基于STC89C52单片机及串口通信控制ZFM-60指纹模块的指纹识别系统的设计
摘 要
近年来，指纹识别技术在国内外发展很快，由于其良好的安全性目前该技术已被广泛应用于生活和工作中。随着成本的下降，指纹识别技术呈现全面推广和普遍应用的趋势。
指纹识别技术是目前国际公认的应用广泛、价格低廉、易用性高的生物人证技术。指纹只是人体皮肤的一小部分，但是它却蕴涵了大量的信息。皮肤的纹路在图案断点交叉点是个不相同的。医学上已经证明这些特征对于每个手指都是不同的，而且这些特征具有唯一性和永久性。因此我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹特征和预先保存的指纹特征，就可以验证他的真实身份。
本设计开发了一款基于单片机的指纹识别电子密码锁系统。该系统以STC89C52单片机作为模块核心，通过串口通信控制ZFM-60指纹模块实现录取指纹并存储指纹数据，并通过HS12864-15C液晶显示比对流程及比对结果，辅以直流继电器与发光二极管模拟开锁的动作。本系统具有体积小、性价比高、传输速度快、适合家庭及单位使用。
关键词：单片机；指纹识别；液晶屏
ABSTRACT
In recent years, fingerprint identification technology has developed rapidly in China and abroad, because of its good security now that the technology has been widely used in daily life and work. With the decline in the cost of the fingerprint recognition technology and the comprehensive promotion and general trends should be.
Fingerprint recognition technology is a technology of biology-authentication widely used and legalized in international today because of its low-price and finer application. Fingerprint just is a small part of the skin, but it contains a great deal of information .The veins of the skin are different in pattern and cross point and break point. Medicine has proven that these characteristics are different for each finger and these characteristics are unique and permanent. So we can put a person's fingerprints correspond with him by comparing his fingerprint characteristics and pre-stored fingerprint features, you can verify his true identity.
The system design of fingerprint recognition electron password lock based on Single-chip microprocessor is developed in the thesis. The system STC89C52 MCU as the core module, through the serial communication control ZFM-60 fingerprint module for taking fingerprints and store fingerprint data and liquid crystal display by HS12864-15C ratio than on the processes and results, supported by simulation of DC relays and LEDs unlock action. The system is small, cost-effective, and fast and suitable for families and units.
Key Words：Single-chip microprocessor; fingerprint detection; LCD
1引言
我们今天的工作生活中，很多的场合都需要身份的认证，而传统的基于标志的身
份认证技术由于受到证件伪造以及密码破解等手段的威胁，逐渐表现得有些力不从心。怎样保护自己的重要文件资料，如何保证自己的隐私不被泄露？在传统的身份认证中，我们往往使用密码加密法，但是这种方法只是"防君子不防小人"。在高明的黑客眼里，由几个字符组成的密码脆弱得不堪一击。现在，科技的发展让我们有了新的选择——生物识别技术。将生物识别技术应用于笔记本、门锁等方面，可以对文件、财产起保护作用，并且可以进行身份识别。
生物识别技术是依据人的体貌、声音等生物特征进行身份验证的科学解决方案，现有的生物识别技术大致上包括指纹识别技术、掌纹识别技术、视网膜识别技术、虹膜识别技术、面相识别技术、声音识别技术和笔迹识别技术等。生物识别技术的优势主要有：
1、减少、消除身份假冒，进行真实身份的确认；
2、降低管理成本，取代了身份人工认证过程；
3、方便使用者，减少或消除了使用卡、钥匙或者密码等麻烦。
生物识别技术的发展主要起始于指纹研究，它亦是目前应用最为广泛的生物识别技术。
指纹识别技术的发展得益于现代电子集成制造技术和快速可靠的算法的研究。
尽管指纹只是人体皮肤的小部分，但用于识别的数据量相当大，对这些数据进行比对也不是简单的相等与不相等的问题，而是使用需要进行大量运算的模糊匹配算法。现代电子集成制造技术使得我们可以制造相当小的指纹图像读取设备，同时飞速发展的个人计算机运算速度提供了在微机甚至单片机上可以进行两个指纹的比对运算的可能。另外，匹配算法可靠性也不断提高，指纹识别技术己非常实用。
第1章 概述
1.1 指纹识别技术的发展
世界上任何一种物体与物质都有其表示自己特征的符号和信息，人体也不例外，取一根头发丝就能鉴别出它是谁的头发。然而，最简单、最直观、最常用的鉴别符号则是人的指纹。
指纹是人类手指上的条状纹路，他们的形成依赖于胚胎发育时的环境。指纹识别已经有了很长一段历史，据考古学家证实：公元前6000年以前，指纹作为身份鉴别的工具已经在古叙利亚和中国开始应用。到了20世纪80年代，个人电脑、光学扫描这两项技术的革新，是的他们作为指纹取像的工具成为现实，从而使指纹识别可以在其他领域中得以应用[1]。现在，随着取像设备的引人及其飞速发展，生物指纹识别技术的逐渐成熟，可靠的比对算法的发现都为指纹识别技术提供了更广阔的舞台。目前，全球范围内都建立了指纹鉴定机构以及罪犯指纹数据库，指纹鉴定已经被官方所接受，成为司法部门一种有效身份鉴定手段。
据统计，在全世界50亿人口当中，除了19名生来就没长指纹的特殊人物之外，没有一个重样的指纹，所以世界各国的警察机关都利用指纹鉴别技术来侦破案件。有人把人的指纹称之为“人体的立体印章”，而公安人员正是利用这些立体印章来作为认定作案分子的特征符号。
由于人体的身体特征具有不可复制的特点，人们把目光转向了生物识别技术，希望可以藉此技术来应付现行系统安全所面临的挑战。要把人体的特征用于身份识别，这些特征必须具有唯一性和稳定性。研究和经验表明，人的指纹、掌纹、面孔、发音、虹膜、视网膜、骨架等都具有唯一性和稳定性的特征，即每个人的这些特征都与别人不同、且终生不变，因此就可以据此识别出人的身份。[2]基于这些特征，人们发展了指纹识别、面部识别、发音识别等多种生物识别技术，目前许多技术都已经成熟并得以应用，其中的指纹识别技术更是生物识别技术的热点。
指纹识别技术的发展得益于现代电子集成制造技术和快速可靠算法的研究。尽管指纹只是人体皮肤的一小部分，但用于识别的数据量相当大，对这些数据进行比对也不是简单的相等与不想等的问题，现代电子集成制造技术使得我们可以制造出相当小的指纹图像读取设备，同时飞速发展的个人计算机运算速度提供了在微机甚至单片机上可以进行两个指纹的比对运算的可能。另外，匹配算法可靠性也不断提高，指纹识别技术已经非常实用。[3]
目 录
摘要
1 引言 2
1.1 指纹识别技术的发展 3
1.2 指纹识别原理 3
1.3 系统设计目的及意义 5
1.3 系统工作流程 5
2 硬件设计和介绍 6
2.1 单片机最小系统及介绍 6
2.1.1 stc89c52单片机介绍 6
2.1.2 外部晶振设计 7
2.1.3 复位电路设计 7
2.2 液晶显示模块 8
2.2.1 12864系列液晶的引脚说明 8
2.2.2 控制器接口说明 12
2.2.3 指令说明 12
2.2.4 12864引脚与单片机连接图 13
2.3 按键控制部分电路 14
2.4 指纹模块 15
2.4.1 指纹模块简介 15
2.4.2 指纹模块引脚接法 15
2.4.3 指纹模块命令 15
3 系统的软件设计 16
3.1 系统程序工作分析 16
3.2 串口初始化 16
3.3 主程序流程图 16
3.3.1 键盘管理程序设计流程 17
3.3.2 LCD显示模块程序设计流程 17
3.3.3 指纹模块的通信程序设计流程 17
3.4 Keil编程 17
4 硬件调试 18
4.1 电路焊接 19
4.2 程序烧写 20
4.3 小灯、继电器调试 21
4.4 液晶调试 21
4.5 指纹模块、按键的调试 22
结论 16
参考文献 17
致谢 18
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