【正文】 但是 很多仿真器不能做到完全硬件仿真，因而會(huì)造成仿真時(shí)正常，而實(shí)際運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況；也有仿真不能通過，但實(shí)際運(yùn)行正常的情況。 注：相應(yīng)的點(diǎn)亮熄滅指令已經(jīng)包含在對(duì)應(yīng)的功能子程序當(dāng)中。按下鍵 1 后，休眠指示燈點(diǎn)亮。 此外，該芯片支持變量的字節(jié)寬度調(diào)整，以提高編碼密度。 圖 9 按鍵模塊電路 . 顯示模塊 采用八位共陽數(shù)碼管，顯示原理跟單個(gè) LED 的顯示原理完全相同，在段控線和位控線都串接一個(gè)電阻，以提高其輸出功率，在這里采用 220 歐母電阻。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 端口引腳第二功能： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時(shí)計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí)計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存 編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 IO 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。然后，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)對(duì)其它接口器件，如顯示屏、蜂鳴器、指示燈進(jìn)行響應(yīng)操作。能進(jìn)行指紋的錄入，二次錄入無誤后，記錄該指紋數(shù)據(jù)。 在提取指紋圖像的細(xì)節(jié)特征中，由于圖像質(zhì) 量和噪聲的干擾，存在大量的偽特征點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)表明一幅質(zhì)量較差的圖像在經(jīng)過預(yù)處理，細(xì)節(jié)特征提取后可能產(chǎn)生 11 多達(dá)一兩萬個(gè)細(xì)節(jié)特征點(diǎn)，其中包含了大量的偽特征點(diǎn)，這些偽特征點(diǎn)的存在，不但使匹配的速度大大降低，還使指紋識(shí)別性能急劇下降，造成識(shí)別系統(tǒng)的拒真率和誤識(shí)率的上升，因此在進(jìn)行指紋匹配之前，應(yīng)對(duì)細(xì)節(jié)特征進(jìn)行驗(yàn)證，盡可能將偽特征點(diǎn)去除，同時(shí)保留真特征點(diǎn)。一般說來，這種特征應(yīng)有以下性質(zhì)： 10 (1) 單一性：要求這種特征能夠充分體現(xiàn)指紋的唯一性。 (5) 細(xì)化性：骨架紋線的寬度為 1 個(gè)像素，即單像素寬。再根據(jù)前面判斷的是否為背景即 Icc 值的來修正：灰 度值為 128 且 Icc 為 1時(shí)（非背景指紋紋線時(shí)）， Icc 值為 0，像素值置為 0。歸一化的目的是把不同原圖像的對(duì)比度和灰度調(diào)整到一個(gè)固定的級(jí)別上，為后續(xù)處理提供一個(gè)較為統(tǒng)一的圖像規(guī)格。這里主要分析基于塊特征的圖像分割。 大多數(shù)基于特征的識(shí)別算法專注于脊線上的末梢點(diǎn)和分叉點(diǎn)，該方法根據(jù)各個(gè)特征點(diǎn)的位置和方向來表示和區(qū)分 指紋，從而使指紋識(shí)別問題轉(zhuǎn)化為判斷兩個(gè)特征點(diǎn)集間的最大相似度 (最大重合度 )的問題。因此，指紋識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用范圍極廣。 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。 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)。 (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。 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。 并采用 C 語言構(gòu)建系統(tǒng)程序，通過執(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。在這部分將重點(diǎn)介紹均值法差法的計(jì)算方法。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。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。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)。通過將細(xì)節(jié)點(diǎn)表示為點(diǎn)模式，一個(gè)指紋識(shí)別問題可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)點(diǎn)模式匹配問題。通過按鍵進(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。 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 位漏極開路的雙向 IO 口。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。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 禁止位無效。 編碼鍵盤采用硬件方法產(chǎn)生鍵碼。 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)，二次開發(fā)簡單、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) )，操作簡單 ； (4) 開放：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。（這里僅列出第一次） 表 5 添加指紋（第一次）指令格式 字節(jié) 1 2 3 4 5 6 7 8 命令 0xF5 0x01 用戶號(hào) （高 8位） 用戶號(hào) （低 8位） 0 0 CHK 0xF5 應(yīng)答 0xF5 0x01 0 0 ACK_SUCCESS ACK_FAIL 0 CHK 0xF5 26 ACK_FULL ACK_TIMEOUT (2) 刪除指定用戶（命令應(yīng)答均為 8 字節(jié)） 表 6 刪除指定用戶指令格式 字節(jié) 1 2 3 4 5 6 7 8 命令 0xF5 0x04 用戶號(hào) （高 8位） 用戶號(hào) （低 8位） 0 0 CHK 0xF5 應(yīng)答 0xF5 0x04 0 0 ACK_SUCCESS ACK_FAIL 0 CHK 0xF5 (3) 刪除所有用戶 （命令應(yīng)答均為 8 字節(jié)） 表 7 刪除所有用戶指令格式 字節(jié) 1 2 3 4 5 6 7 8 命令 0xF5 0x05 0 0 0 0 CHK 0xF5 應(yīng)答 0xF5 0x05 0 0 ACK_SUCCESS ACK_FAIL 0 CHK 0xF5 (4) 比對(duì) 1： 1（命令應(yīng)答均為 8 字節(jié)） 表 8 比對(duì) 1： 1 指令格式 字節(jié) 1 2 3 4 5 6 7 8 命令 0xF5 0x0B 用戶號(hào)（高 8位） 用戶號(hào)（低 8位） 0 0 CHK 0xF5 應(yīng)答 0xF5 0x0B 0 0 ACK_SUCCESS ACK_FAIL ACK_TIMEOUT 0 CHK 0xF5 (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 用戶號(hào)（高 8位） 用戶號(hào)（低 8位） ACK_SUCCESS ACK_FAIL ACK_TIMEOUT 0 CHK 0xF5 (6) 取用戶權(quán)限（命令應(yīng)答均為 8 字節(jié)） 表 10 取用戶權(quán)限指令格式 字節(jié) 1 2 3 4 5 6 7 8 命令 0xF5 0x0A 用戶號(hào)（高 8位） 用戶號(hào)（低 8位） 0 0 CHK 0xF5 應(yīng)答 0xF5 0x0A 0 0 用戶權(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。 程序流程如圖 15 所示： 圖 15 刪除指定用戶流程圖 程序設(shè)計(jì)見附錄 F。臨時(shí)頁緩沖器的寫入可以在頁擦除命令之前完成，也可以在頁擦除和頁寫操作之間完成。發(fā)送添加 01 號(hào)用戶指令時(shí)，完整的命令數(shù)據(jù)應(yīng)該是： 0xF5, 0x01, 0x00, 0x01, 0x01, 0x00, 0x01, 0xF5。在用臨時(shí)頁緩沖器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對(duì)一頁存儲(chǔ)器進(jìn)行編程時(shí)，首先要將這 一頁擦除。 初始化串口 讀取最后用戶編號(hào)，并加 1 若 TL=FF，則 TL=00， TH=TH+1 否則 TL=TL+1， TH 不變 設(shè)置權(quán)限等級(jí)，按鍵 2 發(fā)送CMD=0x01 指令，指 示燈 2 亮 讀取失敗，返回 Q3=FAIL 應(yīng)答 操作失敗指示燈亮 第一次采集圖像 采集失敗 若返回 Q3=FAIL，顯示： FAIL 若返回 Q3=FULL，顯示： FULL 若返回 Q3=TIMEOUT，顯示： OU 操作失敗指示燈亮 采集成功 返回 Q3=SUCCESS 應(yīng)答 顯示：用戶 ID+AFFI 開始 返回 第一次采集成功，則進(jìn)行第二次采集 采集失敗 若返回 Q3=FAIL，顯示： FAIL 若返回 Q3=EXIST，顯示： EIS 若返回 Q3=TIMEOUT，顯示： OU 操作失敗指示燈亮 32 程序設(shè)計(jì)見附錄 F。 命令接口： 19200bps 1 起始位 1 停止位 （無校驗(yàn)位） 主設(shè)備發(fā)送的命令及 DSP 模塊的應(yīng)答按數(shù)據(jù)長度可分為兩類： (1) = 8 字節(jié)，數(shù)據(jù)格式如下： 表 2 8字節(jié)數(shù)據(jù)格式 字節(jié) 1 2 3 4 5 6 7 8 命令 0xF5 CMD P1 P2 P3 0 CHK 0xF5 應(yīng)答 0xF5 CMD Q1 Q2 Q3 0 CHK 0xF5 說明： CMD：命令應(yīng)答類型 P1， P2， P3：命令參數(shù) Q1， Q2， Q3：應(yīng)答參數(shù)， Q3 多用于返回操作的有效性信息，此時(shí)可有如下取值： define ACK_SUCCESS 0x00 操作成功 define ACK_FAIL 0x01 操作失敗 define ACK_FULL 0x04 指紋數(shù)據(jù)庫已滿 define ACK_NOUSER 0x05 無此用戶 define ACK_USER_EXIST 0x07 用戶已存在 define ACK_TIMEOUT 0x08 采集超時(shí) CHK：校驗(yàn)和，為第 2 字節(jié)到第 6 字節(jié)的異或值 (2) 8 字節(jié)，數(shù)據(jù)由兩部分組成：數(shù)據(jù)頭 +數(shù)據(jù)包 ，格式如下： 25 表 3 大于 8字節(jié)數(shù)據(jù)頭格式 字節(jié) 1 2 3 4 5 6 7 8 命令 0xF5 CMD Hi(Len) Low(Len) 0 0 CHK 0xF5 應(yīng)答 0xF5 CMD Hi(Len) Low(Len) Q3 0 CHK 0xF5 說明： CMD， Q3 的定義同上 Len：數(shù)據(jù)包內(nèi)有效數(shù)據(jù)長度， 16 位，由兩字節(jié)組成 Hi(Len)：數(shù)據(jù)包長度高 8 位 Low(Len)：數(shù)據(jù)包長度低 8 位 CHK：校驗(yàn)和，為第 2 字節(jié)到第 6 字節(jié)的異或值 表 4 大于 8字節(jié)數(shù)據(jù)包格式 字節(jié) 1 2? Len+1 Len+2 Len+3 命令 0xF5 Data CHK 0xF5 應(yīng)答 0xF5 Data CHK 0xF5 說明： Len 即為 Data 的字節(jié)數(shù)； CHK：校驗(yàn)和，為第 2 字節(jié)到第 Len 2 字節(jié)的異或值 發(fā)送完數(shù)據(jù)頭后緊接著發(fā)送數(shù)據(jù)包。最常用的編碼格式是異步起停格式，它使用一個(gè)起始比特后面緊跟 7 或 8 個(gè)數(shù)據(jù)比特，然后是可選的奇偶校驗(yàn)比特，最后是一或兩個(gè)停止比特。 圖 8 時(shí)鐘模塊電路 . 按鍵模塊 鍵盤是最常用的輸入 設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的紐帶。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。在訪 問外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)， P2 口送出高八位地址?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。對(duì)添加到庫中的用戶指紋進(jìn)行權(quán)限管理，設(shè)置最高權(quán)限用戶，并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行添加和刪除管理。目前最為常用的方法是 FBI 提出的細(xì)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)模型來做細(xì)節(jié)匹配。 為了比較兩個(gè)指紋是否相同，需要從指紋圖像中提取出能表示指紋唯一性的特征。因而細(xì)化中選擇一個(gè)好的模板是關(guān)鍵。所謂“骨架”，是指圖像中央的骨骼部分，是描述圖像幾何及拓?fù)湫再|(zhì)的重要方法之一。由于指紋圖像脊、谷相間，因此指紋圖像的處理常是將指紋圖像二值化。此方法的實(shí)現(xiàn)是利用方向?yàn)V波器。主要表現(xiàn)