基于单片机指纹识别系统设计(20201016002046)

基于单片机指纹识别系统设计一、引言随着科技的不断发展，身份识别技术在各个领域的应用越来越广泛。

传统的身份识别方式，如密码、钥匙等，存在着容易丢失、遗忘、被窃取等安全隐患。

而指纹识别作为一种生物识别技术，具有唯一性、稳定性和便捷性等优点，逐渐成为了身份识别领域的主流技术之一。

单片机作为一种微型计算机系统，具有体积小、成本低、性能可靠等特点，被广泛应用于各种控制系统中。

本文将介绍一种基于单片机的指纹识别系统的设计方案，旨在为相关领域的研究和应用提供参考。

二、系统总体设计（一）系统功能需求本指纹识别系统主要实现以下功能：1、指纹采集：能够采集用户的指纹图像。

2、指纹处理：对采集到的指纹图像进行预处理、特征提取和匹配等操作。

3、存储管理：能够存储用户的指纹模板，并对其进行有效的管理。

4、显示输出：能够将识别结果通过显示屏输出给用户。

5、通信接口：具备与其他设备进行通信的接口，如USB、蓝牙等。

（二）系统总体结构系统主要由指纹采集模块、单片机控制模块、指纹处理模块、存储模块、显示模块和通信模块等组成。

指纹采集模块负责采集用户的指纹图像，并将其传输给单片机控制模块。

单片机控制模块对采集到的指纹图像进行控制和处理，将处理结果传输给指纹处理模块进行进一步的分析和处理。

指纹处理模块完成指纹的特征提取和匹配等操作，并将结果返回给单片机控制模块。

存储模块用于存储用户的指纹模板和相关数据。

显示模块用于显示识别结果和系统状态等信息。

通信模块用于实现系统与其他设备之间的数据传输和通信。

三、硬件设计（一）指纹采集模块指纹采集模块是整个系统的关键部分，其性能直接影响到系统的识别准确率和速度。

目前，常用的指纹采集技术主要有光学式、电容式和超声波式等。

本系统采用电容式指纹采集模块，其具有体积小、分辨率高、采集速度快等优点。

（二）单片机控制模块单片机控制模块是整个系统的核心部分，负责对系统的各个模块进行控制和协调。

本系统采用 STM32 系列单片机，其具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点，能够满足系统的控制需求。

基于单片机的指纹识别系统设计指纹识别系统已经成为了许多安全领域中的重要技术之一、它通过识别人们独特的指纹纹路来进行身份验证，具有高度准确性和安全性，因此在门禁系统、手机解锁、个人银行账户等多个领域得到了广泛的应用。

本文将介绍一个基于单片机的指纹识别系统设计。

首先，我们需要选择合适的指纹传感器。

市面上有许多不同的指纹传感器，如光学传感器、电容传感器和热传感器等。

在设计中，我们选择了电容传感器，因为它具有更好的防伪性能。

电容传感器使用电容感应技术来检测指纹纹路，可以获取更多的细节信息。

其次，我们需要选择合适的单片机作为控制核心。

单片机可以负责对指纹传感器进行控制，并处理和存储指纹数据。

我们选择了常用的STM32系列单片机，因为它具有较高的性能和丰富的外设接口。

系统的工作流程如下：1.初始化指纹传感器和单片机，并设置传感器的参数。

2.当用户将手指放在传感器上时，传感器开始采集指纹图像。

单片机通过串口接口与传感器通信，并接收图像数据。

3.单片机对接收到的图像数据进行预处理，包括噪声过滤、增强和特征提取等步骤。

这些处理可以提高系统的准确性和鲁棒性。

4.单片机将预处理后的图像与已注册的指纹数据进行比对。

比对算法通常使用指纹图像的特征点来计算相似度。

5.如果相似度高于设定的阈值，则认为识别成功，系统将执行相应的操作（如开门、解锁等）。

否则，认为识别失败。

在设计过程中，需要注意以下几点：1.系统的安全性要得到保证。

为了防止指纹信息被窃取，可以在单片机中使用加密算法对指纹数据进行加密存储，同时在传输过程中使用SSL 等安全协议进行保护。

2.系统的稳定性要得到保证。

为了提高传感器的识别率和稳定性，可以使用多种预处理算法来处理指纹图像，例如滤波、边缘检测和灰度直方图均衡化等。

3.系统的扩展性要得到保证。

设计时应考虑到系统的可扩展性，可以通过接口和协议与其他设备和系统进行连接，实现更多的功能。

总之，基于单片机的指纹识别系统设计需要结合传感器、单片机和算法等多方面的知识，并进行合理的组织和实现。

基于单片机的指纹考勤系统设计指纹考勤系统是一种基于生物识别技术的考勤管理系统，通过识别员工的指纹信息，实现自动化的考勤记录和管理。

本文将详细介绍基于单片机的指纹考勤系统设计，包括系统原理、硬件设计和软件实现等方面。

一、引言指纹识别技术是一种常用的生物识别技术，具有唯一性、不可伪造性和方便性等优点。

传统的考勤方式存在着人工记录不准确、易造假等问题，而基于单片机的指纹考勤系统能够有效解决这些问题。

因此，设计一个高效可靠的基于单片机的指纹考勤系统具有重要意义。

二、系统原理基于单片机的指纹考勤系统主要由两部分组成：硬件部分和软件部分。

硬件部分包括指纹传感器模块、存储模块和显示模块等；软件部分包括数据处理算法和用户界面设计等。

1. 指纹传感器模块指纹传感器模块是整个系统中最重要的组成部分。

它通过采集人体手指上脊线图案所形成图像，并将其转化为数字信号进行处理。

常见的指纹传感器有光学指纹传感器和电容指纹传感器两种。

光学指纹传感器通过光学原理获取指纹图像，而电容指纹传感器则通过电容变化来获取图像。

根据实际需求选择合适的指纹传感器模块。

2. 存储模块存储模块用于存储员工的指纹信息和考勤记录。

常见的存储模块有EEPROM和Flash两种。

EEPROM是一种可擦写可编程的存储芯片，适合于小容量数据存储；而Flash是一种可擦写可编程的非易失性存储芯片，适合于大容量数据存储。

3. 显示模块显示模块用于显示考勤记录和系统状态等信息，方便员工查看和管理。

常见的显示模块有液晶显示屏和LED数码管等。

4. 数据处理算法数据处理算法是实现指纹识别功能的核心部分。

常见的算法包括特征提取算法、特征匹配算法和识别决策算法等。

特征提取算法用于从原始图像中提取出具有代表性的特征；特征匹配算法用于将提取出来的特征与已存储的指纹特征进行比对；识别决策算法用于根据比对结果进行识别决策。

5. 用户界面设计用户界面设计是指纹考勤系统与用户之间的交互界面。

基于单片机的指纹和人脸识别系统设计解析随着科技的不断发展，生物识别技术在众多领域得到了广泛应用。

其中，指纹识别和人脸识别技术具有广泛的应用前景。

基于单片机的指纹和人脸识别系统设计，将这两种生物识别技术相结合，为安全防护、身份认证等领域提供了高效、便捷的解决方案。

本文将详细介绍基于单片机的指纹和人脸识别系统设计，包括系统原理、硬件设计、软件设计和应用前景等方面。

一、系统原理基于单片机的指纹和人脸识别系统，主要通过以下原理实现识别功能：1. 指纹识别：通过指纹传感器采集指纹图像，经过预处理、特征提取和匹配等步骤，实现指纹识别。

2. 人脸识别：通过摄像头采集人脸图像，经过预处理、特征提取和匹配等步骤，实现人脸识别。

3. 数据融合：将指纹识别和人脸识别的结果进行数据融合，提高系统的识别准确率和可靠性。

二、硬件设计基于单片机的指纹和人脸识别系统硬件设计主要包括以下部分：1. 单片机：选择合适的单片机作为系统核心，负责控制整个系统的运行。

2. 指纹传感器：选择高质量的指纹传感器，用于采集指纹图像。

3. 摄像头：选择合适的摄像头，用于采集人脸图像。

4. 存储器：设计合适的存储器，用于存储指纹和人脸图像数据。

5. 通信接口：设计合适的通信接口，用于与外部设备进行数据交互。

三、软件设计基于单片机的指纹和人脸识别系统软件设计主要包括以下部分：1. 指纹识别算法：设计高效的指纹识别算法，包括指纹图像预处理、特征提取和匹配等。

2. 人脸识别算法：设计高效的人脸识别算法，包括人脸图像预处理、特征提取和匹配等。

3. 数据融合算法：设计合理的数据融合算法，提高系统的识别准确率和可靠性。

4. 用户界面：设计友好的用户界面，方便用户进行操作和查看识别结果。

四、应用前景基于单片机的指纹和人脸识别系统具有广泛的应用前景，主要包括以下几个方面：1. 安全防护：在门禁系统、安防监控等领域，基于单片机的指纹和人脸识别系统可以提供高效、安全的安全防护。

基于单片机的指纹门禁系统设计基于单片机的指纹门禁系统是一种可以通过指纹验证来开启门锁的现代化门禁系统。

该系统利用单片机控制芯片和指纹识别技术，让门锁的开关更加安全和智能化。

在这篇文章中，我将详细探讨基于单片机的指纹门禁系统设计原理和流程。

首先，我们需要了解单片机的指纹门禁系统在工作原理上的基本要求。

该系统需要对接指纹识别器，通过对指纹信号的识别，判断访问者是否有权限进入门禁区域。

如果有权限，则系统会控制驱动门锁开启。

而如果没有权限，系统会自动拒绝门禁申请。

接下来，我们需要考虑如何实现这个门禁系统的具体设计。

以下是一些基于单片机的指纹门禁系统的设计步骤：1. 硬件设计：首先设计一个基于单片机的指纹识别器。

这个指纹识别器需要与处理器和其他电子元件完美合作，确保系统的稳定和可靠性。

2. 指纹识别功能实现：指纹识别功能是该门禁系统的核心。

选择一款优秀的指纹识别算法，并在系统中实现。

系统需要对指纹进行采集、去噪、特征提取等处理，保证对指纹的识别率。

并在系统中实现对指纹库的管理，在数据库中存储和更新指纹信息。

3. 门锁控制设计：门锁的控制是另一个非常关键的组成部分。

通过单片机的控制，实现与门锁的电路连接，并且能够控制门锁开启和关闭。

4. 控制程序编写：编写控制程序，将硬件设计和指纹识别算法实现进行整合。

控制程序需要完成指纹识别、门锁控制和数据库管理等功能，保证门禁系统的运作。

5. 软件设计：除了控制程序，系统还需要一款易于操作的软件。

该软件用于管理用户、权限和门禁的参数设置等信息，对于使用者来说非常方便。

以上是基于单片机的指纹门禁系统设计的主要步骤，整个系统必须进行严格测试，以保证指纹识别准确率，门锁开关灵活性以及系统运行稳定性。

总之，基于单片机的指纹门禁系统可以提高门禁系统的安全性和可靠性。

随着科技的不断发展，这种门禁系统将会越来越受欢迎。

摘要随着科学技术的发展，人们的安全意识也越来越强，因为指纹具有唯一性和终生不变性，所以指纹识别成为代替传统身份识别最安全、可靠的方法之一。

本设计基于飞思卡尔Kinetis K60N512系列单片机，指纹识别模块选择的是城章科技的R305F模块，该模块带有高性能的DSP芯片，该DSP芯片嵌完整的指纹识别算法和协议，具有指纹采集，指纹比对，指纹搜索和存储等功能。

模块与单片机通过串口进行通讯。

指纹识别系统通过CH340G芯片实现TTL电平向RS-232电平的转换，进而实现与PC机的交互，PC机端经上位机显示指纹识别的结果。

论文中介绍了基本算法的实现流程，同时介绍了K60N512芯片看门狗模块的基本原理以及启动流程等。

结果表明，该套指纹识别系统算法性能可靠，指纹识别率高，可以实现预先制定的目标，完成指纹识别的功能。

关键词：指纹识别；飞思卡尔单片机；串口AbstractWith the development of science and technology, people's safety consciousness is being more and more strong, the fingerprint has the uniqueness and invariance for life, so the fingerprint identification is instead of the traditional identification is one of the most safe and reliable methods.This design is based on Freescale Kinetis K60N512 series microcontroller, fingerprint identification module is the product of Growup pany, the module with high performance DSP chip, and the DSP chip with plete fingerprint identification algorithm and protocol, fingerprint’s acquisition, fingerprint’s search and storage, and other functions.Module and microcontroller municationthrough the serial port.Fingerprint identification system use CH340G chip change TTL level to RS-232level, and then realize the interaction with a PC, the PC shows the result of fingerprint identification.The thesis introduces the basic algorithm implementation process, at the same time, this article introduces the basic principle of the watchdog module insideK60N512 chip and the start process.Results show that the algorithm of fingerprint identification system is reliable, fingerprint recognition rate is high, and can achieve target of fingerprint identification.Key Words:Fingerprint identification,Freescale Kinetis,UART目录摘要IAbstractI1 绪论11.1 选题背景和研究意义11.2 国外研究现状12 指纹识别的基本原理12.1 指纹图像的采集12.2 指纹图像预处理22.3 指纹图像特征点的提取42.4 指纹图像伪细节点的处理52.5 指纹特征匹配52.6 评价指纹识别系统算法性能的指标53 课题的容和目标73.1 指纹识别系统的硬件设计73.2 本设计所使用单片机简介73.3 本设计所使用的指纹模块简介84 主程序分析84.1 Cotex-M4核寄存器简介94.2 Cotex-M4中断机制94.3 K60N512启动代码分析104.4 K60N512看门狗程序分析124.5 Flash软件构件简介134.6 Kinetis 的FlexBus模块简介134.7 K60N512异步接收器/发送器(UART)简介144.8 指纹模块指令介绍144.8.1 指纹图像获取154.8.2 生成特征174.8.3 生成模板184.8.4 储存模板194.8.5 高速搜索194.9 补充说明20结论18致18参考文献181 绪论1.1 选题背景和研究意义随着我国经济的迅速发展，人民的生活水平得到了显著的提高，人们对于自己的隐私也愈发重视。

本栏目责任编辑：梁书计算机工程应用技术基于单片机的指纹识别电子密码锁系统的设计杨淑裕，鄢艳红*（广州中医药大学医学信息工程学院，广东广州510006）摘要：提供一基于51系列单片机的指纹识别电子密码锁系统设计。

系统由STC89C52RC 单片机为主控芯片、AS608指纹识别模块、矩阵键盘模块、LCD12864显示模块以及报警模块等组成。

系统实现了指纹录入功能、指纹密码解锁和删除功能，以及通过按键重设密码等功能，达到了指纹识别系统设计的有效性和可靠性，方便安全。

关键词：单片机；指纹识别；AS608；矩阵键盘；门禁系统中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1009-3044(2021)15-0228-03开放科学（资源服务）标识码（OSID ）:Design of Fingerprint Identification Electronic Password Lock System Based on Single Chip MicrocomputerYAN Shu-yu,YAN Yan-hong*（Guangzhou University of Chinese Medicine School of Medical Information Engineering ，Guangzhou 510006，China ）Abstract:This paper provides design of a fingerprint identification electronic password lock system based on a 51series single-chip microcomputer.The system consists of STC89C52RC single chip microcomputer as the main control chip,AS608fingerprint recognition module,matrix keyboard module,LCD12864display module and alarm module.The system realizes fingerprint entry function,fingerprint password unlocking and deleting function,and password resetting function by pressing keys,which achieves the effectiveness and reliability of fingerprint identification system design,and is convenient and safe.Key words:single chip microcomputer;Fingerprint recognition;AS608;Matrix keyboard;Access control system 随着时代的发展，在个人身份验证领域，有了新的选择——生物识别技术，利用纯天然信息——指纹，其具有的唯一性、广泛性和终身不变性设计指纹识别系统，其具有简单和便利的优势，识别精度高。

基于单片机的指纹识别系统设计与优化内容要求
基于单片机的指纹识别系统设计与优化内容要求主要包括以下几个方面：
1. 系统架构设计：根据项目需求，设计整个指纹识别系统的架构，包括硬件和软件的架构。

这需要考虑到单片机与其他组件的通信、数据处理和存储等方面。

2. 单片机选型：根据系统需求，选择适合的单片机型号。

这需要考虑单片机的处理能力、I/O口数量、存储容量以及是否支持指纹识别算法等因素。

3. 指纹识别算法设计：选择合适的指纹识别算法，如基于图像处理的算法或基于特征提取的算法。

然后，将算法实现为可以在单片机上运行的程序。

4. 硬件电路设计：根据系统架构，设计必要的硬件电路，如指纹采集电路、显示电路、存储电路等。

确保这些电路能够与单片机正确连接，并实现预期的功能。

5. 软件优化：针对单片机和指纹识别算法的特点，对软件进行优化，以提高系统的运行速度和稳定性。

这可能涉及到算法优化、代码优化、中断处理等方面的内容。

6. 系统测试与调试：在完成软硬件设计和优化后，进行系统测试与调试，确保系统能够正常工作并达到预期的性能指标。

7. 安全性考虑：在整个设计和实现过程中，要充分考虑到系统的安全性问题。

例如，防止非法入侵、数据加密、防止伪造指纹等。

8. 成本与可靠性考虑：在满足系统性能和功能要求的前提下，尽可能降低成本并提高系统的可靠性。

总之，基于单片机的指纹识别系统设计与优化是一个涉及多个方面的复杂任务，需要综合考虑系统架构、硬件电路、软件优化、安全性、成本和可靠性等多个方面的问题。