1、毕 业 论 文基于单片机的指纹密码锁设计基于单片机的密码锁的设计 .I1 绪 论 .1.1.1 引 言 .1.1.2 指纹锁的背景 .1.1.3 指纹锁的指纹识别的基本原理 .2.1.4 指纹锁设计的意义的本设计特点 .2.2 系 统 设 计 .4.2.1 设计原则 .4.2.2 设计方案的选择 .4.2.3 系统总设计结构图 .5.2.4 开锁机构设计 .5.3 主 要 元 器 件 介 绍 .7.3.1 89C51 单 片 介 绍 .7.3.1.1 时 钟 电 路 .8.3.1.2 复 位 电 路 .9.3.2 STM32 单 片 机 介 绍 .1 0.3.2.1 STM32F103 性 能
2、 特 点 .1 13.2.2STM32F103 的系统作用 .1 23.3 SB2000M 指纹识别模块介绍 .1 33.3.1 结 构 .1 3.3.3.2 产 品 规 格 .1 3.3.4 RS-232C 连接器介绍 .1 4.3.5 GSM 设备的介绍 .1 5.4 硬 件 电 路 的 设 计 .1 8.4.1 系统电源的设计 .1 8.4.2 系统的备用电源的设计 .1 9.4.2.1 备用电源的供给设计 .1 94.2.2 备用电源的使用选择设计 .2 14.3 开锁电路的设计 .2 2.4.4 指纹识别模块电路的设计 .2 3.4.5 总电路的设计 .2 4.5 软 件 程 序 的
3、 设 计 .2 5.5.1 程序设计语言的选择及步骤 .2 55.1.1 C 语 言 简 介 .2 5.5.1.2 C 语 言 特 点 .2 5.5.1.3 C 语言优点 .2.5.5.2 KEIL 简 介 .2 6.5.3 开锁程序的设计及流程图 .2 7.结 论 .2.8.致 谢 .2.9.参 考 文 献 .3 0.附 录 一 ： 程 序 .3 1.附录二：电路接线图及实物图 .4 2Design of fingerprint lock based on MCU .I1 The first chapter .1.1.1introduction .1.1.2 the background o
4、f fingerprint lock .1.1.3 the basic principles .2.1.4 the design characteristics.2.2 The second chapter.4.2.1design principle .4.2.2design options.4.2.3the system structure .5.2.4 lock mechanism design .5.3 The third chapter .7.3.1 89C51 introduction .7.3.1.1 clock circuit .8.3.1.2 reset circuit.9.3
5、.2 STM32 .1 0.3.2.1 STM32F103 features .1 1.3.2.2STM32F103 systems .1.2.3.3 SB2000M.1 3.3.3.1 structure.1 3.3.3.2 specification .1.3.3.4 RS-232C .1 4.3.5 GSM .1 5.4 The fourth chapter.1 8.4.1 power supply systerm design .1.8.4.2 standby power.1 9.4.2.1 design .1.9.4.2.2 design options .2.1.4.3 lock
6、circuit design .2 2.4.4 the fingerprint identification circuit .2. 34.5 the total circuit .2 4.5 The fifth chapter.2 5.5.1 selection and step of programming language .2.5. 5.1.1 C language .2.5.5.1.2 C language feature.s.2 55.1.3 C language advantage.s .2.55.2 KEIL .2 6.5.3 lock program design .2.7.
7、Conclusions.2 8.Thanks.2.9.Reference .3.0.Appendix A ： programs.3 1.Appendix B ： circuit design and the real figure .4 2.I基于单片机的密码锁的设计【摘要】： 本文主要介绍一款简单、安全、实用的指纹密码开锁设备。本项目主要采用单片机作为主控单元， 以指纹识别模块作为前端信号输入， 经单片机控制继电器工作， 实现电磁锁的开闭。同时，单片机控制 GSM 模块会向目标手机发送开关门的提示短信。经过多次试验证明， 该系统工作稳定，运行可靠， 操作简便， 满足日常生活开关门以及安全保密
8、的需要，为进一步完善家居的安全防卫提供了方便。关键词： 电磁锁 指纹识别 单片机 GSM 继电器IIDesign of fingerprint lock based on MCUAbstract: This paper mainly introduces a simple, safe, practical fingerprint cipher unlocking device . The project mainly adopts the single-chip microcomputer as the main control unit, to the fingerprint identif
9、ication module as the front signal-inputing, the MCU controls the relay working, realize the opening and closing of an electromagnetic lock. At the same time, the MCU controlsthe GSM module to send the door switch prompt message to the target mobile phone . Experiments show, the system is reliable,w
10、orking stable, simple operation, meets the daily opening and closing doors and security needs, providing convenience to further improving the security of the home furnishing.Keywords: Electromagnetic lock Fingerprint identification MCU GSM Relay11 绪论1.1 引言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
11、造的简单， 安全性能低， 被撬的事件屡见不鲜， 而且钥匙易于被复制，难以形成有效的保护。电子类锁由于其保密性高，使用灵活性好， 安全系数高， 受到了广大用户的喜爱， 拥有广大的市场需求。 锁是置于可启闭的器物上 , 用以关住某个确定的空间范围或某种器具的 , 必须以钥匙或暗码打开的扣件。 锁具发展到现在已有若干年的历史了， 人们对它的结构、 机理也研究得很透彻， 因此， 不用钥匙就能打开的方法和工具也层出不穷。 现代人类文明社会里， 由于社会中各种矛盾冲突十分剧烈， 人们的思想道德观念， 价值观念， 文化修养水平等差异，群众中良莠不齐，善良的人们能够自觉规范自已的行为， “非礼不为” ， 虽无
12、钥匙亦不会乱闯。然而，那些毫无道德观念的盗贼却想方设法利用高科技手段撬门开锁，使广大居民防不胜防。为什么会出现这种情况呢？因为传统锁具都存在致命的弱点： 第一、 锁芯采用常见的铜、铝、锌等材料，抵抗不了强力破坏； 第二、 锁具制作工艺，技术落后，无法阻止技术手段的开启。目前， 市场上很多国内外的锁具， 实际上都不具备真正的防盗功能。 在惯偷面前， 两根钢丝或几件简单的工具就可以把这些锁打开， 有的惯偷甚至公开扬言： “没有我打不开的锁。 ”其实，不是他们多高明，而是一般锁具技术原理太过简 单。面对这一残酷的现状， 新时代提出了锁具必须革命的迫切的要求， 这样电子锁具就进入了大家的视野。1.2
13、指纹锁的背景随着社会科技的进步，锁已发展到了密码锁、磁性锁、电子锁、激光锁、声 控锁等等。在传统钥匙的基础上，加了一组或多组密码，不同图像，不同声音， 不同磁场，不同声波不同光束光波（如指纹、眼底视网膜等）来控制锁的开启。 从而大大提高了锁的安全性， 使不法之徒无从下手， 人们也就能对自身财产安全有了更多的保障。 当今安全信息系统应用越来越广泛， 特别在保护机密、 维护隐私和财产保护方面起到重大作用，而基于电子锁的安全系统是其中的组成部分， 因此研究它具有重大的现实意义。虽然以上多种电子锁具， 都有其各自的特点以及良好的防盗性， 但是受限与当今的科学技术以及成本的限制和市场的要求， 一些过于复
14、杂及高端的锁具由于自身的局限性无法进入大众市场普及化。可是指纹锁具其的技术已经十分完善， 价格已经随着时间逐步降低，是我们的设计电子锁的首选。而指纹识别可谓历史悠久， 本是一种古老的身份识别技术。 几千年以前， 中2国人、盎格鲁撒克逊人和古叙利亚人就曾经采用其作为身份鉴别的方法。 而随着现代计算机技术和信息处理与识别技术的不断进步， 现代指纹识别技术已发展成为一种成熟、应用广泛的生物特征识别技术，而且指纹具有唯一性、稳定性、 随身性、 便于采集等优点， 这使得指纹识别技术优于其他人体生物特征识别技术。目前，全球范围已建立了指纹数据库和鉴定机构， 而且在国内外几十年的研究与应用中， 其有关芯片模
15、块的开发已达到了技术成熟、 识别率高和价格低廉的要求。国外方面， 美国、 日本早已研制和生产出多种指纹自动识别设备并投入使用， 比如美国 SECOM、日本嘉士通、松树株式会社等公司开发的指纹锁和指纹认证装置。国内率先进入这一领域的高校是清华大学，在 90 年代中期开发出了指纹 IC 卡， 其后又有广东粤安集团、 浙江中正、北大高科等高科技集团纷纷进入该领域， 其中浙江中正于 2000 年开发出的超小指纹识别系统，标志着我国在这一领域已经达到了世界领先水平。1.3 指纹锁的指纹识别的基本原理首先，通过指纹采集仪器采集到人体指纹的图像， 并对原始图像进行初步的处理， 这样使指纹图像中蕴涵的特征信息
16、更明显。 然后， 运用指纹特征提取算法建立指纹的数字表示特征数据。 这种转换是单向进行的， 只能从指纹转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹， 而且两枚不同的指纹绝对不会产生相同的特征数据。 指纹纹路的分叉、 终止或转弯处的坐标位置， 也就是通常被专家称为“细节点” (minutiae)的数据点，同时拥有 7种以上的唯一特征。有的算法把节点和方向信息组合产生了更多的数据，这些方向信息能够表明各个节点之间的关系，有的算法还可以处理整幅指纹图像。 这些数据通常称为模板， 保存为 1k或者0.5k大小的记录。最后，我们通过计算机模糊比较的方法，把两个指纹的模板进行比较，计算出它们之间的相似程度，
17、最终得到两个指纹的匹配结果。1.4 指纹锁设计的意义的本设计特点单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（ CPU） 、随机存取存储器（ RAM ） 、只读存储器（ ROM ） 、输入 / 输出端口 （ I/0） 等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。 在单片机没有出现之前我们只能使用复杂的模拟电路来进行线路的连接， 这样不仅体积巨大， 成本较高给我的生产生活带来的极大的不便。 而单片机给我们的各领域都带来的巨大 的变化，现在从飞机大炮到电子产品都离不开单片机，这是因为单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。同样本次设计同样要采用单片机进行设计。本设计采用 STM32 单片机为主控芯片， 结合外围器件， 组成电子控制系统， 用户想要打开锁，必先通过指纹识别模块 SB2000M 对指纹进行采集比对，若指3纹比对正确则开锁， 否则不予开启。 同样也可以输入密码进行开锁， 和对密码信息进行修改。 由于门锁的开启是由指纹信息来确定， 而个人的指纹信息是独一无二的，一般难以被盗与仿制， 因此我相信我们所设计的指纹防盗锁的安全性是有保证的。 而且我们拥有两种开锁方式， 对于我们生活工作中的正常的使用有更大 的适用性。
