics of itself to verify identity technology 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 basi