基于STM32的指纹密码识别装置

2022-10-11刘燕

现代计算机 2022年15期

刘燕

（山西工程科技职业大学，太原 030619）

0 引言

生物识别技术是依靠人体的生物特征来进行身份验证。人体的生物特征包括脸、视网膜、指纹、声音等，是人体所固有的，具有唯一性。生物识别技术的关键在于这些生物特征的有效获取，并转换为数字信息进行保存，利用有效的识别算法实现身份验证。

常用的磁卡、条纹码、口令或钥匙都存在容易丢失、甚至被盗用的缺点。然而采用生物密钥，不仅不用携带，也无需去记，最重要的是安全。指纹识别的可靠性和安全性，不会对人体构成侵犯。识别过程分为五个步骤：读取指纹图像、指纹图像预处理、提取指纹特征点、形成指纹特征图像、将指纹特征图像以数字形式保存到数据库中，进行指纹对比与匹配［5-7］。

目前，指纹识别技术的应用比较广泛，在门锁安防中钥匙正在逐渐被指纹密码锁取代。传统的电容式指纹识别技术虽然技术相对成熟、成本低廉，但是穿透力较弱，手脏手湿的情况下会影响正确识别。针对这种情况，本文设计了采用光学指纹识别的指纹密码识别装置，同时可以采用红外遥控的方式进行密码识别，两种识别方式有效应对意外情况，提高正确识别率。无论国内市场还是国际市场，随着指纹识别技术日渐成熟，指纹密码锁将不断应用于各个领域，市场潜力巨大。

1 系统总体设计

所设计的指纹密码识别装置以STM32单片机最小系统作为主控器，采用ATK-AS608指纹识别模块完成指纹的采集和识别，并通过红外接收头与遥控器进行通信，从而同时实现指纹识别和密码识别，为了提高人机交互的友好性和实时性，还增加了语音播报模块和LCD液晶显示模块。该指纹密码识别装置的总体功能模块图如图1所示。该指纹密码识别装置的工作流程为：在STM32单片机的控制下，首先由管理员预先录入用户指纹，并设置好密码；用户可采用指纹和密码两种识别方式，与预设的比对成功，并语音播报提示。具体的工作流程如图2所示。

图1 总体功能模块图

图2 指纹密码识别装置的工作流程图

2 硬件电路设计

该指纹密码识别装置包括电源电路、时钟电路和复位电路。STM32单片机采用高性能的ARM Cortex-M3内核，内置Flash闪存，拥有丰富的I/O端口和多个通信接口等，具有高性能和低功耗等优点。

ATK-AS608指纹识别模块是一个采用光学原理的指纹识别模块，插电后，该模块将传出蓝光，蓝光从底端散播到三棱镜，手指头放到上边，由于手指头表层凸凹不平，因此反射面水平和折射角不一样，依据色度用CMOS光学元件解决图像信息可以获得指纹。内置有DSP单元，集成了指纹识别算法，能有效地完成指纹的采集和识别，用户无需钻研具体的图像处理算法以及指纹识别算法，只需使用简单的USB接口和串口，按照指定的通讯协议便可编程实现控制。

XFS5152CE语音合成模块的主控芯片具有智能的文本分析算法，对常见的文本（比如数值、电话号码、时间日期、度量符号等）进行有效识别和处理，并语音播放出来。

红外遥控分为两部分：红外遥控器和红外接收头。红外遥控器是利用一个红外发光二极管，以红外线作为载体将按键信息传递给接收端的一种设备。VS838红外接收头接收到红外信号后，根据增益值电源电路变大信号，与此同时还对信号开展过滤调制解调，之后将信号发给STM32单片机，从而控制完成相应的密码识别。

3 软件设计

软件编写完成后，将编译后生成的可执行文件下载至实验电路板，出现一些错误，比如：液晶显示模块无法显示字符、指纹无法正常识别等，需要多次修改源程序的代码。该指纹密码锁的主程序流程图如图3所示，系统通电启动后，首先各部分完成初始化设置，液晶屏显示主界面，并等待获取红外遥控器的按键信号，根据接收到的数字进行相应的操作。