【正文】 }//權(quán)限設(shè)置void FINGER_AUTHORITY(){ Finger_CMD_Data[4]=Finger_CMD_Data[4]+1。 UserID_Low = Finger_CMD_Data[3]。 FINGER_Receive()。 Finger_CMD_Data[6]=CALCULATE_CHK(Finger_CMD_Data)。 Finger_CMD_Data[4]=0x00。 Finger_CMD_Data[2]=0x00。 FINGER_Send()。 Finger_CMD_Data[5]=0x00。 Finger_CMD_Data[3]=0x00。 Finger_CMD_Data[1]=0x2C。 } return Temp_CHK。CHK_Counter5。 uint CHK_Counter=0。他們在我寫作期間都給予了我莫大的支持和鼓勵。我還要感謝我的父母，給予我生命并竭盡全力給予了我接受教育的機(jī)會。在論文的撰寫和資料搜集期間，前人的資料對我提供了莫大的幫助，這里感謝設(shè)計中被我引用或參考的論著的作者。很慶幸這些年來我遇到了許多恩師益友，無論在學(xué)習(xí)上、生活上都給予了我無私的幫助和熱心的照顧。吳老師一絲不茍的作風(fēng)，踏實的精神，嚴(yán)謹(jǐn)求實和熱情寬容的態(tài)度讓我時刻想著要盡快完成自己的論文以早日完成學(xué)業(yè)。吳老師多次開會討論研究進(jìn)程，幫助我開拓研究思路，精心點撥。從論文的選題、資料的收集到論文的撰寫編排，整個過程中，我得到了很多人的幫助。參考文獻(xiàn)[1] 王崇文，李見為，周宏文，指紋識別系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］. 北京，2001，21(12)：23~25Wang Congwen, Li Jianwei, Zhou Hongwen. Fingerprint Identification System Design and Implementation［J］.Beijing, 2001, 21(12)：23~25 (in Chinese)[2] B Moayer and K S Fu. An application of stochastic languages to finger pattern recognition[J]. Pattern recognition,1976,12:173~179[3] 謝立鋒，陳靈梟，淺談指紋識別基本原理[J]. 北京：技術(shù)與市場，2008，1：44~45Xie Lifeng, Chen Lingxiao. The Fingerprint Identification on the Basic Principle［J］.Beijing: Technology amp。本文由于時間上的限制，在指紋識別系統(tǒng)的用戶管理功能上沒有進(jìn)行更深入的開發(fā)，是一個缺憾。如何實現(xiàn)串口通信，以及怎樣運(yùn)用軟件進(jìn)行仿真。包括添加用戶，刪除指定用戶，刪除所有用戶，認(rèn)證用戶，管理用戶權(quán)限等功能的工作原理。分析如何對采集到的圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括圖像的規(guī)格化，圖像分割，圖像二值化，圖像增強(qiáng)，圖像細(xì)化以及特征值的提取。本文針對以TI公司TMS320VC5501 高速 DSP 處理器為核心的TFSM51 指紋開發(fā)模塊，設(shè)計了基于AT89S52單片機(jī)的指紋識別系統(tǒng)。執(zhí)行單步操作后，可得到波形圖和虛擬終端界面顯示數(shù)據(jù)分別如圖33和圖34所示：圖 33 發(fā)送1：N用戶比對指令仿真波形圖圖 34 發(fā)送1：N用戶比對指令虛擬終端顯示數(shù)據(jù)執(zhí)行添加用戶指令，返回成功應(yīng)答時，完整的應(yīng)答數(shù)據(jù)是0xF5, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0xF5，可得到虛擬終端界面顯示數(shù)據(jù)如圖35所示：圖 35 執(zhí)行添加用戶指令時返回的成功應(yīng)答執(zhí)行添加用戶指令，返回失敗應(yīng)答時，完整的應(yīng)答數(shù)據(jù)是0xF5, 0x01, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0xF5，可得到虛擬終端界面顯示數(shù)據(jù)如圖36所示：圖 36 執(zhí)行添加用戶指令時返回的失敗應(yīng)答執(zhí)行添加用戶指令，返回用戶存儲已滿應(yīng)答時，完整的應(yīng)答數(shù)據(jù)是0xF5, 0x01, 0x00, 0x00, 0x04, 0x00, 0x05, 0xF5，可得到虛擬終端界面顯示數(shù)據(jù)如圖37所示：圖 37 執(zhí)行添加用戶指令時返回的用戶存儲已滿應(yīng)答執(zhí)行添加用戶指令，返回用戶不存在應(yīng)答時，完整的應(yīng)答數(shù)據(jù)是0xF5, 0x01, 0x00, 0x00, 0x05, 0x00, 0x04, 0xF5，可得到虛擬終端界面顯示數(shù)據(jù)如圖38所示：圖 38 執(zhí)行添加用戶指令時返回的用戶不存在應(yīng)答執(zhí)行添加用戶指令，返回用戶已存在應(yīng)答時，完整的應(yīng)答數(shù)據(jù)是0xF5, 0x01, 0x00, 0x00, 0x07, 0x00, 0x06, 0xF5，可得到虛擬終端界面顯示數(shù)據(jù)如圖39所示：圖 39 執(zhí)行添加用戶指令時返回的用戶已存在應(yīng)答執(zhí)行添加用戶指令，返回超時應(yīng)答時，完整的應(yīng)答數(shù)據(jù)是0xF5, 0x01, 0x00, 0x00, 0x08, 0x00, 0x09, 0xF5，可得到虛擬終端界面顯示數(shù)據(jù)如圖40所示：圖 40 執(zhí)行添加用戶指令時返回的超時應(yīng)答仿真結(jié)果和預(yù)期一致。執(zhí)行單步操作后，可得到波形圖和虛擬終端界面顯示數(shù)據(jù)分別如圖29和圖30所示：圖 29 發(fā)送刪除指定用戶（02號）指令仿真波形圖圖 30 發(fā)送刪除指定用戶（02號）指令虛擬終端顯示數(shù)據(jù)發(fā)送刪除所有用戶指令時，完整的命令數(shù)據(jù)應(yīng)該是：0xF5, 0x05, 0x00, 0x05, 0x00, 0x00, 0x05, 0xF5。仿真電路如下：圖 24 Proteus仿真電路圖執(zhí)行單步操作后，可得到波形圖和虛擬終端界面顯示數(shù)據(jù)分別如圖25和圖26所示：圖 25 發(fā)送添加01號用戶指令仿真波形圖圖 26 發(fā)送添加01號用戶指令虛擬終端顯示數(shù)據(jù)發(fā)送休眠指令時，完整的命令數(shù)據(jù)應(yīng)該是：0xF5, 0x2C, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x2C, 0xF5。圖 23 程序單步執(zhí)行調(diào)試為便于操作和觀測，在Proteus中進(jìn)行軟件仿真。首先按上述方法設(shè)置晶振，編譯程序，執(zhí)行“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(yùn)行程序，第一次運(yùn)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)?xF5，即表示此時發(fā)送了8字節(jié)數(shù)據(jù)中的第一字節(jié)。利用Keil軟件可以仿真更多的單片機(jī)功能，使用這種方法，無需任何硬件仿真器，甚至都不需要用戶電路板，可以利用計算機(jī)的串口來模擬單片機(jī)的串口（這不同于很多軟件在仿真時使用的激勵文件方式，可以直接與其他串口進(jìn)行通信，更加方便、靈活）。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(yùn)行時出現(xiàn)錯誤的情況；也有仿真不能通過，但實際運(yùn)行正常的情況。傳統(tǒng)方式串口程序的調(diào)試，往往是利用專用的單片機(jī)硬件仿真器。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。通過電腦上的下載軟件將*.HEX文件傳輸?shù)経SB下載線板上的ATmega8芯片里，程序代碼在這里經(jīng)過處理后從固定的I/O管腳中輸出燒寫到單片機(jī)的Flash存儲器中。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。5. 調(diào)試. 單片機(jī)的程序下載程序存儲器的更新以頁的方式進(jìn)行。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)操作響應(yīng)，隨后向單片機(jī)返回各種結(jié)果的應(yīng)答。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NY送段碼結(jié)束程序流程如圖18所示：圖18 LED顯示流程圖程序設(shè)計見附錄F。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17所示：開始返回指示燈5亮，采集圖像比對按鍵5發(fā)送CMD=0x0C指令返回Q3= SUCCESS應(yīng)答顯示：ID+ACCE比對失敗若返回Q3= FAIL，顯示：FAIL若返回Q3=NOUSER，顯示：NOUS若返回Q3=TIMEOUT，顯示：OU操作失敗指示燈亮圖17 認(rèn)證用戶流程圖程序設(shè)計見附錄F。程序流程如圖16所示：開始返回指示燈4亮，刪除所有用戶按鍵4發(fā)送CMD=0X05指令返回Q3= SUCCESS應(yīng)答顯示：ALLD刪除失敗，返回Q3= FAIL應(yīng)答操作失敗指示燈亮圖16 刪除所有用戶流程圖程序設(shè)計見附錄F。刪除所有用戶時，以按鍵4執(zhí)行。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。此操作需要在添加用戶之前操作（因為協(xié)議未提供讀取用戶權(quán)限及修改命令），然后按下鍵2以確認(rèn)，隨后由指紋識別頭采集圖像。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。當(dāng)添加用戶信息時，通過按鍵2操作，添加指示燈點亮，單片機(jī)向DSP芯片發(fā)出命令，指紋傳感器獲取指紋圖像，其后DSP以固化程序執(zhí)行圖像處理相關(guān)計算并將處理后的值存入緩存區(qū)，若第一次添加成功，則指紋采集儀指示燈再次點亮，DSP合并處理兩次信息成功后，通過串口向單片機(jī)發(fā)送應(yīng)答信號，此時確認(rèn)指示燈點亮，表示此用戶信息添加成功。按下鍵1后，休眠指示燈點亮。表 13 按鍵功能按鍵12345678功能休眠添加用戶刪除指定用戶刪除所有用戶驗證用戶上翻下翻權(quán)限管理鍵掃流程圖如下：圖13 鍵掃流程圖開始IT0=1，選擇INT0為脈沖觸發(fā)觸發(fā)方式下降沿有效；EX0=1， EA=1KEY_value=0xff賦初始鍵值，關(guān)系統(tǒng)中斷讀取P1口狀態(tài)，給KEY_value，消抖，判斷是否有效等待按鍵釋放，消抖判按鍵，轉(zhuǎn)到相應(yīng)子程序返回NY程序設(shè)計見附錄F。注：T0 為采集/處理一幅圖像所需的時間，一般為 。(8) 設(shè)置/讀取指紋采集等待超時（命令/應(yīng)答均為 8 字節(jié)）表 12 設(shè)置/讀取指紋采集等待超時指令格式字節(jié)12345678命令0xF50x2E0Byte=0：新超時時間Byte=1:00：設(shè)置新的超時時間1：讀取當(dāng)前超時時間0CHK0xF5應(yīng)答0xF50x2E0當(dāng)前超時時間ACK_SUCCESSACK_FAIL0CHK0xF5說明：指紋等待超時時間（tout）范圍為 0255。. 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。RXDTXDTXRXAT89S52指紋模塊GNDGND指紋模塊與單片機(jī)接口框架如圖12所示：圖12 TMS320VC5501芯片與AT89S52單片機(jī)接口框圖4. 軟件系統(tǒng)設(shè)計. TFSM51指紋識別模塊指令系統(tǒng). 通信方式DSP 模塊作為從設(shè)備，由主設(shè)備發(fā)送相關(guān)命令對其進(jìn)行控制。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，F(xiàn)FT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。Studio IDE功能的代碼生成工具，包括一個C編譯器，模擬器，可視化鏈接，RTDX，XDS510仿真的設(shè)備驅(qū)動程序和評估模塊。5501由業(yè)界獲獎的eXpressDSP，Code Composer Studio的綜合開發(fā)環(huán)境（IDE），DSP / BIOS，德州儀器的算法標(biāo)準(zhǔn)提供支持。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。芯片提供2個乘法累加單元（MAC），每一個在一個指令周期內(nèi)可執(zhí)行1717bit的乘法運(yùn)算。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。它具有如下特性：l 最高時鐘頻率可達(dá)300MHz，；l 16K字節(jié)高速指令緩存；l 雙乘法器，速度可達(dá)每秒60億次乘法計算；l 1程序總線，3內(nèi)部數(shù)據(jù)/操作數(shù)讀總線，2內(nèi)部數(shù)據(jù)/操作數(shù)寫總線；l 16K16bit片上RAM，由4塊4K16位雙存取RAM（DARAM）組成；l 16K16bit 等候狀態(tài)片上ROM；l 8M16bit的最大尋址外部內(nèi)存空間；l 32位外部并行總線內(nèi)存支持外部存儲器接口（EMIF）與通用輸入/輸出（GPIO）功能和無縫接口；l 仿真/調(diào)試跟蹤功能，保存最后16程序計數(shù)值（PC）連續(xù)性和最后32其具有如下特點：(1) 體積小巧、成像清晰、手指感應(yīng)靈敏、識別速度快、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別，不需要用力按壓。最常用的編碼格式是異步起停格式，它使用一個起始比特后面緊跟7或8 個數(shù)據(jù)比特，然后是可選的奇偶校驗比特，最后是一或兩個停止比特。本次設(shè)計采用9芯針接口，其主要包括DCD(Data Carrier Detect)載波檢測引腳，RXD(Received Data)接收數(shù)據(jù)引腳，T