【正文】 首先按上 述方法設(shè)置晶振，編譯程序，執(zhí)行 31 “開始 /停止調(diào)試”，打開軟件工具欄外圍設(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 然后單步運行程序，第一次運行到 while(TI==0)語句時，可看到窗口 SBUF一欄中數(shù)據(jù)由 0x00 變?yōu)?0xF5，即表示此時發(fā)送了 8 字節(jié)數(shù)據(jù)中的第一字節(jié)。 但是 很多仿真器不能做到完全硬件仿真，因而會造成仿真時正常，而實際運行時出現(xiàn)錯誤的情況；也 有仿真不能通過，但實際運行正常的情況。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)點得到了眾多編程愛好者的青睞而被廣泛使用 。 SPM 指令以一次一個字的方式將數(shù)據(jù)寫入臨時頁緩沖器。當(dāng)單片機(jī)檢測到發(fā)送緩存有數(shù)據(jù)時，開始向 DSP 發(fā)送數(shù)據(jù)， DSP 收到命令后，進(jìn)行相應(yīng)操作響開始 選擇最右邊的 LED 送位選碼 延時 段碼 緩沖區(qū)下移一位 LED 左移一位 是否到最后一位 N Y 送段碼 結(jié)束 29 應(yīng)，隨后向單片機(jī)返回各種結(jié)果的應(yīng)答。 注：相應(yīng)的點亮熄滅指令已經(jīng)包含在對應(yīng)的功能子程序當(dāng)中。 程序流程如圖 16 所示： 圖 16 刪除所有用戶流程圖 程序設(shè)計見附錄 F。 鍵 3 用于刪除指定用戶，首先以鍵 6 和鍵 7 上下調(diào)節(jié)以選定要操作的用戶，然后通過按鍵 3 確認(rèn)操作，并發(fā)送刪除當(dāng)前選定用戶指令。第一次和第二次采集失敗均返回失敗響應(yīng)，其余應(yīng)答信號包括用戶已存在應(yīng)答以及超時應(yīng)答。按下鍵 1 后，休眠指示燈點亮。 注： T0 為采集 /處理一幅圖像所需的時間，一般為 。 . 主要 通訊協(xié)議命令說明 (1) 添加指紋（命令 /應(yīng)答均為 8 字節(jié)） 為確保有效性，用戶必須錄入 3 次指紋，主機(jī)須向 DSP 模塊發(fā)送 3 次命令 。 5501 同樣支持 C55X DSP 的 庫文件 ， 該庫包括 50 多個基礎(chǔ)內(nèi)核（ FIR 濾波器， IIR 濾波器， FFT 運算，以及各種數(shù)學(xué)函數(shù)）以及芯片和電路板支持庫 。 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。 TMS20VC5501 具有先進(jìn)的多總線架構(gòu)，包括 1 程序存儲器總線， 3 獨立數(shù)據(jù)讀總線和 2 數(shù)據(jù)寫總線，以及額外的為外設(shè)和 DMA 活動準(zhǔn)備的專用總線 。 圖 12 下載口模塊 17 . 指紋模塊 . TFSM51 指紋識別模塊 TFSM51 指紋開發(fā)模塊是深圳市十指科技有限公司最新推出的，以 TI 公司的 TMS320VC5501 高速 DSP 處理器為核心，結(jié)合具有公司自主知識產(chǎn)權(quán)的商用指紋算法，光學(xué)指紋傳感器，具有指紋錄入、圖像處理、特征值提取、模板生成、模板儲存、指紋比對和搜 索等功能的智能型模塊，并提供 UART 接口和通訊協(xié)議，方便進(jìn)行二次開發(fā)應(yīng)用 。 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，實現(xiàn)編程實際應(yīng)用。 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 LED 的顯示原理完全相同，在段控線和位控線都串接一個電阻，以提高其輸出功率，在這里采用 220 歐母電阻。非編碼鍵盤僅提供按鍵開關(guān)工作狀態(tài)，其鍵碼由軟件確定，這種鍵盤鍵數(shù)較少，硬件簡單，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)使用的鍵盤分為獨立式和矩陣式兩種。按其結(jié)構(gòu)形式可分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤。 圖 7 電源模塊電路 . 時鐘模塊 時鐘電路用來產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時鐘信號，單片機(jī)本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴(yán)格地按時序進(jìn)行工作。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。該位置位后，只有一條 MOVX和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。 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 /計數(shù)器 0) T1(定時 /計數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存 編程和程序校驗的控制信號。對 P3 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在這種應(yīng)用中， P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。 端口引腳第二功能： T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） 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 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。 P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。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。然后，根據(jù)所得的數(shù)據(jù)對其它接口器件，如顯示屏、蜂鳴器、指示燈進(jìn)行響應(yīng)操作。綜合考慮系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性要求，以保證所設(shè)計的系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的要求。 (4) 操作顯示。圖像采集完成后，與庫中已存在指紋進(jìn)行對比，與所有有權(quán)限用戶信息對比后，若無相符信息即提示報警。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)。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。它利用脊線上的端點和分叉點這兩種關(guān)鍵點來鑒定指紋。指紋匹配是自動指紋識別的最后一步，也是非常關(guān)鍵的一步。 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，實驗表明一幅質(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)生多達(dá)一兩萬個細(xì)節(jié)特征點，其中包含了大量的偽特征點，這些偽特征點的存在，不但使匹配的速度大大降低，還使指紋識別性能急劇下降，造成識別系統(tǒng)的拒真率和誤識率的上升，因此在進(jìn)行指紋匹配之前，應(yīng)對細(xì)節(jié)特征進(jìn)行驗證，盡可能將偽特征點去除，同時保留真特征點。提取出的特征點還必須經(jīng)過偽特征點的去除，盡可能地去除掉由于二值化、細(xì)化處理等過程引入的偽特征點。 Galton 提出的指紋細(xì)節(jié)點是人工指紋匹配中最常用的特征。 對于特征點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。一般說來，這種特征應(yīng)有以下性質(zhì)： (1) 單一性：要求這種特征能夠充分體現(xiàn)指紋的唯一性。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)化運算的速度。模板分為保留模板和消除模板，消除模板就是根據(jù)條件判定這點去除作為背景的模板；保留模板則是根據(jù)條件判 定這點保留作為前景的模板。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)果依賴于對像素處理的先后順序，因而像素點的消除或保留不可預(yù)測。 (5) 細(xì)化性：骨架紋線的寬度為 1 個像素，即單像素寬。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。獲取一個圖像骨架的過程通常稱為對圖像“細(xì)化”的過程。這種修改是為了使圖像連續(xù)圓滑。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（非背景指紋紋線時）， Icc 值為 0，像素值置為 0。 灰度圖二值化的基本思路是選取適當(dāng)?shù)幕叶乳撝?，將灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像?；叶葓D像二值化是將灰度圖變換為只有黑和白兩種灰度的圖像。 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。歸一化的目的是把不同原圖像的對比度和灰度調(diào)整到一個固定的級別上，為后續(xù)處理提供一個較為統(tǒng)一的圖像規(guī)格。 然后，計算出每一塊的均值和方差。 . 均值方差法 在圖像分割概述中，已經(jīng)提到基于塊特征的指紋圖像分割。一般來說，常見的方向場的計算分為掩模法和公式法兩大類。這里主要分析基于塊特征的圖像分割。指紋分割的最基本的依據(jù)是圖像某些特征和特征集合。 . 系統(tǒng)概述 本 系統(tǒng) 主要 由 指紋識別模塊 、 單片機(jī)、電源、復(fù)位電路、時鐘電路、指示燈、按鍵和數(shù)碼顯示管等 構(gòu)成，在無需上位機(jī)參與管理的情況下， 構(gòu)成 具有指紋錄入、指紋對比、搜索和 管理 等功能的智能型模塊。另外，一些公司和機(jī)構(gòu)結(jié)合社會應(yīng)用的實際需求，開發(fā)了各種類型的具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的嵌入式指紋識別模塊、指紋應(yīng)用系統(tǒng)軟件等，用戶反映良好。 指紋采集 指紋庫 輸出結(jié)果 指紋匹配 預(yù)處理 （極值濾波、一次平滑、銳化、二次平滑） 生成指紋圖像 二值化 細(xì)化 提取特征值 3 大多數(shù)基于特征的識別算法專注于脊線上的末梢點和分叉點，該方法根據(jù)各個特征點的位置和方向來表示和區(qū)分指紋，從而使指紋識別問題轉(zhuǎn)化為判斷兩個特征點集間的最大相似度 (最大重合度 )的問題。指紋特征的復(fù)雜度足以提供用于鑒別的足夠特征。 . 指紋識別技術(shù)發(fā)展現(xiàn) 狀 指紋識別算法的研究方向主要分為：基于圖像的識別算法和基于特征的識別算法。 圖 1 指紋識別流程圖 指紋匹配算法的性能主要取決于所提取到的特征點的數(shù)目、位置和相互關(guān)系的可靠性。因此，指紋識別技術(shù)的應(yīng)用范圍極廣。這就需要研究指紋識別環(huán)節(jié)中若干問題，以助問題的解決。 (3) 終生不變性，即指紋的圖案永遠(yuǎn)不會改變，從人的出現(xiàn)到死后的分解為止（除非指紋受到傷害）。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重要性質(zhì)： (1) 廣泛性，指每一個正常的人都有指紋。 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，保險柜鑰匙等；在網(wǎng)絡(luò)化的社會中，每個人都擁有大量的認(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，隨著社會的發(fā)展，其安全性越來越脆弱。 關(guān)鍵詞： 生物識別技術(shù)；指紋識別；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 has their own special features, with the characteristics of itself to verify identity has a unique advantage. Automatic fingerprint identification technology has been 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 hardware circuit de