【正文】 但是仍然存在弊端：對(duì)具體的指紋算法實(shí)現(xiàn)我們是不知道，而指紋算法是指紋識(shí)別的關(guān)鍵，所以這方面還做得不足。原因是采集設(shè)備多式多樣，造成圖像質(zhì)量也是千差萬(wàn)別，采集時(shí)手指的皮膚狀況也難以保證，這就對(duì)指紋算法提出很好的要求。測(cè)其兩端電壓為 伏，經(jīng)仔細(xì)嘗試和分析，得出的結(jié)論是兩端電壓不夠，解決辦法是把封面器到電源的電阻去掉，用導(dǎo)線代替，改了之后，蜂鳴器可以使用。（3）液晶只有背光沒(méi)有顯示單片機(jī)上電之后，寫入液晶測(cè)試程序，發(fā)現(xiàn)液晶只有背光沒(méi)有顯示。解決的辦法是用焊錫拖一層錫使其導(dǎo)通。（1）電路不通由于在制作電路板的時(shí)候腐蝕的時(shí)候腐蝕不均勻，造成板子上有一部分腐蝕的較為厲害出現(xiàn)斷線的情況。 的折線布線，不可使用 90186。在條件允許的范圍內(nèi)，盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號(hào)線。高電壓、大電流信號(hào)與小電流，低電壓的弱信號(hào)完全分開；模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)分開；高頻信號(hào)與低頻信號(hào)分開；高頻元器件的間隔要充分。其主電路見(jiàn)附錄。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器將 TTL/CMOS 輸入電平轉(zhuǎn)換為 EIA/TIA232E 電平。 串口電路這部分的電路主要是用于單片機(jī)和 PC 機(jī)通信，由于電腦串口出來(lái)的是RS232 電平，而單片機(jī)采用的是 TTL 邏輯電平，如果直接相連，電平不匹配無(wú)法完成通信故需要一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路：24圖 16 串口電路在設(shè)計(jì)單片機(jī)和 PC 機(jī)的硬件電路時(shí)，使用 MAX232 芯片實(shí)現(xiàn) TTL 電平和PC 機(jī) RS232 電平的轉(zhuǎn)換，使用該芯片使電路外圍電路簡(jiǎn)單，工作可靠。 液晶顯示驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)前面介紹的液晶 12864，設(shè)計(jì)出液晶驅(qū)動(dòng)電路如圖所示，其中 V0 端口23是亮度調(diào)節(jié)，由于液晶的該管腳被損壞所以該管腳就懸空處理。所以當(dāng)按鍵 S1 按下時(shí)單片機(jī)復(fù)位。單片的最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指利用單片自身的資源，用最少的輔助元件組成一個(gè)可以工作的系統(tǒng)。 硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)圖和方案三的設(shè)計(jì)思路，指紋識(shí)別系統(tǒng)采用 STC12C5A60S2 作為主控芯片，F(xiàn)M—180 指紋模塊，配合其他外電路，其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 10 所示： 圖 10 指紋識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖工作過(guò)程：通過(guò)按鍵選擇 FM—180 工作狀態(tài)，有指紋錄入，指紋比對(duì)，清除指紋庫(kù)三種狀態(tài)分別對(duì)應(yīng) 3 個(gè)按鍵，系統(tǒng)上電后選擇工作模式；單片機(jī)則發(fā)出對(duì)應(yīng)的指21令給 FM—180，F(xiàn)M—180 接收到對(duì)應(yīng)的指令后進(jìn)行相應(yīng)的操作，然后把操作提示或者操作的結(jié)果返給單片機(jī)做出顯示，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出相應(yīng)的不同的聲音給予提醒。由于 RS232C 發(fā)送端與接收端之間的信號(hào)傳遞采用多芯信號(hào)線，而多芯信號(hào)線的總負(fù)載電容不能超過(guò)2500PF，所以 RS232C 的信號(hào)傳輸距離為十幾米。也可采用 MAX232 芯片實(shí)現(xiàn)兩對(duì) TTL/CMOS 電平與 RS232C 電平的轉(zhuǎn)換。從而使 RS232C 串行通訊協(xié)議僅需 3 根線便可在兩個(gè)數(shù)字設(shè)備之間全雙工的傳送數(shù)據(jù)。這里 FM180 和單片的通訊方式是異步串行通信模式。同步通信時(shí)要建立發(fā)送方時(shí)鐘對(duì)接收方時(shí)鐘的直接控制，使雙方達(dá)到完全同步。并行通信控制簡(jiǎn)單、傳輸速度快；由于傳輸線較多，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本高且接收方的各位同時(shí)接收存在困難。通過(guò)比較上述三種方案，綜合考慮各方面因素，我們選擇方案三，選擇其原因是其原理簡(jiǎn)單，能方便的實(shí)現(xiàn)，性價(jià)比高。工作過(guò)程：手指按在模塊上時(shí)，單片機(jī)發(fā)送采集指令，指紋就采集到模塊內(nèi)并存儲(chǔ)起來(lái)，接下來(lái)單片就發(fā)送提取指紋特征指令給模塊，由于識(shí)別模塊內(nèi)嵌 DSP，所以大大提高了數(shù)據(jù)處理的能力，經(jīng)過(guò)特征碼處理的模板就可以存儲(chǔ)、比對(duì)、刪除等功能操作。（3）方案三指紋采集部分是用的是 FM—180 指紋識(shí)別模塊。通過(guò)理論計(jì)算如果采用 51 單片機(jī)就僅采集一個(gè)指紋就需要耗時(shí) 8 秒左右，過(guò)程必須保證手指在傳感器不能移動(dòng)。解決辦法是選用 3 片單片組成主從機(jī)，其中主機(jī)片負(fù)責(zé)采集和傳輸，從機(jī) 1 負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和處理指紋，從機(jī) 2 負(fù)責(zé)存儲(chǔ)處理后的數(shù)據(jù)。它具有 500DPI 的分辨率，能進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換。（2）方案二指紋采集的部分是選用富士通的電容式傳感器 FPS200。我們?cè)诰W(wǎng)上找關(guān)于該采集頭的資料，但是由于該考勤機(jī)出產(chǎn)很久，沒(méi)能找到很詳細(xì)的資料不能確定每根信號(hào)線的作用。圖 8 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 方案設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖，結(jié)合功能要求和手上現(xiàn)有的材料器件，提出了關(guān)于三種實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的設(shè)計(jì)方案，下面將一一為大家介紹。其結(jié)構(gòu)框圖如圖 8 所示，系統(tǒng)中的 MCU 采用增強(qiáng)型 51 單片機(jī)，它是整個(gè)部件的控制核心。16該系統(tǒng)的控制核心是 51 系列單片機(jī) STC12C5A60S2，通過(guò)與 DSP 比較，雖然在數(shù)據(jù)處理方面的能力和存儲(chǔ)容量上不及 DSP，但是 51 系列單片機(jī)的性價(jià)比高，另外就是它的功耗低，在空閑狀態(tài)時(shí)可以通過(guò)軟件設(shè)置成省電模式。*注釋 2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場(chǎng)合可將該端懸空?？娠@示 84 行 1616 點(diǎn)陣的漢字。 12864 液晶顯示器介紹12864 液晶顯示器，具有 4 位/8 位并行、2 線或 3 線串行多種接口方式。注意寫記事本某一頁(yè)的時(shí)候，該頁(yè) 32 字節(jié)的內(nèi)容被整體寫入，原來(lái)的內(nèi)容被覆蓋。 （顏色：白） 4 GND — 信號(hào)地。模塊與用戶設(shè)備的串行通訊時(shí)，接口 J1 引腳定義如下：FM180 引腳功能表表 3 引腳功能引腳號(hào) 名稱 類型 功能描述 1 VCC IN 電源正輸入端（顏色：紅） 2 TXD OUT 串行數(shù)據(jù)輸出?！?使用方便13可直接連在 PC 的 USB 口上使用，無(wú)需任何其它轉(zhuǎn)接設(shè)備?！?算法性能優(yōu)異FM180 指紋識(shí)別設(shè)備算法根據(jù)光學(xué)頭成像原理另行設(shè)計(jì)。STC12C5A60S2 單片機(jī)包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需要的所有單元模塊，可稱得上一個(gè)片上系統(tǒng)。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路，2 路 PWM，8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換，針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。②指紋圖像存在平移和旋轉(zhuǎn)，需要尋找參考依據(jù)以便特征對(duì)齊。細(xì)節(jié)特征匹配充分利用了指紋在細(xì)節(jié)點(diǎn)上的差異，因此簡(jiǎn)單準(zhǔn)確得到了廣泛的應(yīng)用。從二值圖像上提?。涸诙祱D像上從上到下，從左到右逆時(shí)針檢測(cè)像素變化以追蹤脊線位置，當(dāng)像素之間的角度變化大于閥值時(shí)則認(rèn)為遇到了端點(diǎn)或者分叉點(diǎn)。全局特征表述了指紋紋線的走向，主要表現(xiàn)在奇異點(diǎn)，就是紋線方向變化較大的點(diǎn)，就是三角點(diǎn)和核心點(diǎn)，他們比起細(xì)節(jié)特征更加穩(wěn)定可靠，是指紋特征匹配和指紋分類的重要依據(jù)。二值化：就是把原始的灰度圖像轉(zhuǎn)化成只有黑白兩種顏色的圖像，目前二值化的方法有兩種：固定門限和動(dòng)態(tài)門限。普通的濾波方法如低通濾波、邊緣增強(qiáng)等對(duì)噪聲的濾除效果不是很好。下表是各種取像設(shè)備的性能比較：取像設(shè)備比較表比較項(xiàng)目 光學(xué)取像設(shè)備 電容時(shí)傳感器 超聲波掃描體積 大 小 中耐用性 非常耐用 容易損壞 一般 成像能力 干手指差，但汗多的和稍脹的手指成像模糊干手指好，但汗多的和稍脹的手指不能成像 較好耗電 較多 較少 較多成本 低 低 很高表1 各種指紋采集設(shè)備比較 圖像處理在指紋采集的過(guò)程中，不可能避免噪聲的影響，圖像中的斷點(diǎn)，叉連很容易受到噪聲的干擾，從而影響指紋特征信息的提取。當(dāng)手指放在它上面時(shí)構(gòu)成了電容傳感器的另一面，由于指紋凹凸距離半導(dǎo)體不同而造成電容值不同，把電容值轉(zhuǎn)化為電壓值并記錄下來(lái)就能得到指紋的灰度圖像。當(dāng)光線照在玻璃表面時(shí)，由于玻璃表面壓有指紋，射到紋路凹的部分光線發(fā)生全反射，反射光線由CCD獲得；而射到紋路凸的光線不發(fā)生全反射，由于脊和玻璃表面接觸就吸收或者散射到其他地方，這樣在CCD上就形成了指紋圖像。 圖像輸入設(shè)備是指紋識(shí)別系統(tǒng)的先導(dǎo)硬件，它具有圖像輸入和數(shù)字化雙重功能。這些數(shù)據(jù)通常稱為模板。首先通過(guò)指紋采集設(shè)備采集到人的指紋圖像，并對(duì)原始的圖像進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，是指紋圖像的特征信息更清晰明顯。 如圖3 圖3 基本紋路圖案 自動(dòng)指紋識(shí)別原理指紋是手指末端皮膚上的凹凸不平的紋路，這些紋路的存在不僅增加皮膚表面的摩擦力，使我們能夠拿起物品，而且指紋本身蘊(yùn)含大量信息。(v)短紋：一條較短但不至于成為一點(diǎn)的紋路。局部特征包括：(i)端點(diǎn)：一條紋路在此終結(jié)。 （iv）三角點(diǎn)： 三角點(diǎn)是指紋圖像中三角形紋路區(qū)域的中心點(diǎn)，離該點(diǎn)最近的三條指紋紋線構(gòu)成一個(gè)近似等邊三角形，三角點(diǎn)提供了指紋紋路計(jì)數(shù)和跟蹤的起始位置。（7）中心點(diǎn)： 指紋中心點(diǎn)定義為最內(nèi)層弧狀脊線的上頂點(diǎn)，當(dāng)最內(nèi)層脊線的上凸出的部出現(xiàn)分枝點(diǎn)時(shí)，將分枝點(diǎn)定義為中心點(diǎn)；當(dāng)最內(nèi)層脊線不是弧狀而是一條線時(shí)，則脊線的上端點(diǎn)定義為中心點(diǎn)；當(dāng)這種脊線不是一條，而是多條時(shí)，定義為最左邊一條脊線的上端點(diǎn)為中心點(diǎn)。（4）谷線： 兩個(gè)脊線之間低陷的部分。如果指紋留在紙張、卡片、皮革、木頭等吸水性物品的表面，必須經(jīng)過(guò)化學(xué)處理才能在化驗(yàn)室顯形。潛伏指紋往往是手指先接觸到油脂、汗液或塵埃后，再接觸到干凈的表面而留下，雖然肉眼無(wú)法看到這些指紋，但是經(jīng)過(guò)特別的方法及使用一些特別的化學(xué)試劑加以處理，即能顯現(xiàn)出這些潛伏的指紋。指紋能使手在接觸物件時(shí)增加摩擦力，從而更容易發(fā)力及抓緊物件。是皮下組織對(duì)指肚表皮頂壓的方向不同造就了這不同的類型。 第 2 章 指紋識(shí)別基本原理 指紋學(xué)的基本知識(shí) 指紋的形成在皮膚發(fā)育過(guò)程中，雖然表皮、真皮，以及基質(zhì)層都在共同成長(zhǎng)，但柔軟的皮下組織長(zhǎng)得比相對(duì)堅(jiān)硬的表皮快，因此會(huì)對(duì)表皮產(chǎn)生源源不斷的上頂壓力，迫使長(zhǎng)得較慢的表皮向內(nèi)層組織收縮塌陷，逐漸變彎打皺，以減輕皮下組織施加給它的壓力。第二章：對(duì)研究對(duì)象—指紋進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，然后說(shuō)明了自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)的原理。3并且各個(gè)自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)在測(cè)試時(shí)使用的數(shù)據(jù)庫(kù)在容量、指紋質(zhì)量方面各不相同，測(cè)試方案也差別較大，所以各系統(tǒng)間的可比性差。 指紋識(shí)別研究現(xiàn)狀我國(guó)在研制指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)方面起步較晚，直到80年代初才開始進(jìn)行，近幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)和人員在對(duì)指紋識(shí)別的各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行研究；越來(lái)越多的公司從事指紋身份鑒別產(chǎn)品的開發(fā)和銷售。因此，指紋識(shí)別成為最流行、最方便、最可靠的身份認(rèn)證方式，己經(jīng)在社會(huì)生活的諸多方面得到廣泛應(yīng)用。90年代后期，低價(jià)位取像設(shè)備的引入及其飛速發(fā)展，可靠的比對(duì)算法的發(fā)現(xiàn)為個(gè)人身份識(shí)別應(yīng)用的增長(zhǎng)提供了舞臺(tái)。圖1 指紋19世紀(jì)初，科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)指紋的兩個(gè)重要特征，一是兩個(gè)不同手指的指紋紋脊不同，二是指紋紋脊的樣式終生不變性 [1]。視網(wǎng)膜識(shí)別的優(yōu)點(diǎn)就在于它是一種極其固定的生物特征，不可能受到磨損，老化等影響，因?yàn)橐暰W(wǎng)膜是不可見(jiàn)的，故而不會(huì)被偽造。虹膜識(shí)別 虹膜是位于人眼表面黑色瞳孔和白色鞏膜之間的圓環(huán)狀區(qū)域，在紅外光下呈現(xiàn)出豐富的紋理信息，如斑點(diǎn)、條紋、細(xì)絲、冠狀、隱窩等細(xì)節(jié)特征。 　　手掌幾何學(xué)識(shí)別 　　手掌幾何學(xué)識(shí)別就是通過(guò)測(cè)量使用者的手掌和手指的物理特征來(lái)進(jìn)行識(shí)別，高級(jí)的產(chǎn)品還可以識(shí)別三維圖像。紋1線有規(guī)律的排列形成不同的紋型。由于人體特征具有人所固有的不可復(fù)制的唯一性，這一生物密鑰無(wú)法復(fù)制，失竊或被遺忘，利用生物識(shí)別技術(shù)進(jìn)行身份認(rèn)定，安全、可靠、準(zhǔn)確。所以了解指紋識(shí)原理，懂得如何設(shè)計(jì)指紋識(shí)別系統(tǒng)顯得很有必要。②唯一性， 人與人之間的指紋是不同，可以作為身份的識(shí)別。社會(huì)的進(jìn)步，促使傳統(tǒng)的安全系統(tǒng)越來(lái)越脆弱。關(guān)鍵詞：指紋識(shí)別 STC12C5A60S2 FM—180 硬件1Design being based on Singlechip Fingerprint Identification System （hardware）AbstractWith the rapid development of science and technology, the safety of traditional security system bee more and more weak and the automatic fingerprint recognition technology is superior in confidentiality and error rate. Therefore the automatic fingerprint recognition technology has been widely applied to those kinds of area where need identification .This article i