基于指纹识别的电子锁系统设计
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摘要
随着社会的发展和科技的进步，传统的安全防盗系统面临极大的挑战。生物识别技术的蓬勃发展，让人们对于安防系统的设计有了另一种灵感，指纹锁应运而生。可供二次开发的指纹模块已经解决了指纹图像的处理问题，如何实现这种技术的实际应用已经成为急需解决的问题，本设计利用单片机对指纹模块的控制实现了这种技术的应用。设计以指纹传感器对指纹图像的采集为基础，通过单片机控制指纹模块实现对指纹图像的组合处理，系统的各项具体功能皆建立在相应的指纹图像的组合处理基础之上，系统主要实现了指纹模板的录入以及指纹匹配功能。
关键词：指纹识别技术；指纹锁；系统设计
The Design of the system of Electronic lock based on Fingerprint Identification
Abstract:With the development of the society and the progress of science and technology, The traditional security system faced with great challenges. With the vigorous development of Biometric Identification Technology, people have another kind of inspiration to design the lock，Fingerprint lock arises at the very historical moment. The fingerprint module for secondary development has solved the problem of image processing, The remaining problem is how to take advantage of the technology in practice. This design has realized the application, which mainly based on the control from MCU to the module of fingerprint. The foundation of this design is fingerprint collection, Through the control from MCU to the module can realize the combination of image processing, based on the combination of image processing can realize the various functions of the system . The mainly functions of the system include the landing and matching of fingerprint template .
Keywords: Fingerprint identification technology；Fingerprint lock；System design
目录
第1章前言 (2)
1.1 课题研究意义 (2)
1.2 国内外指纹锁发展的历史和现状 (4)
1.3 本论文的研究内容及结构 (5)
第2章整体设计方案 (5)
2.1 系统功能设计 (5)
2.2 系统总体框架 (6)
第3章系统硬件电路设计 (7)
3.1 ATmega16单片机外围电路设计 (7)
3.2 指纹模块ZFM-206电路 (8)
3.3 ADC键盘电路 (9)
3.4 液晶RX12864ZW电路 (11)
3.5 DS1302电路 (11)
3.6 电子锁及相关电路 (12)
第4章系统软件设计 (14)
4.1 整体程序流程图 (14)
4.2 指纹识别程序设计 (16)
4.3 ADC键盘程序设计 (20)
4.4 DS1302程序设计 (21)
4.5液晶RX12864ZW程序设计 (22)
第5章实物制作与调试 (22)
5.1电路的焊接 (22)
5.2电路和程序的调试 (23)
结论 (24)
致谢 (25)
参考文献 (26)
附录 (28)
第1章前言
1.1 课题研究意义
随着社会的发展和技术的进步，传统的安全防盗系统面临极大的挑战。长久以来，安防系统验证身份的方法是验证一个人是否持有有效的信物，如照片、密码、钥匙、磁卡和IC卡等。因此从本质上来看，这种方法验证的是该人持有的
某种“物”，而不是验证该人本身。只要“物”的有效性得到确认，则持有该“物”的人的身份也就随之得到确认。这种通过“物”来确认人的身份的办法存在的漏洞是显而易见的：“物”的丢失或出错都会导致合法的人无法被认证，并且各种信物容易被伪造、破译[2]。
在网络化时代的今天，我们每个人都拥有大量的认证密码，比如开机密码、邮箱密码、银行密码、论坛登陆密码等等；密码作为身份识别的标志已被广泛采用。密码容易被遗忘，也有被人窃取的可能，无论是在智能化还是安全性能方面都已经不能满足需求，现在的各种钥匙，如门锁钥匙，汽车钥匙，保险柜钥匙等也如同密码一样存在显而易见的漏洞。这些传统的安全系统所采用的方式，随着社会的发展，其安全性越来越脆弱不堪一击。但是我们不能回避这个尴尬的问题，我们的生活中随时都需要进行个人身份的确认和权限的认定，尤其是在信息社会，人们对于安全性的要求越来越高，同时也希望认证的方式简单快速。为了解决这一存在已久的问题，人们把目光转向了近年来兴起的生物识别技术，希望能借助人体的生理特征或行为动作来进行身份识别。这样就可以不必携带大串钥匙，也不用费心去记各种密码。生物特征和钥匙、密码相比具有唯一性，不可复制性，例如指纹，专家推论以全球60 亿人口计算，300 年内都不会有两个相同的指纹出现[2]。以电子商务、电子银行的安全认证为例，目前在电子商务中经常出现他人假冒当事人的身份，如果通过生物特征进行认证，就可有效防止此类事件的发生。另外，网络、数据库和关键文件等的安全控制，机密计算机的登陆认证，银行ATM、POS 终端等的安全认证，蜂窝电话，PDA 的使用认证等等，都可以依靠生物特征来认证。可见，生物特征识别不但有可观的经济效益，还有不可估量的国家信息安全效益。
1997年比尔·盖茨曾这样预言：“生物识别技术即利用人的生理特征，如指纹、虹膜等来识别个人的身份，将成为未来几年IT产业的重要革新”[2],指纹识别技术在生物识别技术中相对来看是发展的最成熟的识别技术，指纹锁则是指纹识别技术的代表作品，指纹锁在当今安防系统中应运而生成为继机械锁、密码锁、感应锁之后另一代门锁的代表，单体指纹代替钥匙或者密码成为开锁工具，大大降低了安防系统的潜在安全隐患，主要是因为指纹的独特生理附属性，在一段比较长的历史时期内避免了遗失、被盗、被复制的隐患，因此目前看来指纹锁几乎完美的解决了传统门锁存在的问题，但是一把合格的指纹锁，须采用国际领先水
平的智能芯片和高标准的安装材料，这就决定了其刚性成本很高，同时由于拥有极高的科技附加值，指纹锁市场价格普遍比较昂贵，近年来指纹识别产品在各个行业的大规模开始应用，以及人们对于智能化和安全性能的追求为指纹锁的市场拓展创造了有利条件，因此可以预见，指纹锁将迎来一个改变安防系统的历史机遇。
1.2 国内外指纹锁发展的历史和现状
生物识别技术在传统安防系统面临尴尬的时候，给人们带来了希望，并且在今后一个很长的历史时期都将是缓解了安防压力的有力保障，生物识别技术主要包括指纹识别、人脸识别、掌形识别、指静脉识别、红膜识别、视网膜识别、声音识别等，由于各种生物识别技术的差异，只有基于指纹识别技术的产品有希望在近几年大规模的投入民用的市场，因此指纹识别产品将是世界各国在生物识别技术领域发展和投入的重点。
一方面，指纹识别产品的快速发展得益于低价位取像设备的引入及其飞速发展，以及可靠的比对算法的研究发展，另一方面，指纹识别技术和其他的很多技术一样，也是从专用走向公用，逐渐成为人们关注的前沿高科技之一，而现在俨然已经成为了各种高科技产品的标识。苹果公司计划推出带有指纹登陆模块的手机，微软公司推出了可单独操作的指纹辨认器；IBM 开始出售附有指纹辨认器的手提电脑；韩国LG 电子公司也推出了一种通过指纹启动的手机。
但是必须指出的是指纹科技产业作为新兴的高科技智能产业，其技术上存在难以逾越的高度，迄今为止，全球指纹科技产品也刚刚处于起步阶段，国内市场上还没有产生真正意义上的指纹科技产品强势品牌，目前在中国市场上已经有一些指纹锁厂家进入市场开发阶段，如杭州锦江科技、新加坡玺玛克、深圳爱迪尔和长春鸿达等，但这些公司的全国性业务还没有完全做开，一般的指纹锁厂家都是通过直销方式为政府机关、金融系统提供产品[1]。
目前世界上指纹锁主要以德国与韩国为代表，无论是在技术还是工艺方面都占据着优势，而国内的岭南锁系主要是做组合安装，自主技术和工艺水平偏低。国外的指纹锁品牌借助北京奥运会登陆中国，强势的占据了指纹锁的高端市场，而国内技术和工艺偏低的指纹锁产品只是艰难的占据着低端市场，因此和国外品牌的利润相比相距甚远，传统的门锁需要新一代的锁来更替，在这样巨大的市场
需求下，国内许多企业纷纷研制开发指纹安防产品，然而经过最初几年的市场突围，指纹锁却一直没有大规模的普及应用。众多厂家倒在了市场引导阶段，成为指纹锁市场开拓大军的先烈。而现在指纹锁市场已经基本被打开，指纹锁将迎来一个快速发展的时期。
1.3 本论文的研究内容及结构
基于指纹识别的电子锁系统设计主要由单片机、指纹模块、电子锁、液晶显示屏、ADC键盘、时钟几个部分构成，围绕指纹锁为核心功能设计的一个系统，在第二章中对设计方案的选择作重点介绍。第三章介绍系统硬件电路设计，第四章介绍系统软件设计，第五章介绍实物制作与调试。
第2章整体设计方案
2.1 系统功能设计
现目前，德国和韩国的主流指纹锁厂商对于指纹锁的功能设计主要是指纹加密码，然后加以严格的工艺设计形成高质量的指纹锁，国外的指纹锁品牌借助2008年北京奥运会登陆中国，借助奥运会的广泛影响力，极大地宣传了指纹锁产品，指纹锁的功能和设计也同样被宣传，指纹锁的功能的主流设计也被公众接受。在奥运会期间广泛的应用于奥运会的各个建筑的安防系统的指纹锁产品获得广泛好评，经过几年的发展，现在指纹锁市场上的产品在功能设计上几乎是如出
一辙，对于大多数指纹锁产品用户能够看到的主要是三部分，指纹传感器的采集窗口、键盘以及液晶显示屏。不同指纹锁的差异也主要存在于制作工艺以及电路设计上。
基于指纹识别的电子锁系统是针对以指纹图像采集、识别为核心而开发出的系统。该系统包括ADC键盘，用户在ADC键盘上输入开锁密码，系统就会控制指纹模块开始搜索是否有手指放上，一旦感应到有手指，就立即采集指纹图像，并将采集到的图像转化成特征并存储下来。通过比对该特征和模版特征来控制是否开锁。
该系统利用人体指纹各异性和不变性，为用户提供加密手段，使用时只需用户将手指放在指纹传感器的采集窗口上，即可完成采集任务，操作十分方便快捷。系统的液晶显示屏可以显示出指纹模块采集、转化、合并、存储、比对各个流程的结果，系统另外还有指纹模版的存入功能，用户可以随意存入或者删除指纹模块中的模版，只要指纹模块中有该用户的指纹模版，该用户就可以通过指纹开锁。同时该系统还有开锁记录查询功能，可以通过ADC键盘输入密码之后查询之前的记录。
该系统的核心功能有以下两个方面：
1．指纹模板登陆：系统通过指纹模块连续采集用户一个手指的指纹两次，并将采集到的指纹图像合成指纹模板存储，存储之后的指纹模板断电保存，存储之后的每一个指纹模板都有一个ID号。
2．指纹的比对：当系统采集到待验证的指纹图像之后，系统将该图像转化为指纹特征文件，然后把该指纹特征文件与已存储的指纹模版特征文件相对比，比对之后给出结果，系统控制电子锁作出相应的动作并控制液晶显示比对结果。
2.2 系统总体框架
基于指纹识别的电子锁系统主要以指纹模块ZFM-206-SA、单片机ATmega16、ADC键盘、液晶RX12864ZW、时钟芯片DS1302、电子锁KL-03等组成，系统的总体框图如下图2-1所示：
图2-1 系统总体框图
指纹模块只有在指纹采集对比等操作的时候才需要处在工作状态，而其他时候，指纹模块就不需要处于工作状态，指纹模块如果一直处于工作状态，对于指纹传感器的寿命会有影响，因此设计ADC键盘，用户必须先在ADC键盘上输入，之后才能启动指纹模块，进行相应的操作，同时时钟模块DS1302用以提供系统的时间的显示和记录，液晶显示模块会显示指纹锁运行各个环节的运行结果和提示信息。
第3章系统硬件电路设计
系统的硬件电路设计主要是根据系统整体框图来具体的设计各个部分的电路，主要包括ATmega16单片机外围电路设计、指纹模块ZFM-206电路、ADC 键盘电路、液晶RX12864ZW电路、DS1302电路几部分。
3.1 ATmega16单片机外围电路设计
基于指纹识别的电子锁系统设计采用的单片机是ATmega16，在总体电路中，单片机部分电路只设计外围经典电路即可，包括复位电路、晶振电路、ISP 下载电路几部分，电路设计如图3-1所示：
图3-1 单片机及其外围电路
外部复位由外加于RESET 引脚的低电平产生。当复位低电平持续时间大于最小脉冲宽度时即触发复位过程。
ISP程序下载的接口电路，方便之后用ISP下载线下载程序进行编译调试。
晶体振荡电路中XTAL1与XTAL2分别为用作片内振荡器的反向放大器的输入和输出，为了保证系统稳定性和串口传输质量所以选用外部晶振，晶振选用6.0MHZ。
3.2 指纹模块ZFM-206电路
ZFM-206系列光学指纹模块以高性能高速DSP处理器AS601为核心，结合光学指纹传感器，在无需上位机参与管理的情况下，具有指纹录入、图像处理、指纹比对、搜索和模板储存等功能的智能型模块。指纹图像读取过程中，对干湿手指都有较好的成像质量，适用人群广泛。无需具备指纹识别专业知识即可应用。用户根据ZFM-206模块提供的丰富控制指令，可自行开发出功能强大的指纹识
别应用系统。并且面对不同应用场合，用户可自行设定不同安全等级。
模块与用户设备采用串行通讯，有四个引脚，分别是电源正输入端、串行数据输出、串行数据输入、信号地（与电源地相连）。
模块通过串行通讯接口，可直接与3.3V或者5V电源的单片机进行通讯：模块数据发送脚（2脚TD）接上位机的数据接收端（RXD）, 模块数据接收脚（3脚RD）接上位机的数据发送端（TXD）。
由于指纹模块的供电为3.3V，而电源为5V，因此需要一个电压转换电路，采用了AMS1117转换芯片，AMS1117将5V电压转化为3.3V给指纹模块供电。指纹模块接口电路以及3.3V电压转换电路如图3-2所示：
图3-2 指纹模块及电压转换模块电路
3.3 ADC键盘电路
系统的4x4键盘采用的是ADC键盘，如果采用普通4x4键盘需要八个I/O 口控制，会对单片机的引脚占用过多，如果采用ADC键盘只需要一个AD转换的I/O口即可检测，并且ATmega16自带AD转换，容易实现键盘检测功能。ADC 键盘采用电阻分压的方式，不同的键按下之后会输出不同的电压，通过对电压进行AD转换之后就可以判断键值。ADC键盘电路如图3-3所示：
图3-3 ADC键盘电路
设计ADC键盘电路时主要有两个问题，第一个是电阻阻值问题，即如何让不同的按键按下之后，输出电压的差值尽可能大，以便于区分。第二个是无按键按下时，电压输出端是接地还是悬空，即如图3-2所示中，电阻R26是接在R10左端还是如上图接在开关S2右端。
第一个问题主要可以通过硬件电路或者软件解决，按图3-2所示，每个电阻的阻值都为10K，16个按键依次按下时输出电压分别为电源电压VCC的1/17、2/17、3/17、、、16/17,不同按键按下时输出电压区分比较明显。
第二个问题，按图3-2所示，如果电阻R26是接在R10左端，那么在没有按键按下时电压输出端会悬空，单片机AD转换输出的值会随机大幅度波动，给键值检测带来困难，并且在任何时候电路都会耗电，如果采用电池对指纹锁供电，该设计并不合理，如果采用图3-2所示的设计，主要有两个方面的优点，第一，在没有按键按下时电压输出为0V，电压输出不会波动，在这基础上设计软件也很简便，第二，这种电路设计几乎不会耗电，对于独立的供电电源来说是很合理的。
3.4 液晶RX12864ZW电路
RX12864ZW是自带中文标准字库（控制芯片ST7920）图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及128X64全点阵液晶显示器组成，可完成图形显示，也可以显示8X4个（16X16点阵汉字），在该系统与单片机采用并行控制。接口电路如图3-4所示：
RX12864ZW上电之后不会自动复位，因此把复位端口RST接单片机PC1口，
通过单片机给RST一个持续的低电平触发复位。
系统处于空闲状态时，液晶只需要显示时间
以及提示信息，系统采用独立的电源供电，对于
电路的耗电必须做严格的控制，因此在无用户进
行操作的空闲状态，液晶不需要开背光。因此控
制背光的引脚LEDA、LEDK应该由系统的工作状
态决定。
液晶的控制引脚RS(CS)、R/W(SID)、E(SCLK)
分别接单片机的PC7、PC6、PC5引脚。DB0~DB7
接单片机的端口B。
PSB端口为液晶串口/并口控制的选择端
口，该系统中液晶采用并口控制，PSB接高电平
图3-4 液晶12864接口电路
3.5 DS1302电路
系带有时间显示和记录功能，采用时钟芯片DS1302来实现，DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记
摘要 摘要：在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁，人们常需携带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展，人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求，增加其安全性，用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。 在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。 随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁（指纹识别、IC卡辨认）已在国内外相继面世。但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、柜、门等。而且指纹识识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等特点。加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。鉴于目前的技术水平与市场的接收程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。 基于以上思路，本次设计使用 ATMEL公司的 AT89C51 实现一基于单片机的电子密码锁的设计，其主要具有如下功能： （1）密码通过键盘输入，若密码正确，则将锁打开。
（2）报警、锁定键盘功能。密码输入错误数码显示器会出现错误提示，若密码输入错误次数超过 3 次，蜂鸣器报警并且锁定键盘。 电子密码锁的设计主要由三部分组成：4×4 矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。另外系统还有 LED 提示灯，报警蜂鸣器等。 密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、清除、更改、开锁等功能：（1）密码输入功能：按下一个数字键，一个“－”就显示在最右边的数码管上，同时将先前输入的所有“－”向左移动一位。 （2）密码清除功能：当按下清除键时，清除前面输入的所有值，并清除所有显示。 （3）开锁功能：当按下开锁键，系统将输入与密码进行检查核对，如果正确锁打开，否则不打开。 主要的设计实施过程：首先，选用 ATMEL公司的单片机 AT89C51，以及选购其他电子元器件。第二步，使用 DXP 2004设计硬件电路原理图，并设计 PCB图完成人工布线（后因 PCB 板损坏决定采用万能板焊接的方法）。第三步，使用 Keil uVision3 软件编写单片机的 C 语言程序、仿真、软件调试。第四部，使用 PROTEUS 软件进行模拟软、硬件调试。最后，联合软、硬件调试电路板，完成本次毕业设计。 关键词：4×4矩阵键盘；AT89C51；密码锁；密码二次确认
单片机专业毕业设计 基于51单片机电子密码锁
目录 第1节引言 (1) 1.1 电子密码锁述 (1) 1.2 本设计主要任务 (1) 1.3 系统主要功能 (2) 第2节系统硬件设计 (3) 2.1 系统的硬件构成及功能 (3) 2.2 AT89C2051单片机及其引脚说明 (3) 第3节系统软件设计 (5) 3.1 系统主程序设计（流程图） (5) 3.2 软件设计思想 (5) 3.3 储单元的分配 (5) 3.4 系统源程序 (6) 3.5 系统应用说明 (9) 3.6 小结 (9) 结束语 (10) 参考文献 (11) 附录 (12)
电子密码锁 第1节引言 1.1 电子密码锁概述 随着社会物质财富的日益增长和人们生活水平的提高，安全成为现代居民最关心的问题之一。而锁自古以来就是把守门的铁将军，人们对它要求甚高，即要求可靠地防盗，又要使用方便，这也是制锁者长期以来研制的主题。传统的门锁既要备有大量的钥匙，又要担心钥匙丢失后的麻烦。另外，如：宾馆、办公大楼、仓库、保险柜等，由于装修施工等人住时也要把原有的锁胆更换，况且钥匙随身携带也诸多便。随着单片机的问世，出现了带微处理器的密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化、科技化等功能。从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性。目前西方发达国家已经大量应用智能门禁系统，可以通过多种的更加安全更加方便可靠的方法来实现大门的管理。但电子密码锁在我国的应用还不广泛，成本还很高，希望通过不断地努力使电子密码锁能够在我国及居民日常生活中得到广泛应用，这也是一个国家生活水平的体现。 很多行业的许多地方都要用到密码锁，随着人们生活水平的提高，如何实现家庭或公司的防盗这一问题也变的尤其突出，传统的机械锁由于其构造简单，被撬的事件屡见不鲜，再者，普通密码锁的密码容易被多次试探而破译，所以，考虑到单片机的优越性，一种基于单片机的电子密码锁应运而生。电子密码锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的亲睐。 设计本课题时构思的方案：采用以AT89C2051为核心的单片机控制方案；能防止多次试探而不被破译，从而有效地克服了现实生活中存在的许多缺点。 1.2 本设计主要任务 （1）共8位密码，每位的取值范围为1～8。 （2）用户可以自行设定和修改密码。 （3）按每个密码键时都有声、光提示。 （4）若键入的8位开锁密码不完全正确，则报警5秒钟，以提醒他人注意。
基于指纹识别的电子锁系统设计 作者姓名:XX 专业班级:测控技术和仪器2009060101 指导教师:XX 摘要 随着社会的发展和科技的进步，传统的安全防盗系统面临极大的挑战。生物识别技术的蓬勃发展，让人们对于安防系统的设计有了另一种灵感，指纹锁应运而生。可供二次开发的指纹模块已经解决了指纹图像的处理问题，如何实现这种技术的实际应用已经成为急需解决的问题，本设计利用单片机对指纹模块的控制实现了这种技术的应用。设计以指纹传感器对指纹图像的采集为基础，通过单片机控制指纹模块实现对指纹图像的组合处理，系统的各项具体功能皆建立在相应的指纹图像的组合处理基础之上，系统主要实现了指纹模板的录入以及指纹匹配功能。 关键词：指纹识别技术；指纹锁；系统设计
The Design of the system of Electronic lock based on Fingerprint Identification Abstract:With the development of the society and the progress of science and technology, The traditional security system faced with great challenges. With the vigorous development of Biometric Identification Technology, people have another kind of inspiration to design the lock，Fingerprint lock arises at the very historical moment. The fingerprint module for secondary development has solved the problem of image processing, The remaining problem is how to take advantage of the technology in practice. This design has realized the application, which mainly based on the control from MCU to the module of fingerprint. The foundation of this design is fingerprint collection, Through the control from MCU to the module can realize the combination of image processing, based on the combination of image processing can realize the various functions of the system . The mainly functions of the system include the landing and matching of fingerprint template . Keywords: Fingerprint identification technology；Fingerprint lock；System design
电子密码锁设计论文 基于单片机的现场无电源电子密码锁设计摘要:在野外环境中往往不能方便地提供电源,传统由控制部分提供的电源,电子锁已不适用。介绍一种由手持部分提供电源,通过电源线完成通信功能的电子密码锁设计,解决了现场不能提供电源的问题。重点分析了发送电路、接收电路、倒向电路、电机保护电路以及系统的通信协议。该系统已在多个场所得到应用,其使用方便、安全可靠,具有一定的推广价值。 关键词:电子密码锁; STC12C2052; 倒向电路; 通信协议 中图分类号:TP29 文献标识码:A 文章编号:1004-373X(2010)09-0177-03 Design of Field Powerless Electronic Secure Code Lock Based on SCM MA Xiu-jun1, SUN Shi-ming1, WU Juan2, XIE Xing-zhou3 (1. Department of Computer and Communication Engineering, China University of Petroleum, Dongying 257061, China; 2. Dongxin Oil Plant, Sinopec Shengli Oilfield Company, Dongying 257000, China;
3. Gudao Oil Plant, Sinopec Shengli Oilfield Company, Dongying 257321, China) Abstract: Since power supply can not be provided in the wild environment, the traditional electronic locks that is powered by control terminal is not applicable. The design of an electronic secure code lock which uses a hand terminal to provide power for the system and solves the problem that in the wild environment the power supply could not be provided is described. The signal sending circuits, receiving circuit, inverter circuits, protection circuit of motor and the communication protocol are analyzed emphatically. The lock has been applied in many places, and is converient, safe and reliable. Keywords: electronic secure code lock; STC12C2052; inverter circuit; communication protocol 0 引言 目前,市场上有多种基于IC卡设计的电子锁,广泛应用于宾馆、公寓、仓库、学校等场所[1-2]。这些场合能够提供很好的直流或交流电源,电子锁的控制部分可以长时间方便地获取稳定的电源。但是,在野外环境中往往不能为控制部分方便地提供电源,需要手持部分为控制部分提供电源,执行开锁和闭锁操作,因此传统由控制部分提供电源
摘要 本次设计使用AT89C51实现一基于单片机的电子密码锁。本系统由单片机系统、矩阵键盘、LED显示和报警系统组成。系统能完成开锁、超次锁定、修改用户密码基本的密码锁的功能。除上述基本的密码锁功能外，还具有温度显示、时间显示等功能，依据实际的情况还可以添加遥控功能。本系统成本低廉，功能实用。 关键词:单片机AT89C51 LED显示矩阵键盘自动报警
目录 1引言 (1) 2方案的比较与论证 (2) 3系统模块电路的设计 (4) 3.1系统总框图 (4) 3.2系统的模块电路设计 (4) 3.2..1单片机的最小系统模块 (4) 3.2..2波形产生模块 (5) 3.2..3键盘模块 (8) 3.2..4显示模块 (9) 3.2..5电源模块 (11) 3.2..6温度检测模块设计 (13) 3.2..7开锁电路和报警电路模块 (14) 4系统的软件设计 (15) 4.1软件设计思路 (15) 4.2系统主流程图 (15) 5总结 (16) 6致谢 (18) 7参考文献 (18) 8附录 (19)
1引言 目前，最常用的锁是20世纪50年代意大利人设计的机械锁，其机构简单、使用方便、价格便宜。但在使用中暴露了很多缺点：一是机械锁是靠金属制成的钥匙上的不同齿形与锁芯的配合来工作的。据统计，每4000把锁中就有两把锁的钥匙齿牙相同或类似，故安全性低。二是钥匙一旦丢失，无论谁捡到都可以将锁打开。三是机械锁的材料大多为黄铜，质地较软，容易损坏。四是机械锁钥匙易于复制，不适于诸如宾馆等公共场所使用。由于人们对锁的安全性，方便性等性能有更高的要求，许多智能锁也相继问世，但这类产品的特点是针对特定指纹或有效卡，但能适用于保密要求高且仅供个别人使用的箱、柜、房间，其成本一般较高，在一定程度上限制了这类产品的普及和推广。 随着人们生活水平的提高，电子密码防盗锁作为防盗卫士的作用日趋重要。电子密码防盗锁用密码代替钥匙，不但省去了佩戴钥匙的烦恼，也从根本上解决了普通门锁保密性差的缺点。随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，机械锁的这些弊端为一种新型的锁---电子密码锁，提供了发展的空间。 随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁已在国内外相继面世。但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、柜、门等。而且指纹识识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等特点。加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广。电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的欢迎。鉴于目前的技术水平与市场的接收程度，电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。
《MATLAB语言》课程论文 Matlab指纹识别系统 姓名：江帅璋 学号：12013241957 专业：通信工程 班级：通信2班 指导老师：朱瑜红 学院：物理电气信息学院
完成日期：2014.11.11 Matlab指纹识别系统 （姓名江帅璋2013级2班） 摘要 本文系统地介绍了指纹识别技术的发展和国内外研究应用现状，阐述了建立指纹识别系统的必要性和意义。以数字图像处理为基础，研究指纹识别的原理和方法，重点分析基于神经网络指纹识别算法、滤波特征和不变矩指纹识别算法和指纹匹配算法，将matlab作为仿真工具，针对已有的三种指纹识别算法进行编程识别；并通过实验论证各种算法的优缺点。 关键字：指纹识别；算法；matlab仿真
目录 第一章绪论 (4) 1.1 引言 (4) 1.2指纹识别技术的发展和研究现状 (5) 1.3 指纹识别研究的目的和意义 (7) 1.4 本论文结构 (8) 第二章指纹识别的理论和方法 (9) 2.1指纹识别的基本原理 (9) 2.2指纹识别系统工作流程 (9) 2.3指纹识别技术的方法 (10) 2.3.1神经网络指纹识别算法 (10) 2.3.2 滤波特征和不变矩指纹识别算法 (11) 2.3.3指纹匹配算法 (13) 第三章matlab仿真实验结果与分析 (16) 3.1 算法matlab仿真结果 (16) 3.2 结果分析 (17) 第四章总结与展望 (18) 参考文献 (19) 附录 (20) 致谢............................................................................................ 错误！未定义书签。
湖北理工学院 毕业设计（论文） 开题报告 题目：基于单片机的超市储物柜密码锁的设计 学院：电气与电子信息工程学院 专业名称：电子信息工程 学号：201140210122 学生姓名：叶文 指导教师：章磊 2015 年 1 月8 日
1、课题来源 2、研究目的和意义
3、国内外研究现状和发展趋势综述
4、本课题的主要研究内容及方案
方案阐述： 本系统共有两部分构成，即硬件部分与软件部分。其中硬件部分由电源输入部分、键盘输入部分、密码存储部分、复位部分、晶振部分、显示部分、报警部分、开锁部分、红外部分组成，软件部分对应的由主程序、初始化程序、12864显示程序、键盘扫描程序、启动程序、关闭程序、建功能程序、密码设置 程序、EEPROM读写程序和延时程序，红外线程序等组成。用单片机灵活的编 程设计和丰富的I/O端口，及其控制的准确性，实现基本的密码锁功能。在单片机的外围电路外接输入键盘用于密码的输入和一些功能的控制，外接AT24C02芯片用于密码的存储，外接12864液晶显示器用于显示作用。 超市存物柜密码锁设计原理： 本设计主要由单片机、矩阵键盘、液晶显示器和密码存储等部分组成。密码锁工作的主要过程是12864液晶显示提示开始输入密码，通过键盘输入密码，同时12864液晶显示密码输入情况，其中矩阵键盘用于输入数字密码和进行各种功能的实现。由用户通过连接单片机的矩阵键盘输入密码，后经过单片机对用户输入的密码与自己保存的密码进行对比，从而判断密码是否正确，然后控制引脚的高低电平传到开锁电路或者报警电路控制开锁还是报警，实际使用时只要将单片机的负载由继电器换成电子密码锁的电磁铁吸合线圈即可，当然也可以用继电器的常开触点去控制电磁铁吸合线圈。 主要的设计实施过程： 1、选用ATMEL公司的单片机AT89C52，以及选购其他电子元器件。 2、使用PROTEUS软件设计硬件电路原理图， 3、使用Keil uVision2软件编写单片机的C语言程序、仿真、软件调试。 4、使用PROTEUS软件进行模拟软、硬件调试。
南昌大学 毕业论文 题目名称：电子密码锁的设计 年级： 08应电一班层次：□本科■专科 学生学号： ZD08010236 指导教师：哈哈 学生姓名：天使技术职称：副教授 学生专业：应用电子技术所在系：电子工程系 上饶职业技术学院 2010年制
2 毕业设计（论文）要求 2.1 整体方案比较与论证根据设计要求给出2种设计方案，并进行比较和论证，确定最佳方案并进行设计。 2.2 要求有整体设计框图，相关设计参数的计算，电路原理图和元器件清单。 2.3要求有电路原理概述和分析。 2.4据所确定的设计电路，利用Protel或EWB等有关工具软件绘制电路原理图、PCB板图。 毕业设计（论文）时间安排： 3.1 2010年9月10日开题。 3.2 2010年11月10日前交一稿至指导老师，WORD 电子版格式和纸质版格式各1份，其它要求详见《毕业设计管理手册》。 3.3 2010年11月30日前指导老师提出修改意见，并将毕业设计一稿返还学生进行修改。 3.4 2010年12月10日前交二稿至指导老师，2010年12月20日前指导老师提出二次修改意见，并将毕业设计二稿返还学生进行修改。 3.5 2010年12月25日前交三稿至指导老师，2010年12月29日前指导老师给出学生毕业设计成绩，公布参加毕业设计答辩学生名单。 3.6 2011年1月4日至2011年1月5日进行毕业设计答辩。
4 毕业设计（论文）答辩及要求 4.1 简述毕业设计工作过程（3分钟以内）。 4.2 介绍毕业设计的内容，提出需要完善的方面（10分钟以内）。 4.3 回答老师提问（7分钟以内）。 毕业设计领导小组负责人：（签字）2011年01月04日
毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月
关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据 库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 摘要 近年来，随着改革开放的深入发展，电子电器的飞速发展.人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也是越来越多。这点就是看到了大部分人防盗意识还不够强。造成偷盗现象屡见不鲜。因此，越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。 有报警功能的密码锁这时正为人们解决了不少问题.但是市场上的密码锁大部分都是用于一些大公司财政机构。价格高昂,一般人们难以接受。如果再设计和生产一种价格低廉、性能灵敏可靠的密码锁，必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。 由于电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或是芯片工作的，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。它的种类很多，有简易的电路产品，也有基于芯片的性价比较高的产品。现在应用较广的电子密码锁是以芯片为核心。 关键词密码；开锁；报警
基于STM32的指纹识别系统的设计 摘要 随着经济时代的到来和科技的发展，人们对生活水平有了更进一步的的追求，对生活的安全性逐渐提高，其中具有身份安全认证功能的指纹识别技术在人们的关注和需求下，得到了长足的发展，出现了各种不同的指纹识别系统，然而大多数指纹识别系统是基于PC机的，在便捷性和可移动性上还存在很多不足。基于嵌入式的指纹识别成为了人们的研究的方向，并取得了一定的成果。然而在这些应用中还有很多不足等待大家的讨论研发，需要更进一步的研究和改善，以提高系统的应用前景。本文通过对嵌入式相关知识、图像预处理等方面的理论知识进行研究,在前人的基础之上,开发了一套小型的嵌入式身份识别系统。本文根据要设计的身份识别系统的功能来讨论了相关的指纹识别系统的硬件设计,完成了基于STM32微处理器的指纹识别系统设备的硬件电路设计和相应的软件设计。该系统具有指纹图像采集、指纹库中数目统计、指纹比对、指纹录入等功能。另外,本文电路设计中选取的电器件在价格和性能上都有一定的优势。同时,本文对指纹识别系统的过程和相关的原理进行了一定的分析和研究,重点研究指纹图像的预处理过程。 关键词：指纹识别; STM32; 嵌入式技术;图像预处理
The design of the fingerprint identification system based on STM32 Abstract With the advent of the era of economy and the development of science and technology, people's living standards have further pursuit, gradually improve the safety of the life, the one which has the function of authentication security fingerprint identification technology under the people's attention and demand, the rapid development, appeared a variety of fingerprint identification system, but most of the fingerprint identification system is based on PC, there are still many deficiencies in the convenience and mobility. Based on embedded fingerprint identification has become people the direction of the research, and achieved some results. However in these applications and there are many inadequate wait we discuss research and development, the need to further research and improvement, in order to improve the application prospect of the system. Based on the embedded knowledge, image preprocessing, etc to study the theory of knowledge, on the basis of predecessors, has developed a small embedded identification system. Identification based on to design the system function to discuss the related fingerprint recognition system hardware design, completed the fingerprint identification system based on STM32 microprocessor equipment design of hardware circuit and software design. The system has a fingerprint image collection, fingerprint library statistics, fingerprints, fingerprint input number, and other functions. In addition, this paper selected from the circuit design of electric have a certain advantage in price and performance. At the same time, in this paper, the fingerprint recognition system has been conducted for the
摘要 电子密码锁己广泛的应用于日常生活中，随着电子产品向智能化和微型化的不断发展，单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器。由于单片机具有体积小,耗电少,控制精度高,运行可靠等的特点,所以广泛应用于生产实际中。电子密码锁是每个行业和生活中的重要参数之一。为了更好地推广电子锁在各领域中的应用，在此根据任务要求设计了一种基于AT89S52单片机控制的电子密码锁。并介绍了单片机控制的矩阵式开关与数码管控制装置及其工作原理、设计思想、以及硬件电路和软件程序等。装置应用AT89S52单片机，通过单片机编写密码程序，并用74LS47和3-8译码器74LS138驱动的数码管来显示密码。数码管可以时时显示当前输入的六位数字。当输入密码正确时，对应的指示灯亮；当密码不正确时，另一个对应的指示灯亮且并且发出声音报警。 关键词：矩阵式键盘，单片机，数码管显示，电子密码锁，译码器 Abstract Electronic locks have been widely used in daily life, as electronic
products to intelligent and miniaturization, SCM has become electronic product research and development in the preferred controller。Since the microcontroller with small, low power consumption, high precision control, reliable, and more features,it is widely used in production。Electronic code lock is the life of each industry and one of the important parameters。In order to better promote electronic locks in all areas of application，we designed an application MCU AT89S52 microcontroller-based control design of a matrix switch with digital control devices and their working principle, design, and hardware and software of electronic lock。AT89S52 microcontroller device applications, the password program written by SCM, and 3-8 with 74LS47Decoder 74LS138-driven digital control to display the password。Digital tube can always display the current input of six digits。When you enter the password correctly, the corresponding indicator light；When the password is incorrect, the other, and the corresponding indicator light and sound alarm。 Key word：Matrix keyboard，SCM，Digital display ，Electronic locks 目录 摘要 (Ⅰ) Abstract (Ⅱ)
毕业设计外文翻译 V oice of Electronic Password-lock Design 语音电子密码锁的设计
Voice of Electronic Password-lock Design (https://www.doczj.com/doc/a912123156.html, / JUN E 200 6 ) Abstract:The design is the use of voice recognition technology and keyboard input, Sunplus SPCE061A SCM in achieving a voice electronic password lock authentication system.Voice recognition and electronic password lock function of the ordinary locks, and dual role of security. The password lock safe, effective, reliable, but also has voice recognition, password Preferences, confidentiality strong, tips and other features of error. Key words:SPCE061A; voice recognition, electronic password lock; FLASH 1 Introduction As people's living standards improve and strengthen the sense of security, safety locks system becomes essential, therefore a password lock, magnetic locks, electronic locks, laser lock, voice-activated lock locks, etc., they are On the basis of traditional keys, using one or more passwords, different voices, different magnetic field, different sound, different light beams of different images (such as fingerprints, retina retina, etc.) to control open the lock. In this paper, using speech recognition technology and keyboard to control the importation of the integration of SCM in Sunplus SPCE061A achieve a voice on the electronic certification system password lock. 2 voice electronic password-lock system This system is mainly composed of Sunplus SPCE061A SCM, MIC input circuit, voice output circuit, 4 × 4 keyboard, six Qiduan LED display and output control and FLASH memory components. System is the main function: the training, the speaker's voice through a microphone into the speaker voice signal acquisition front-end circuit, by voice signal processing circuit on the acquisition of the characteristics of voice signals and voice processing, from the speaker's personality characteristics and parameters Store, a speaker parameters database. In recognition, will be voice recognition and speaker parameters database matching, voice recognition and complete control of the keyboard, and activate or release of locks, the final completion of the lock. System is relying on hardware and software to closely cooperate with the Sunplus SPCE061A SCM flexible control achieved.
摘要 随着电子技术的发展，具有防盗报警等功能的电子密码锁代替密码量少、安全性差的机械式密码锁已是必然趋势。电子密码锁与普通机械锁相比，具有许多独特的优点：保密性好，防盗性强，可以不用钥匙，记住密码即可开锁等。目前使用的电子密码锁大部分是基于单片机技术，以单片机为主要器件，其编码器与解码器的生成为软件方式。在实际应用中，由于程序容易跑飞，系统的可靠性能较差。 本文主要阐述了一种基于现场可编程门阵列FPGA器件的电子密码锁的设计方法。用FPGA器件构造系统，所有算法完全由硬件电路来实现，使得系统的工作可靠性大为提高。由于FPGA具有现场可编程功能，当设计需要更改时，只需更改FPGA 中的控制和接口电路，利用EDA工具将更新后的设计下载到FPGA中即可，无需更改外部电路的设计，大大提高了设计的效率。因此，采用FPGA开发的数字系统，不仅具有很高的工作可靠性，而且升级也极其方便。 本文采用EDA技术，利用Quartus II工作平台和硬件描述语言，设计了一种电子密码锁，并通过一片FPGA芯片实现。 关键词：电子密码锁；FPGA；硬件描述语言；EDA
Abstract With the development of electronic technology, electronic password lock with burglar alarm and other functions replacing less password and poor security mechanical code lock is an inevitable trend. compared electronic password lock with ordinary mechanical locks, it has many unique advantages ：confidentiality, and security in nature, do not use the key, remember password can unlock it etc .Most electronic password locks we used now is based upon SCM technology ,SCM is its mainly device ,and the creating of encoding and decoding devices is the fashion of Software mode. In practical application, the reliability of the system may be worse because of easy running fly of the programme. This paper mainly expatiates a design method of electronic password lock based upon Field Programmable Gate Array device. We use FPGA devices to construct system , all of the algorithm entirely achieved by the hardware circuit , because of FPGA has the function of ISP , when the design needs to be changed We only need to change the control and interface circuit of FPGA,EDA tools are used to download the updated design to FPGA without changing the design of the external circuit , this greatly enhance the efficiency of the design .Therefore , we use FPGA to empolder the digital system has not only high reliability but also extremely convenient of upgrading and improvement .In this paper ,we use EDA technology , Quartus II platform and hardware description language designing an electronic password lock ,and it achieved through an FPGA chip. Key words：electronic password lock；FPGA；hardware description language；EDA