【正文】 數(shù)據(jù)顯示，每年由于證件或密碼遺失而造成的損失巨大。據(jù)國際生物認(rèn)證組織（ International Biometric Group）的預(yù)測，到 2020 年，整個生物認(rèn)證市場的總量將達(dá)到 46 億美元，并將保持每年 36％以上增長速度。 關(guān)鍵詞 ： 指紋識別；單片機(jī)；圖像處理 目 錄 緒 論 ............................................................. 2 一、指紋識別的概述 ..................................................... 3 （一）指紋識別的歷史 ................................................. 3 （二）指紋識別的發(fā)展前景 ............................................. 4 （三）指紋識別中的基本概念 ........................................... 5 二 、單片機(jī) MCS51 系統(tǒng) ................................................. 8 （一） MCS系列單片機(jī)簡介 .............................................. 8 （二） MCS51存儲器結(jié)構(gòu) .............................................. 10 （三） MCS51單片機(jī)的引腳功能 ........................................ 15 （四） MCS51單片機(jī)的中央處理器 ..................................... 19 三、指紋識別系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ............................................ 22 （一）指紋識別系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)概述 ...................................... 22 （二）指紋識別功能描述 .............................................. 22 （三）指紋識別系統(tǒng)工作原理及硬件特性 ................................ 24 四、指紋識別系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ............................................ 28 （一）識別指 紋的總體特征和局部特征 .................................. 28 （二）指紋識別系統(tǒng)的流程 ............................................ 29 （三）指紋識別系統(tǒng)串行口工作方式 .................................... 30 （四）單片機(jī)圖像處理設(shè)計 ............................................ 32 結(jié) 論 .............................................................. 35 參考文獻(xiàn) .............................................................. 36 致 謝 .............................................. 錯誤 !未定義書簽。隨著識別技術(shù)的不斷成熟和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種基于人體生理特征的身份識別系統(tǒng)如：指紋、手掌、聲音、視網(wǎng)膜、瞳孔和面紋等識別技術(shù)紛紛從實驗室中走出來。摘 要 隨著時代的發(fā)展，社會越來越需要高效、可靠的身份識別系統(tǒng)。傳統(tǒng)的個人身份鑒別手段如鑰匙、口令、密碼、身份證件，甚至 IC 卡等識別方式，由于它們具有可假冒、可偽造、可盜用、可破譯的弱點，已不能完全滿足現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)活動和社會安全防范的需要。目前，從實用的角度看，指紋識別技術(shù)是優(yōu)于其它生物識別技術(shù)的身份鑒別方法。 緒 論 進(jìn)入 21 世紀(jì)后，由于國際反恐、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等因素的推動，在全球范圍內(nèi)，指紋識別技術(shù)得到了更加廣泛的應(yīng)用，指紋識別市場進(jìn)入高速發(fā)展階段。 出現(xiàn)這種驚人的高速增長不是偶然的，比爾?蓋茨就曾做過這樣的斷言：生物識別技 術(shù)，利用人的生理特征，例如像指紋等來識別個人的身份，將成為今后幾年 IT 產(chǎn)業(yè)的重要革新。這是因為各種密碼被破解的概率越來越高，或者由于年齡的曾長記憶力隨之下降的原因?qū)е碌摹Ｅc現(xiàn)有的智能卡、身份證號碼和密碼的身份識別系統(tǒng)相比，指紋識別的性價比最高，也更適于應(yīng)用到大眾生活中。 一、指紋識別的概述 （一）指紋識別的歷史 利用人體特有的生物特征，如指紋、聲音、行為等進(jìn)行身份識別成為目前研究的熱點，并發(fā)展成為一種被稱為“生物檢測學(xué)”（ Biometrics）的專門學(xué)科，其相關(guān)的技術(shù)也被稱之為“生物特征識別技術(shù)”，而實現(xiàn)該項功能的計算機(jī)系統(tǒng)則被稱之為“生物識別系統(tǒng)”。中國也是世界公認(rèn)的指紋發(fā)源地之一。 公元 1823 年，珀金杰（ J. Purkinie）首次把指紋紋形分成了9 類。 公元 1880 年，福爾茨（ Henry Fauld）發(fā)表了指紋認(rèn)證的論文，第一次科學(xué)地提出了指紋的個體性和唯一性。 公元 1889 年，亨利（ E. R. Henry）在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，提出基于指紋細(xì)節(jié)特征識別（ MinutiaBased）的理論，并提出了用指紋識別來進(jìn)行確定罪犯身份的設(shè)想，從而奠定了現(xiàn)代指紋學(xué)的基礎(chǔ)。 公元 1892 年，英國的弗朗西斯 ?蓋爾頓（ Francis Galton）爵士對指紋進(jìn)行了廣泛的研究，寫了《 FingerPrint》一書，向世人介紹了用于單個指紋分類的細(xì)節(jié)特征，首次系統(tǒng)地闡述了指紋學(xué)。 隨著個人電腦的普及，人們在辦公及處理個人資料的過程中，越來越多地依賴電腦，因此電腦中的信息，如程序、文件和數(shù)據(jù)的保密也越來越重要。 （二）指紋識別的發(fā)展前景 指紋行業(yè)是一個新興的行業(yè)，本身具有很高的科技含量，相對利潤高發(fā)展前景廣闊。據(jù)不完全統(tǒng)計， 2020 年指紋類產(chǎn)品平均利潤率就已經(jīng)為 385%，指紋產(chǎn)品行業(yè)是各行業(yè)及投資者最好的選擇目標(biāo)。目前，國內(nèi)已經(jīng)有不少企業(yè)在參與指紋識別技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。指紋識別已經(jīng)與人們的生活休戚相關(guān)，指紋識別技術(shù)在全球范圍內(nèi)已經(jīng)徹底拉開了“指紋時代 ”的巨幕。盡管指紋只是人體皮膚的一小部分，但用于識別的數(shù)據(jù)量相當(dāng)大，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行比對也不是簡單的相等與不相等的問題，而是使用需要進(jìn)行大量運算的模糊匹配算法。另外，匹配算法可靠性也不斷提高，指紋識別技術(shù)已經(jīng)非常實用。這些紋路的存在增加了皮膚表面的摩擦力，使得我們能夠用手來抓起重物。依靠這種唯一性，我們就可以把一個人同他的指紋對應(yīng)起來，通過比較他的指紋和預(yù)先保存的指紋進(jìn)行比較，就可以驗證他的真實 身份。 指紋識別是成熟的生物識別 (Biometric)技術(shù)，由于人體的身體特征具有不可復(fù)制的特點，人們把目光轉(zhuǎn)向 了生物識別技術(shù)，希望可以籍此技術(shù)來應(yīng)付現(xiàn)行系統(tǒng)安全所面臨的的挑戰(zhàn)。研究和經(jīng)驗表明，人的指紋、掌紋、面孔、發(fā)音、虹膜、視網(wǎng)膜、骨架等都具有唯一性和穩(wěn)定性的特征，即每個人的這些特征都與別人不同、且終生不變，因此就可以據(jù)此識別出人的身份。 指紋識別技術(shù)可以分為兩類，即驗證 (Verification)和辨識(Identification)。作為驗證的前提條件，他或她的指紋必須在指紋庫中已經(jīng)注冊。隨后在比對現(xiàn)場，先驗證其標(biāo)識，然后，利用系統(tǒng)的指紋與現(xiàn)場采集的指紋比對來證明其標(biāo)識是合法的。這也叫“一對多匹配（ onetomany matching）”。例如驗證系 統(tǒng)一般只考慮對完整的指紋進(jìn)行比對，而辨識系統(tǒng)要考慮殘紋的比對；驗證系統(tǒng)對比對算法的速度要求不如辨識系統(tǒng)高，但更強(qiáng)調(diào)易用性；另外在辨識系統(tǒng)中，一般要使用分類技術(shù)來加快查詢的速度。一對幾個匹配主要應(yīng)用于只有“幾個 (few)”用戶的系統(tǒng)中，“幾個”所包含的數(shù)目一般為 5～20 人。 （四）課題內(nèi)容與意義 指紋識別技術(shù)相對于其他識別方法有許多獨到之處，具有很高的實用性和可行性。這是由于指紋是獨一無二的，兩人之間不存在著相同的指紋，指紋是獨一無二的，兩人之間不存在著相同的指紋，同時指紋樣本易于采集，難以偽造，便于開發(fā)，實用性強(qiáng)，可以利用多個指紋構(gòu)成多重口令，提高系統(tǒng)的安全性。 二 、單片機(jī) MCS51 系統(tǒng) （一） MCS