指纹识别门禁控制装置的设计

朱家震 贾婷 菅洪生 郝一良 沈阳工学院信息与控制学院

门禁系统是时代快速发展的产物，是信息领域中的新兴产业。最早的传统门锁只是简单的机械原理的运用，是纯粹的机械装置。虽然在数代人的努力下不断的改良，其安全性不断提高，但还是可以通过暴力等非正常手段拆除，安全性较低。随着时代的进步，人们对安全性的要求不度提高，简单的机械锁已经满足不了人们的需求，门禁系统便应运而生。

在实际应用中，有相当一部分要处理的指纹图像的质量是比较差的。本设计主要包含了5部分,对低质量的指纹图像的处理效果还远不能令人满意，对于质量很差的图像，如果不经过特殊的增强处理，是不能正确并且有效的进行指纹信息的取样的。

本文主要设计一个基于指纹识别技术的门禁装置的设计与实现，它以STC89C52单片机作为控制器，通过单片机、指纹识别模块、显示器、网络通信模块，报警模块等硬件系统和软件系统单片机的指纹识别技术的门禁装置功能和显示功能。

根据设计目的并遵循单片机应用系统的设计开发原则提出了本课题实现方案：

1.硬件电路的设计：包括最小系统模块、指纹识别模块、显示模块、按键模块，网络通信检测模块、报警模块。

2.软件的设计：包括主程序设计、指纹识别程序设计、键盘模块程序设计、LCD显示程序模块设计、报警模块程序设计、网络通信程序设计。系统总框图如图1所示。

软件设计上，根据功能分了几个模块编程，包括主程序模块、读卡模块、显示模块，存储模块、延时子程序模块和中断子程序模块等。系统工作时当卡片靠近读卡模块时指示灯亮起，屏幕显示卡片信息，然后程序判断权限，若合法，开锁模块程序点亮指示灯，蜂鸣器发出警报，电机转动模拟门锁打开。若非合法卡，是否赋予权限，如果赋予权限电机转动，指示灯亮起，蜂鸣器发出警报，如果不赋予则返回。

系统软件工作流程

单片机采用STC89C52,单片机的主程序主要是完成上位机与下位机通信、单片机与模块通信的任务，首先要将波特率设置为9600bps（与模块相对应），然后在根据模块的指令包格式，来发送命令。软件使用Keil C51版本，主程序采用c语言编写。单片机对指纹识别模块发送命令，得到识别结果，在根据这个结果来控制显示模块、语音模块和电子锁模块。

FM-180作为一个指纹识别模块，它的内部已经很完整，用户只需要对模块下达合适的命令就能够实现对模块的控制，进而实现相应的功能。不同的功能，需要不同的指令来实现，而每一条指令都有其规定的格式，用户必须按照其规定个格式来进行。

指纹识别模块需要完成的工作有：获取指纹图像，生成指纹特征模板，储存指纹特征模板和匹配指纹等工作，单片机根据模块的指令系统，给模块发送指令信息，来控制模块完成相应的工作。

结论：作为一种可靠的生物识别技术，指纹识别技术受到了广泛关注，高效可靠的指纹图像识别算法技术在实际生活中具有很高的实用价值。设计了基于STC89C52单片机的指纹识别系统。主要研究内容如下：

1.指纹识别原理。分析如何对采集到的图像进行预处理，包括图像的规格化，图像分割，图像二值化，图像增强，图像细化以及特征值的提取。

2.指纹识别模块工作流程。包括添加用户，删除指定用户，删除所有用户，认证用户，管理用户权限等功能的工作原理。

3.单片机的通信。如何实现通信，以及怎样运用软件进行仿真。掌握指纹识别模块的与单片机的通信机制，运用通信协议实现各功能控制。

本文由于时间上的限制，在指纹识别系统的用户管理功能上没有进行更深入的开发，是一个缺憾。如何有效提高指纹识别可靠度，更安全地管理用户控制权限，以及寻求更为简洁可靠的指纹图像识别算法，应该是今后开展工作的方向。

[1] 李萍，张池，张勃.AT89S52 单片机原理、开发与应用实例[M].北京：中国电力出版社，2008：56-57.

[2] 王东峰.单片机C语言应用100例[M].北京：电子工业出版社，2009：151-161.