摘要：指紋識別作為一種生物特征識別技術(shù)具有針對性強(qiáng)、操作方便、應(yīng)用廣泛、安全性強(qiáng)等優(yōu)點，發(fā)展至今已經(jīng)成為最可靠，最廣泛的識別類型。本文闡述的分層指紋識別控制系統(tǒng)使用52單片機(jī)作為控制器，以光學(xué)指紋識別模塊作為指紋信息采集和輸入模塊設(shè)計一個指紋分控系統(tǒng)。通過程序控制，此系統(tǒng)可以通過識別多個手指指紋下達(dá)多個操作指示，從而實現(xiàn)多個指紋控制多個設(shè)備工作的目的。

關(guān)鍵詞：52單片機(jī);指紋識別;分層控制

引言

指紋識別技術(shù)的發(fā)展得益于現(xiàn)代電子集成制造技術(shù)和快速可靠的算法的研究，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣。常見的指紋識別設(shè)備都是通過指紋采集模塊獲取指紋信息來控制單個設(shè)備的運行與終止。指紋采集模塊通?？梢垣@取多個指紋生物信息，但這些指紋只能控制相同單個設(shè)備，不能做到輸入多個的指紋生物信息控制多個設(shè)備，造成的指紋識別模塊資源的浪費?；谇度胧降姆謱又讣y識別控制系統(tǒng)在這方面進(jìn)行了創(chuàng)新改進(jìn)，可實現(xiàn)多個的指紋輸入單個指紋采集模塊，利用主芯片與指紋采集及識別模塊的串口通信，串接起外圍設(shè)備，可方便完成指紋識別系統(tǒng)應(yīng)具備的功能，不僅降低了制造成本，還在使用過程中節(jié)省了能源。

1系統(tǒng)設(shè)計

使用指紋識別裝備來收集，識別和部分處理指紋。ST89C52微控制器用作核心微控制器，通過串行通信發(fā)送命令來控制指紋識別模塊。執(zhí)行將指紋存儲在指紋上的工作。整個過程如圖1所示，具體工作原理如下：

指紋登陸時通過ST89C52單片機(jī)發(fā)出指令，通過指紋識別采集裝備對單枚指紋錄入至少兩次，將兩次錄入的指紋信息進(jìn)行處理，合成模板存儲于模塊中。

指紋識別時通過指紋采集裝備輸入待檢驗指紋信息并對信息進(jìn)行校正處理，然后對原模塊中已錄入指紋模板進(jìn)行匹配，模塊通過匹配給出通過或失敗結(jié)果;串口傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)反映當(dāng)前指紋識別結(jié)果，蜂鳴器用于響應(yīng)當(dāng)前指紋識別結(jié)果是否正確，若指紋輸入正確，則蜂鳴器響起。

2 硬件設(shè)計

2.1元器件選擇

（1）控制模塊—ST89C52

在這種設(shè)計中，有必要使用指紋模塊進(jìn)行通信，并且在單片機(jī)和模塊通信方法之間進(jìn)行各種比較后，決定使用相對簡單的串行通信。串行通信方法幾乎在任何單片機(jī)中都有硬件支持，但是有的類型串口多，部分類型串口少，ST89C52單片機(jī)作為該單片機(jī)的主控芯片，功能基本可以實現(xiàn)。

（2）指紋識別傳感器—FPM10A

本次需要用到的功能有錄入指紋、識別指紋、清空指紋，顯然這三個指令幾乎所有的模塊都可以實現(xiàn)，決定選用FPM10A光學(xué)指紋識別模塊作為指紋采集器，如圖2所示。FPM10A光學(xué)指紋識別模塊系統(tǒng)穩(wěn)定性好、成本低、可提供500 dpi分辨率的圖像，可以實現(xiàn)大面積的指紋圖像采集。

（3）LCD顯示屏—1602LCD

作為人機(jī)交互界面，顯示器是重要組件。需要在顯示器上顯示整個操作過程，例如獲取或讀取指紋、識別指紋是否正確。識別顯示器使用1602液晶模塊，1602是字符LCD，16*2顯示器。1602字符LCD通常有14個引腳線，功耗更低。1602識別ASCII碼，1602液晶模塊的內(nèi)部字符代存儲器（CGROM）存儲了160個不同的點陣字符。

（4）操作鍵盤

操作鍵盤由4個立式4腳微動開關(guān)構(gòu)成，功能分別為“選擇”、“確定”、“返回”、“復(fù)位”。在本設(shè)計中，有指紋輸入功能、指紋識別功能和指紋庫清除功能。通過獨立按鈕、矩陣鍵盤實現(xiàn)這些功能的切換。

（5）蜂鳴器電路

由于需要在錄入指紋和指紋被判斷為正確或不正確，因此蜂鳴器被添加到電路設(shè)計中作為警報響應(yīng)的提醒，使用具有5 V的DC電壓的有源蜂鳴器。

（6）電磁繼電器

采用高電平觸發(fā)的電磁繼電器作為各設(shè)備的控制開關(guān)，DC+和DC-連接外部電源，IN端連接單片機(jī)數(shù)據(jù)輸出端口，當(dāng)輸出為高電平時，繼電器閉合、設(shè)備電路導(dǎo)通。

2.2總體系統(tǒng)電路圖

3 軟件設(shè)計

3.1系統(tǒng)方框圖

根據(jù)設(shè)計要求，STC89C52用作主控芯片。FPM10A被用作最重要的指紋傳感器。LCD 12864用作人機(jī)交互界面。同時獨立功能用于切換每個功能。蜂鳴器和LED燈用作警報提示。最后根據(jù)設(shè)計要求，框圖如下所示：

3.2操作步驟

①首先給該裝置通5 V電源，打開設(shè)備液晶顯示屏上顯示“search finger、add、delete”，設(shè)備底部設(shè)有四個按鍵，分別為復(fù)位鍵、選擇鍵、確定鍵、返回鍵。

②用四組LED燈分別代表四個不同的設(shè)備。

③錄入指紋;

④通過指紋識別控制不同的設(shè)備;

⑤錄入相應(yīng)指紋并搜索指紋，若有錄入的指紋則相應(yīng)設(shè)備被打開，即實現(xiàn)錄入不同的指紋相應(yīng)指紋對應(yīng)的設(shè)備被打開。每個設(shè)備單獨進(jìn)行工作。同時可以更改程序，使用一個指紋實現(xiàn)所有設(shè)備進(jìn)行工作或者關(guān)閉，

⑥通過外接電阻來控制端口電流和電壓大小，通過外接按鈕，單獨控制端口的開關(guān)。

3.3功能測試

代碼在keil uvision4軟件平臺上編譯和調(diào)試，程序被編輯并傳輸?shù)?2 MCU。打開電源，檢查每個模塊使其正常工作。然后打開串口通訊軟件，找到程序文件選項并選擇打開，單擊需要輸入MCU的文件，下載，程序下載成功后，程序已經(jīng)由MCU保存，成功的調(diào)試程序下載到硬件電路，實現(xiàn)指紋識別和分層控制，測試。

4總結(jié)

基于嵌入式的分層指紋識別控制系統(tǒng)可以通過識別不同的手指指紋下達(dá)不同的操作指令，從而實現(xiàn)不同的指紋權(quán)限控制不同的繼電器，從而達(dá)到控制不同電器的效果。該系統(tǒng)大量推廣可以降低現(xiàn)有指紋識別設(shè)備制造成本，還能節(jié)約使用過程中的能源。

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作者簡介：張正大（1997.01.24—），男，漢族，山東濟(jì)南人，本科學(xué)歷，武警士官學(xué)校助教，研究方向：軍事通信。