【正文】 首先按上述方法設(shè)置晶振，編譯程序，執(zhí)行“開(kāi)始停止調(diào)試”，打開(kāi)軟件工具欄外圍設(shè)備里的串口調(diào)試窗口，如下圖所示： 圖 22 串口調(diào)試窗口 然后單步運(yùn)行程序，第一次運(yùn)行到 while(TI==0)語(yǔ)句時(shí)，可看到窗口 SBUF一欄中數(shù)據(jù)由 0x00 變?yōu)?0xF5，即表示此時(shí)發(fā)送了 8 字節(jié)數(shù)據(jù)中的第一字節(jié)。下載線采用 接口技術(shù)解決了筆記本不帶并口的遺憾，此外下載線下載程序速度快等優(yōu)點(diǎn)得到了眾 多編程愛(ài)好者的青睞而被廣泛使用 。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到發(fā)送緩存有數(shù)據(jù)時(shí)，開(kāi)始向 DSP 發(fā)送數(shù)據(jù)， DSP 收到命令后，進(jìn)行相應(yīng)操作響應(yīng)，隨后向單片機(jī)返回各種結(jié)果的應(yīng)答。 程序流程如圖 16 所示： 開(kāi)始 返回 按鍵 3 發(fā)送 CMD=0X04 指令 指示燈 3 亮，刪除指定用戶 調(diào)節(jié)用戶名 ID 返回 Q3= SUCCESS 應(yīng)答 顯示： ID+DELE 刪除失敗，返回 Q3= FAIL 應(yīng)答 操作失敗指示燈亮 33 圖 16 刪除所有用戶流程圖 程序設(shè)計(jì)見(jiàn)附錄 F。第一次和第二次采集失敗均返回失敗響應(yīng)，其余應(yīng)答信號(hào)包括用戶已存在應(yīng)答以及超時(shí)應(yīng)答。 注： T0 為采集處理一幅圖像所需的時(shí)間，一般為 。 5501 同樣支持 C55X DSP 的 庫(kù)文件 ， 該庫(kù)包括 50 多個(gè)基礎(chǔ)內(nèi)核（ FIR 濾波器， IIR 濾波器， FFT 運(yùn)算，以及各種數(shù)學(xué)函數(shù)）以及芯片和電路板支持庫(kù) 。 TMS20VC5501 具有先進(jìn)的多總線架構(gòu)，包括 1 程序存儲(chǔ)器總線， 3 獨(dú)立數(shù)據(jù)讀總線和 2 數(shù)據(jù)寫(xiě)總線，以及額外的為外設(shè)和 DMA 活動(dòng)準(zhǔn)備的專用總線 。 圖 11 復(fù)位模塊電路 . 下載口模塊 采用 RS232 接口 ，從 PC 機(jī)將程序下載至單片機(jī)芯片當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)編程實(shí)際應(yīng)用。非編碼鍵盤(pán)僅提供按鍵開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，其鍵碼由軟件確定，這種鍵盤(pán)鍵數(shù)較少，硬件簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于各種單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)， 在單片機(jī)控制電路中，可把單片機(jī)使用的鍵盤(pán)分為獨(dú)立式和矩陣式兩種。 17 圖 7 電源模塊電路 . 時(shí)鐘模塊 時(shí)鐘電路用來(lái)產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位 時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的16 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。對(duì) P3 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。 端口引腳第二功能： 15 T2（定時(shí)器計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在 系統(tǒng)編程 用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 IO 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址數(shù)據(jù)復(fù)用。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。綜合考慮系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性要求，以保證所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的要求。圖像采集完成后，與庫(kù)中已存在指紋進(jìn)行對(duì)比，與所有有權(quán)限用戶信息對(duì)比后，若無(wú)相符信息即提示報(bào)警。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。指紋匹配是自動(dòng)指紋識(shí)別的最后一步，也是非常關(guān)鍵的一步。提取出的特征點(diǎn)還必須經(jīng)過(guò)偽特征點(diǎn)的去除，盡可能地去除掉由于二值化、細(xì)化處理等過(guò)程引入的偽特征點(diǎn)。 對(duì)于特征點(diǎn)提取的常用算法很多，如： (1) 基于二值化的特征提取方法：這種算法對(duì)于預(yù)處理和增強(qiáng)后得指紋圖像進(jìn)行二值化，然后再提取特征點(diǎn)。所以在特征提出前還需稍加處理，細(xì)化好的模板選擇可以提高圖片的質(zhì)量和細(xì)化運(yùn)算的速度。在串行細(xì)化算法中，當(dāng)前迭代的結(jié)果不僅取決于前一次的迭代圖像，而且與當(dāng)前處理情況有關(guān)；而在并行方式中，當(dāng)前迭代僅僅 是由前一次的迭代情況決定，串行細(xì)化算法的處理結(jié)果依賴于對(duì)像素處理的先后順序，因而像素點(diǎn)的消除或保留不可預(yù)測(cè)。一種 好的細(xì)化算法應(yīng)該滿足下列條件： (1) 收斂性：迭代必須是收斂的。這種修改是為了使圖像連續(xù)圓滑。 灰度圖二值化的基本思路是選取適當(dāng)?shù)幕叶乳撝担瑢⒒叶葓D像轉(zhuǎn)化為二值圖像。 7 a 指紋原始圖片 b 歸一處理圖片 c 分割后圖像 圖 2 指紋圖像的歸一及分割處理結(jié)果 從圖中可以看到用方差均值法分割既適用于比較圓滑的指紋，又適用紋線變化很大的指紋圖像。 然后，計(jì)算出每一塊的均值和方差。一般來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的方向場(chǎng)的計(jì)算分為掩模法和公式法兩大類。 指紋分割的最基本的依據(jù)是圖像某些特征和特征集合。另外，一些 公司和機(jī)構(gòu)結(jié)合社會(huì)應(yīng)用的實(shí)際需求，開(kāi)發(fā)了各種類型的具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的嵌入式指紋識(shí)別模塊、指紋應(yīng)用系統(tǒng)軟件等，用戶反映良好。指紋特征的復(fù)雜度足以提供用于鑒別的足夠特征。 圖 1 指紋識(shí)別流程圖 指紋匹配算法的性能主要取決于所提取到的 特征點(diǎn)的數(shù)目、位置和相互關(guān)系的可靠性。這就需要研究指紋識(shí)別環(huán)節(jié)中若干問(wèn)題，以助問(wèn)題的解決。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。 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 basis, to do an analysis of the fingerprint image segmentation algorithm and the fingerprint image thinning algorithm, including the microcontrollerbased fingerprint identification system . With the application of TFSM51 fingerprint module, I designed a 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。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。 Fingerprint identification。 (2) 唯一性，指每一個(gè)人的指紋都不同。 . 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。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。目前大多數(shù)的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)使用的都是這類算法。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)。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。 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。 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。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。 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。 (2) 連通性；不破壞紋線的連接性。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。 . 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。 (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)。最后確定出特征點(diǎn)的類型、位置、方向。 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。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(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。 (3) 指紋管理。主控芯片選用 AT89S52 單片機(jī)。 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 。在這種模式下， P0 不具有內(nèi)部上拉電 阻。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。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）。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。如 EA 端為