【導讀】等，社會的進步，科技的發(fā)展，促使傳統(tǒng)的安全系統(tǒng)的抵御能力越來越薄弱。性，是每個人終生不變的特征之一，并且各個人的各個指紋都不一樣。過單片機對指紋的錄入，識別，刪除等功能操作的指紋識別系統(tǒng)。

　　

【正文】 { } } } 本章小結(jié) 本章主要介紹了設(shè)計過程中的軟件部分，包括整個系統(tǒng)的方框圖，還有功能介紹，最后簡單介紹了開發(fā)環(huán)境。 31 5 系統(tǒng)調(diào)試 制作和調(diào)試 原理圖設(shè)計 圖 22 原理圖 根據(jù)第三章的硬件設(shè)計部分，電路分為最小系統(tǒng)、液晶電路、指紋通信電路、供電電路、按鍵電路、蜂鳴器和 LED電路。確定了基本的電路設(shè)計后，就開始畫 32 電路圖，采用的是 Protel 軟件來畫電路圖，電路元件之間 的連接采用的是網(wǎng)絡(luò)的形式來連接。 PCB 制作 畫好電路圖之后，要對每個元件進行封裝，有一些元件， Protel 軟件本身是自帶有的，而有一些沒有的就需要找其他的代替或者自己畫封裝。封裝畫好之后就可以進行轉(zhuǎn)成 PCB 了。 PCB 中主要的就是進行 PCB 布線，采用的是手動布線，把元件擺好位置后，采用的是 2層板的布線，布線完成后就可以添加淚滴、覆銅、布地等操作。最后就是發(fā)出去給工廠打板即可。 圖 23 PCB底層 33 圖 24 PCB頂層 34 圖 25 PCB無覆銅層 調(diào)試過程 板子焊接好后，就要對單片機燒寫程序，開始驗證各個軟件和硬件的部分，而本次中事實上不是一下就成功的，也遇了不少的問 題，下面就對在調(diào)試過程中遇到的問題闡述說明： 無法下載程序 由于考慮到把難度降低，同時在板子的電路盡可能的簡單，所以本電路中沒有燒寫程序的電路，而是直接把單片機的串口接出來，用一個燒寫工具 USB 轉(zhuǎn)TTL 電平的串口工具來燒寫，該模塊的主芯片用到的是 PL2303，即是 USB 轉(zhuǎn)成TTL 電平直接跟單片機進行串口通信。把電路基本焊接完成后，首先接上電源，用萬用表量電壓正常，接上 USB轉(zhuǎn) TTL 模塊，開始下載程序，發(fā)現(xiàn)一直沒反應，最后發(fā)現(xiàn)是沒有共地造成的，共地之后正常下載； 指紋模塊無法工作 35 單片機和指紋模塊之間的通 信方式采用的是串口方式，成功燒寫程序之后，單片機經(jīng)過串口初始化之后，為了方便測試兩者之間的通信是否正常，單片機上電之后會直接通過串口發(fā)送指令給指紋模塊，實現(xiàn)識別功能，當指紋模塊接受到該指令時，指紋采集頭會亮，但是指紋頭卻一直沒有反應，確認了指紋模塊的接線正確之后，指紋頭還是沒有反應。將指紋模塊拔掉，用 USB 轉(zhuǎn) TTL 工具來調(diào)試單片機的串口數(shù)據(jù)，接入電腦后，打開調(diào)試助手，在串口參數(shù)正確的情況下，發(fā)現(xiàn)單片機發(fā)送出來的數(shù)據(jù)是亂碼，波特率等其他參數(shù)都是正確的，同時也進行了共地，那就是晶振的問題，發(fā)現(xiàn)晶振用的是 12M 的 ，用到串口的時候，晶振必須是用 倍數(shù)的才不會有誤差，其他的會有誤差，造成數(shù)據(jù)丟失亂碼等現(xiàn)象，換了晶振之后，串口通信正常。 指紋模塊反應慢 把程序下載后，先讓程序直接進入指紋識別模式，但是發(fā)現(xiàn)指紋模塊一直很難識別指紋成功，反應慢，把指紋模塊的電源斷開，用串口調(diào)試助手看單片機發(fā)送的數(shù)據(jù)又是正確的，一直找不到原因，后來發(fā)現(xiàn)單片機的 TXD 和 RXD 一直連著杜邦線，把杜邦線拔掉，指紋模塊正常工作了； 按鍵不靈敏 板子上有 5個按鍵，有各自的功能，在測試中，發(fā)現(xiàn)所有的按鍵都不太靈敏，當按下錄入按鍵時， 本來液晶是顯示提示正在錄入指紋，但結(jié)果液晶一直沒正常的顯示，或者有時顯示，硬件實在找不出問題后轉(zhuǎn)向軟件問題，最后發(fā)現(xiàn)按鍵消抖延時，長得太離譜，導致要一直按著按鍵才有反應，改短了時間后，按鍵也正常反應。 蜂鳴器 蜂鳴器作為本次的報警器件，直接燒寫一個調(diào)試成功的讓蜂鳴器報警的程序，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器不響，一開始懷疑是三極管燒壞了，換了之后發(fā)現(xiàn)還是不行，查看后原理圖給的限流電阻為 1K，而焊接的卻是 10K 的，電阻阻值太大，導致電流不夠讓三極管導通，最后換了 1K電阻，蜂鳴器正常報警； 液晶不顯示 本次采用的是液晶 12864 作為顯示器，采用的是串口接法，只需要用到單片機的 2個 IO口，方便簡單，在調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)液晶無法顯示出文字信息，只亮了背光，把一樣的程序燒到另外一個開發(fā)板上面，開發(fā)板上面的液晶正常顯示，驗證了是焊接的板子問題，再次將開發(fā)板上面的液晶換到焊接的板子上面，液晶也正常顯示，由此可見，就是液晶本身的問題。想起液晶有串行和并行兩種接口，咨詢了賣家之后才得知，這一塊液晶是并口接口的，想要換成串行接法，須將液 36 晶背面的一個電阻焊掉，焊掉該電阻之后，重新插上液晶，正常顯示。 調(diào)試完成、實物圖 在經(jīng)過各個部分的 硬件和軟件調(diào)試后，基本每個模塊電路和對應的程序都沒有問題后，整合軟件，燒寫到板子，上電，開始測試各個功能，正常使用，最終做出來的板子如圖所示： 圖 26 指紋識別系統(tǒng)硬件實物圖 37 本章小結(jié) 本章介紹了在本次設(shè)計的過程中，軟件代碼編寫和硬件調(diào)試過程中遇到的問題，并介紹是如何解決的，這也是本次設(shè)計中所學到的經(jīng)驗和體現(xiàn)自己動手能力一個很好的說明。 38 6 總結(jié) 指紋識別在目前看來，市場前景應該還算是比較不錯的，而且作為人體生物特征識別技術(shù)中，應該還是比較廣泛和技術(shù)比較成熟的，根據(jù)國際生物識別小組在 2021 年作出的一個不完全統(tǒng)計，目前市場上已經(jīng)有很多種針對人類的各個不同生理特征和行為的特征的應用。而指紋識別是應用最廣泛的。畢竟跟傳統(tǒng)的安全系統(tǒng)的認證方式比起來，生物特征識別技術(shù)具有的優(yōu)點還是非常明顯的 ，實用性、安全性、準確性。 本設(shè)計論文主要介紹了基于單片機的指紋識別系統(tǒng)的軟件和硬件為一體的一整套系統(tǒng)，主要用單片機來跟指紋識別模塊通過串口通信方式，加以液晶顯示和幾個外圍電路實現(xiàn)錄入指紋，清空指紋和識別指紋的功能，通過設(shè)計硬件電路，調(diào)試、焊接，和編寫單片機軟件程序，最后做出來的結(jié)果還是比較符合本文的設(shè)計目的，這樣整一個過程下來，對指紋的識別模式和原理有了更充分的認識和理解，但是仍然存在著不少的不足和缺點：比如對指紋具體的算法，指紋模塊系統(tǒng)的 DSP 圖像處理，畢竟在整個指紋識別系統(tǒng)中，指紋算法才是最為重要和關(guān) 鍵的，所以對于這方面做得還不算很好，還有很多可改進的地方，但是在這過程中，也需要硬件電路還有通信方式以及數(shù)據(jù)的處理這些，還是自己可以學的到的，也從這個實踐中更能夠跟理論知識結(jié)合起來。 39 參考文獻 [1]康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分 [M].（第四版） .北京 :高等教育出版社， 1999. [2]譚浩強 .C語言設(shè)計 [M].（第三版） .清華大學出版社 ,2021. [3]郭天祥 .新概念 51單片機 C語言教程 [M].電子工業(yè)出版社 ,2021. [4]謝自美 .電子線路設(shè)計?實驗?測試 [M].（第 三版） .武漢 :華中科技大學出版 社 ,2021. [6]謝立鋒 ,陳靈梟 .淺談指紋識別基本原理 [J].技術(shù)與市場 ,:4445 [7]郭小玲．模糊模式識別 [M]．長沙：國防科技大學出版社， 1993． [8]林國清，李見為，王崇文．指紋圖像預處理方法的研究 [J]．光電工程， 2021， 29(5)： 56— 58 [9]王業(yè)琳 ,寧新寶 ,尹義龍 .指紋圖像細化算法的研究 [J].南京大學學報 :自然科 學版 ,2021,39(4):469475 [10]樊昌信 曹麗娜 .通信原理 [M].（第六版） .北京 :國防工業(yè)出版 社 ,2021. [11]全國大學生電子設(shè)計競賽組委會編 .全國大學生電子設(shè)計競賽 [M].北京理工 大學出版社 ,1999. [12]郁有文 常健 程繼紅 .傳感器原理及工程應用 [M].(第二版 ).武漢：西安電子 科技大學出版社， 2021. [13]崔炳哲 .電子控制入門 [M].北京 :科學出版社 ,2021. [14]郁有文 常健 程繼紅 .傳感器原理及工程應用 [M].(第二版 ).武漢：西安電子 科技大學出版社， 2021. 40 致謝 時間不等人，一眨眼的功夫，幾個月就過去了 ，畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文也在此刻接近 尾聲，而這也意味著我的大學生活即將結(jié)束， 告別學校，走向社會?？粗烂娣胖漠厴I(yè)設(shè)計，心里還是挺欣慰的，畢 竟是自己辛辛苦苦的勞動成果，也是對大學生涯的一個交代，心里不得還是比較 開心高興的。在設(shè)計的過程中或多或少肯定遇到了不少的難題，設(shè)計到硬件部分 還有軟件部分，編寫程序，畫電路圖，動手焊接電路板，安裝調(diào)試。遇到的問題 不懂的都是自己先去查找資料，上網(wǎng)百度，上圖書館查閱，向身邊的同學，高年 級的師兄師姐請教，當然還有向指導老師請教，真的很感謝他們對我的幫助，毫 無保留，在這過程中，學到的東西還是很多的，畢竟平時學到的都 是一些最基本的理論知識，實際動手做實驗還 是比較少的，最后在自己和同學們的幫助下還是 很驚喜的完成了屬于我自己的畢業(yè)設(shè)計和論文撰寫。在這次的設(shè)計過程中，從最 初對單片機的各種理論知識的簡單了解， C語言程序的看不懂，焊接電路的無法上手，各 種各樣的問題克服，體會到真正動手去實際的意義，以前總是死記硬背 的去記各種知識，但是在實際應用中還是比較少的，在實際中去找問題，解決問 題，更為實際。而在本次畢設(shè)中，也讓我懂得了一個道理，凡事都要有耐心，要 善于運用學到的知識來驗證問題，有問題肯定是正常的，但是在遇到問題時如何 去克服，如 何去解決那才是關(guān)鍵所在，要用盡自己所知去想，找資料，問同學， 問老師，不懂就問，才有可能去解決問題。 大學，就這樣臨近尾聲了，而我也即將離開這 個學校，離開我的同學們，離開我敬愛的老師們，心里難免有一種舍不得的 情結(jié)，這是正常的，但是換一個角度去看，或許這對我們來說都是必須要經(jīng)歷的 ，說明我們長大了，總要自己去生活，自己去面對各種各樣的難題的一天，而我 也會在未來的人生中記住這一段友情，師生情。在這里，再次對在此次設(shè)計中給 予我援助之手的同學們和老師們，說一聲，謝謝，真的很感謝你們。也希望你們 在未來生活中越來越好。