指紋識別系統本科畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 數為：19200bps（缺?。?、無效驗位、一個起始位、一個停止位。命令（CMD）由8個或以上字節組成（CMD為0x3格式的命令由8個基本命令字節加若干數據字節組成，非0x3格式的命令僅含8個基本命令字節）?；久罡袷剑旱?字節為頭標識(HEAD)，固定為0xFE。第2字節為設備號(CH)，一般為0x00。第3字節為命令代碼(CODE)，用來放命令代碼。第5字節為參數代碼P1，P2。第6字節為輔助參數代碼P3。第7字節為效驗和(CHK)，用于存放第2字節至第6字節之異或值。第8字節為尾標識(END) ，固定為0xFD。應答(ACK)一般為8個或以上字節組成，基本格式：第1字節為頭標識(Head) ，固定為0xFE。第2字節為設備號(CH)，一般為0x00H。第3字節為應答代碼(CODE)，用來放應答代碼。第5字節為參數代碼P1，P2。第6字節為應答參數代碼AP。第7字節為效驗和(CHK)，用于存放第2字節至第6字節之異或值。第8字節為尾標識(END) ，固定為0xFD。 ATmega16 單片機介紹ATmega16是基于增強的AVR RISC結構的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執行時間，ATmega16的數據吞吐率高達1MIPS/MHz，從而可以緩減系統在功耗和處理速度之間的矛盾。ATmega16有如下特點:16K字節的系統內可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即RWW)；512字節EEPROM；1K字節SRAM；32個通用I/O口線；32個通用工作寄存器；用于邊界掃描的JTAG接口；支持片內調試與編程；三個具有比較模式的靈活的定時器/計數器(T/C)；片內/外中斷；可編程串行USART；有起始條件檢測器的通用串行接口；8路10位具有可選差分輸入級可編程增益(TQFP封裝)的ADC；具有片內振蕩器的可編程看門狗定時器；一個SPI串行端口；以及六個可以通過軟件進行選擇的省電模式；工作于空閑模式時CPU 停止工作；而USART、兩線接口、A/D轉換器、SRAM、T/C、SPI端口以及中斷系統繼續工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續運行，允許用戶保持一個時間基準，而其余功能模塊處于休眠狀態；ADC噪聲抑制模式時終止CPU和除了異步定時器與ADC以外所有I/O模塊的工作，以降低ADC轉換時的開關噪聲等。由于ATmega16具有上述比其它8位單片機優異的性能，因此本指紋系統使用此款單片機做為上位機。 指紋識別系統的硬件設計指紋識別系統上位機的任務是：掃描鍵盤是否有按鍵按下，如果有按鍵按下則根據按鍵執行命令，通過USART向指紋處理模塊發送控制命令，之后通過液晶屏顯示執行結果。指紋識別系統的整體結構圖如圖33所示：MRB200指紋模塊ATmega16液晶顯示鍵盤指紋處理單元傳感器采集單元圖33 指紋識別系統整體結構圖通訊接口電路MRB200指紋模塊采用UART通訊方式，接口PIN1為地，PIN2為異步串口入，PIN3為異步串口出，PIN4為手指采集狀態指示(輸出)， PIN5為睡眠狀態控制(輸入)，PIN6為電源輸入(4～)，因此PINPIN3分別要接mega16的PIN15(TXD)、PIN14(RXD)，PINPIN5可以任接2個閑置的引腳。復位電路Mega16已經內置了上電復位設計，故AVR外部的復位線路在上電時，可以設計得很簡單：直接拉一只10K的電阻到VCC即可。為了可靠，、雜波。D1(1N4148)的作用有兩個：作用一是將復位輸入的最高電壓鉗在Vcc+ 左右，另一作用是系統斷電時，將R1(10K)電阻短路，讓C1快速放電，讓下一次來電時，能產生有效的復位。當AVR在工作時，按下S0開關時，復位腳變成低電平，觸發AVR芯片復位。 圖34 通訊接口電路圖 圖35 復位電路顯示電路液晶顯示具有信息量大、整潔美觀點特點，本系統選用液晶模塊做為人機交互的界面。中文液晶顯示模塊LCMxxZK的字型ROM 內含8192個16*16 點中文字型和128個16*8 半寬的字母符號字型。另外繪圖顯示畫面提供一個64*256 點的繪圖區域GDRAM)， 而且內含CGRAM 提供4組軟件可編程的16*16 點陣造字功能。電源操作范圍寬( to )；低功耗設計可滿足產品的省電要求。同時，與單片機等微控器的接口界面靈活(三種模式并行8 位/4 位串行3 線/2 線)。中文液晶顯示模塊可實現漢字、ASCII、 碼點陣圖形的同屏顯示，廣泛用于各種儀器儀表家用電器和信息產品上作為顯示器件。中文液晶顯示模塊具有上/下/左/右移動當前顯示屏幕及清除屏幕的命令，具有光標顯示/閃爍控制命令及液晶睡眠/喚醒/關閉顯示命令。預留多種控制線(復位/串并選擇/亮度調整)供用戶靈活使用。LCM12864ZK管腳說明1K背光負2A背光正3GND電源負4VCC電源正5NC6CS片選7SID數據8CLK時鐘916D0D7并行數據17PSB控制界面 0：串行；1：并行18/RST復位信號19VR對比度調節20VO對比度調節圖36 ATmega16和LCM12864連接圖串行接口數據傳輸當PSB 腳接低電位(模塊背面S/P 的短路電阻在“S” 側) ，模塊將進入串行模式在串行模式；下將使用二條傳輸線作串行資料的傳送，主控制系統將配合傳輸同步時鐘(CLK)與接收串行數據線(SID) ，來完成串行傳輸的動作。在片選CS 設為高電位時，同步時鐘線(SCLK)輸入的訊號才會被接收，另一方面，當片選(CS)設為低電位時，模塊的內部串行傳輸計數與串行資料將會被重置，也就是說在此狀態下，傳輸中的資料將被終止清除，并且將待傳輸的串列資料計數重設回第一位；模塊選擇腳(CS)可被固定接到高電位。模塊的同步時鐘線(SCLK)具有獨立的操作，但是當有連續多個指令需要被傳輸，必須確實等到一個指令完全執行完成才能傳送下一筆資料，因為模塊內部并沒有傳送/接收緩沖區。從一個完整的串行傳輸流程來看，一開始先傳輸起始位，它需先接收到五個連續的“1”(同步位串)在起始位元組，此時傳輸計數將被重置并且串行傳輸將被同步，再跟隨的二個BIT 分別指定傳輸方向位(RW)及暫存器選擇位(RS)， 最后第八位則為0。在接收到起始位元組后，每個指令/數據將分為二組接收：到較高4 位元(DB7~DB4)的指令資料將會被放在第一組的LSB部分，而較低4 位元(DB3~DB0)的指令資料則會被放在第二組的LSB 部分至于相關的另四位則都為0。圖37 LCD寫一個字節的時序圖/*****************************************液晶發送子程序(串行)輸入數據：要發送的8位數據輸出：無*****************************************/void lcm_out(char a){ char i,d。 for(i=0。i8。i++) { cbi(PORTD,4)。 d=aamp。0x80。 if(d) sbi(PORTD,3)。 else cbi(PORTD,3)。 a=1。 sbi(PORTD,4)。 }}/*****************************************液晶寫控制字程序輸入數據：要寫入的8位數據輸出：無*****************************************/void wr_(uchar a){ uchar s。 s=aamp。0xf0。 lcm_out(0xf8)。 lcm_out(s)。 s=aamp。0x0f。 s=4。 lcm_out(s)。}/*****************************************液晶寫數據字程序輸入數據：要寫入的8位數據****************************************/void wr_date(uchar a){ uchar s。 s=aamp。0xf0。 lcm_out(0xfa)。 lcm_out(s)。 s=aamp。0x0f。 s=4。 lcm_out(s)。}液晶屏初始化的時序圖延時1ms延時1ms延時1ms延時1ms上電延時40ms設定功能，寫控制字30H再次寫控制字30H設定顯示狀態0CH清除屏幕01H設定光標方向06H圖38 LCD初始化的流程圖/*****************************************液晶初始化程序輸入數據：無輸出：無*****************************************/void lcm_init(void){ sbi(PORTD,2)。 delay(40,8000)。 wr_(0x30)。 delay(1,8000)。 wr_(0x30)。 delay(1,8000)。 wr_(0x0c)。 delay(1,8000)。 wr_(0x01)。 delay(10,8000)。 wr_(0x60)。 delay(1,8000)。}鍵盤電路本系統使用4個按鍵進行人機交互，4個按鍵的功能分別為添加用戶、識別用戶、選擇用戶、刪除用戶。由于按鍵按下時會產生微小的震動，因此用一個小電容與按鍵并聯，以濾去高頻雜波；LED是用來顯示按鍵按下與否。圖39 鍵盤電路的設計 指紋識別系統的軟件設計MRB200指紋模塊內含智能化指紋識別技術，軟件系統主要是設計上位機向指紋處理單元發送控制命令，完成所需要的操作，如指紋登記、掃描并識別指紋、刪除用戶等，另外上位機還需要負責液晶顯示、鍵盤掃描等工作。主程序流程圖如圖310所示：圖310 指紋系統程序流程圖第四章 總結與展望 總結本文目的在于研究基于MRB200指紋模塊的指紋采集系統，以及指紋識別系統的算法，探討適用于脫機的指紋門禁系統。本論文是研究與開發指紋識別系統的第一步，目的在于探索系統設計的可行性。通過上述工作，得到了以下幾點成果：（1）對指紋識別算法進行了分析，介紹了基于小波變換的指紋特征提取與匹配算法，該算法比常規的點匹配算法識別率高，而且常規算法有一個最大的缺點限制了它的應用，那就是需要存儲的數據量大，識別速度慢。而本文介紹的算法就解決了存儲量和速度的問題，存儲量大大降低，識別速度也有所提高。（2）指紋識別系統設計：完成了指紋芯片型號及其相應開發電路的選擇，依據MRB200指紋模塊的結構設計了指紋采集系統，編程調試并實現了指紋采集。由于本文的指紋識別算法是一種比較新的算法，因此還需要對算法不斷地進行改進。今后的改進可以從以下幾個方面考慮：（1）在指紋特征提取之前對指紋圖像作適當的預處理，去除噪聲等外界因素對指紋圖像的影響。（2）由于不同時刻采集的指紋圖像，會存在旋轉和平移等問題而產生差異，從而影響指紋識別算法的識別率。所以可以通過準確確定指紋的參考點，以此參考點為基準，來糾正待識指紋與模板指紋之間的旋轉和平移等問題。 展望現今，指紋識別技術發展越來越快，指紋識別類產品也越來越多的出現在我們常生活中?？梢钥闯?，在經歷了近10年緩慢的自然增長后，指紋識別技術即將迎來一個跳躍性發展的黃金時期。據專家保守估計，未來5年，我國將有近百億兒的市場等待著企業去開拓。指紋識別技術的巨大市場前景，將對整個安防產業產生巨大的影響。但是，指紋識別的核心技術仍然存在許多尚未解決的難題，尤其是對殘缺、污損指紋圖象進行識別的魯棒性和適應性方面不能令人滿意。指紋識別系統將隨著更小更廉價的指紋輸入設備的出現、計算能力更強更廉價的硬件以及互聯網的廣泛應用而進一步拓寬應用。其中，能適應在線應用的自動指紋識別系統的算法有待進一步改進，多種指紋識別方法的集成應用以及包括指紋識別在內的多種生物特征鑒定技術的集成應用也將是今后研究的發展方向。因此，自動指紋識別技術現在是，未來幾年仍將是一個重要的、極具挑戰性的模式識別研究課題。本文中采用的算法雖然還有許多地方有待改進，目前還不能用于實際應用。但是它突出的優點為今后指紋識別技術的發展提供了新的思路。參考文獻[1] 蘇彥華等編著：《Visual C++數字圖像識別技術典型案例》，人民郵電出版社，2004.[2] 徐飛，施曉紅等編著：《MATLAB 應用圖像處理》，西安電子科技大學出版社，2002.[3] 邊肇祺，張學工等編著：《模式識別》，清華大學出版社，2000.[4] 柴曉光編：《民用指紋識別技術》，人民郵電出版社，2004.[5] 祝恩編著：《自動指紋識別技術》，國防科技大學出版社，2006.[6] 唐遠炎，王玲著：《小波分析與文本文字識別》，科學出版社，2004.[7] 楊紅，張樂，從闖. 基于小波的指紋圖像增強算法. 沈陽大學學報. , [8] 朱家德，陳慶瀚. 一維小波變換在生物辨識中的應用. ~chen/[9] Milan Sonka, Vaclav Hlavac, Roger Boyle. 圖像處理、分析與機器視覺. 人民郵電出版社，2003.[10] 鄭俊翔，鄭伊展. 指紋識別的基本原理. 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