【正文】 這些數(shù)據(jù)進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，指紋識別技術己非常實用 [3]。由此可見，指紋識別技術將在互聯(lián)網(wǎng)通信安全、金融證券、政府機構、軍 事安全、基于 PIC 單片機的指紋識別系統(tǒng) 2 電子商務等領域具有更加廣闊的應用前景 [5]。 隨著人們生活水平的不斷提高 ， 單片機控制 系統(tǒng) 無疑是人們追求的目標之一，它所給人 們 帶來的方便也是不可否定的 。 單片機技術結合指紋識別系統(tǒng)這一系統(tǒng)設計，是單片機廣泛應用在工業(yè)領域的一個范例。它是利用人體的指紋特征對個體身份進行區(qū)分和鑒定。 指紋采集原理主要是根據(jù)指紋的幾何特性或生理特性，通過各種傳感技術把指紋表現(xiàn)出來，形成數(shù)字化表示的指紋圖案。其分析的對象包括紋形特征和特征點的分布、類型，以及一組或多組特征點之間的平面幾何關系。匹配是在 已注冊的指紋和當前待驗證的指紋之間進行的。 單片機簡介 單片機操作簡便，成本低，功能也相對穩(wěn)定。目前單片機主要有以下幾類： 1. 51單片機系列 基于 PIC 單片機的指紋識別系統(tǒng) 3 Mcs5l系列單片微處理機是美國 INTEL公司在 MCS48單片機的基礎上于 80年代初推出的產(chǎn)品，具有較強的功能，適應用比較復雜的應用場合，堪稱世界上性能最高的微計算機系列。 5個中斷源 2個優(yōu)先級。 3)處理功能強、速度高： Mcs一 5l單片微處理機指令系統(tǒng)中具有加減乘除指令及各種邏輯運算和轉移指令，還具有位操作功能， CPU 時鐘高達 l2MHz，單字節(jié)乘法和除法僅需 4ps就可完成，且具有特殊 的多機通訊功能，可作為多機系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng) [7]。相對于出現(xiàn)較早也較為成熟的 51系列單片機， AVR系列單片機片內(nèi)資源更為豐富，接口也更為強大，同時由于其價格低等優(yōu)勢，在很多場合可以替代 51系列單片機 [8]。 AVR的一條指令執(zhí)行速度可達 50ns (20MHz)，而耗電則在 1μ A～ 間。片內(nèi)含有 1284K字節(jié) SRAM，可靈活使用指令運算，適合使用功能很強的 C語言編程，易學、易寫、易移植。可直接在電路板上進行程序的修改、燒錄等操作，方便產(chǎn)品升級 [9]。稱之為混合信號處理器，是由于其針對實際應用需求，將多個不同功能的 模擬電路 、 數(shù)字電路 模塊和 微處理器 集成在一個芯片上，以提供 “單片機 ”解決方案。其具有以下特點： 1)處理能力強： MSP430系列單片機是一個 16位的單片機，采用了精簡指令集（ RISC）結構，具有豐富的尋址方式，大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算；還有高效的查表處理指令。 2)運算速度快： MSP430 系列單片機能在 25MHz晶體的驅動下，實現(xiàn) 40ns的指令周期。 3)超低功耗： MSP430 單片機之所以有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓和靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處 [11]。Flash ROM內(nèi)的單片機程序可以反復擦寫 ,低功耗，靈活性很強 [12,13]。而 51系列有 111條指令， AVR單片機有 118條指令，都比前者復雜。 3)驅動能力強： PIC單片機 I/O口是雙向的， 其輸出電路為 CMOS互補推挽輸出電路。低電平吸人電流達 25mA，高電平輸出電流可達 20mA。它的 A/D為 10位，能滿足精度要求。 總結 PIC 單片機 不搞單純的功能堆積，而是從實際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價格比，靠發(fā)展多種型號來滿足不同層次的應用要求 ,我們可以針對我們所要設計的產(chǎn)品選擇我們所需的單片機類型。 PIC 單片機 以保密熔絲來保護代碼，用戶在燒入代碼后熔斷熔絲，別人再也無法讀出，除非恢復熔絲 ,目前， PIC 采用熔絲深埋工藝，恢復熔絲的可能性極小 .從價格來看PIC 單片 機也處于較低位置 [16]。 而嵌入式指紋識別系統(tǒng)則具有體積小、外圍電路簡單、處理速度快、能移植到 PC機開發(fā)的程序上實現(xiàn)片上系統(tǒng)等優(yōu)點 [18,19,20] 因此，本次設計決定使用 PIC 單片機與嵌入式指紋識別模塊結合的方案。傳統(tǒng)的門鎖系統(tǒng)中個人身 份鑒別手段如鑰匙、密碼、身份磁卡、 IC 卡等識別卡方式。從消除人為不安全因素看，只有不易被他人代替、仿制、且獨一無二的身份碼憑證才能做到。隨著識別技術的不斷成熟，隨著計算機技術的飛速發(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、面紋等識別技術紛紛從實驗室中走出來，由小型機落戶微機，走向民用。 設計目標 本設計主要 針對 指紋識別模塊開發(fā)出基 于 PIC 單片機的指紋識別門鎖系統(tǒng)。 研 究的主要內(nèi)容 本 設計完成 一種基于 PIC單片機的指紋識別門鎖系統(tǒng) 。 整體設計框圖如圖 所示 。 ? 指紋采集模 :用于塊完成指紋的錄入、比對、刪除。 ? 獨立按鍵 模塊 :用于選擇該系統(tǒng)的功能。 擬解決的問題 本設 計 解決的主要問題是 指紋識別模塊與 PIC單片機之間的通信、獨立按鍵模塊控制、液晶屏模塊控制和電磁鎖模塊控制 。 硬件模塊 1）指紋識別模塊 本次設計采用 基于嵌入式的指紋識別模塊，該指紋識別模塊系統(tǒng)主要由以下幾個部分構成： 指紋傳感器部分、電源管理及復位部分、時鐘控制部分、通訊端基于 PIC 單片機的指紋識別系統(tǒng) 10 口部分、程序及數(shù)據(jù)存儲部分。系統(tǒng)結構如圖 。圖 LCD12864引腳圖。其電路結構為：鍵盤一端接微處理器的一個 I/O 口，同時接上拉電阻值系統(tǒng)電源，另一端接地。 4）電磁鎖模塊 磁力鎖是利用電生磁的原理，當電流通過硅鋼片時，電磁鎖會產(chǎn)生強大的吸力緊緊的吸住吸附鐵板達到 開鎖 的效果。 由于 PIC 單片機電源為 5V,因此本設計采用 5V 電磁鎖與繼電器結合的方式。反之，電磁鐵釋放。 PIC單 片 機 發(fā)送 高 電 平開 鎖電 磁 鎖 驅 動 電路 圖 電磁鎖 開鎖流程 電磁鐵驅動電路如圖 所示。 USART 收發(fā)模塊一般分為三大部分：時鐘發(fā)生器、數(shù)據(jù)發(fā)送器和接收器。 時鐘發(fā)生器由同步邏輯電路（在同步從模式下由外部時鐘輸入驅動）和波特率發(fā)生器 組成。 基于 PIC 單片機的指紋識別系統(tǒng) 12 發(fā)送器部分由一個單獨的寫入緩沖器（發(fā)送 UDR）、一個串行 移位寄存器 、校驗位發(fā)生器和用于處理不同楨結構的控制邏輯電路構成。 接收器是 USART 模塊最復雜的部分，最主要的是時鐘和數(shù)據(jù)接收單元。除了接收單元，接收器還包括校驗位校驗器、控制邏輯、 移位寄存器 和兩級接收緩沖器（接收 UDR）。其通信設計如圖 所示。 即單片機與指紋識別模塊之間的通信以及單片機對該模塊的控制程序。其流程如圖 所示。 當有指紋存儲時且用戶輸入的指紋與管理員匹配時，進入管理員模式，管理員可以實現(xiàn)添加會員指紋，刪除會員指紋、開鎖等功能。 當有指紋存儲時且用戶輸入指紋與會員指紋匹配時，則門鎖打開，當輸入指紋與會員指紋不匹配時，門鎖不會打開。本文介紹了圖形用戶界面（ GUI）的發(fā)展。 GUI 和 PIC 微控制器之間使用 USB 串行通信，允許從 GUI 輸入數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C。同時還發(fā)現(xiàn)，當授權 GUI 圖像數(shù)據(jù)庫被確定的時候，GUI 可以成功地打開和關 閉磁力鎖。人臉識別是提高建立訪問控制應用程序的安全性進程的一個例子?；?GUI 的面部識別系統(tǒng)的門鎖控制的發(fā)展，使用微控制器是建立訪問控制安全系統(tǒng)的一個例子。該模板與 存在于模板數(shù)據(jù)庫中的模板相比較，如果此模板與設置的容差相匹配，則訪問的預期資源通過通信端口發(fā)送到微控制器被授予信號 [3]。為了建立人臉識別、虹膜識別、指