基于STM-32指纹识别密码锁控制系统的设计与实现毕业论文 - 图文

浙江财经大学本科生毕业论文(设计)

本 科 生 毕 业 论 文（设计）

题目:基于STM-32指纹密码锁控制系统的设计与实现

I

浙江财经大学本科生毕业论文(设计)

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期：

使用授权说明

本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名： 日 期：

II

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学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名： 日期： 年 月 日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或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学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名： 日期： 年 月 日

导师签名： 日期： 年 月 日

III

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注 意 事 项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文）

2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

IV

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基于STM-32指纹密码锁控制系统的设计与实现

摘 要：本文首先介绍了指纹密码锁控制系统的开发背景和意义，简单介绍了一些国内外常见的指纹识别装置和指纹识别密码锁，并指出了当前指纹识别控制系统存在的问题，再根据完整的指纹识别模块指令确定了本系统的目标和要求，以战舰STM-32为开发平台进行了系统的总体结构设计，阐述了系统的软、硬件组成，并重点探讨了指纹识别模块、键盘模块、LCD液晶显示模块和报警模块等几个主要功能模块的设计与实现。最后，对系统的设计与实现做相应总结。

关键词：指纹识别；战舰 STM32；模式识别

Design and Implementation of STM32-based fingerprint combination

lock control System

Abstract: This paper introduces the fingerprint lock control system development background and significance simply, introduced some common fingerprint identification device and fingerprint identification combination lock at home and abroad, and points out the problems existing in the current fingerprint identification control system, according to the complete fingerprint identification module instruction to determine the objectives and requirements of this system, the warship STM - 32 as a development platform for the overall structure of the system design, this paper expounds the hardware and software of the system, and probes into the input fingerprint identification module, keyboard module, LCD liquid crystal display module and alarm module, etc. Several main function module design and implementation. Finally, summarizes the design and implementation of the system.

Key words: Fingerprint identification; Warship STM32; Pattern recognition

V

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目 录

1绪 论 ................................................................... 1 1.1 开发背景和意义 ...................................................... 1 1.2 国内外研究现状 ...................................................... 1 1.2.1 总体研究现状 .................................................... 1 1.2.2 指纹采集技术的研究现状 .......................................... 2 1.2.3指纹识别技术的研究现状 ........................................... 2 1.3本文主要研究内容和章节安排 .......................................... 3 2系统总体结构设计 ........................................................ 4 2.1 系统设计总体要求 .................................................... 4 2.2硬件总体结构设计 .................................................... 4 2.3软件总体结构设计 .................................................... 5 3系统硬件模块设计与实现 .................................................. 6 3.1指纹识别模块设计与实现 .............................................. 6 3.2 LCD液晶显示模块设计与实现 ........................................... 7 3.3键盘模块设计与实现 .................................................. 8 3.4报警模块设计与实现 .................................................. 9 4系统软件模块设计与实现 ................................................. 10 4.1键盘模块程序设计与实现 ............................................. 10 4.2报警模块程序设计与实现 ............................................. 11 4.3 LCD液晶显示模块程序设计与实现 ...................................... 12 4.4指纹识别模块程序设计与实现 ......................................... 13 4.4.2指纹识别模式 .................................................... 13 4.4.2指纹识别模式 .................................................... 14 5系统实现结果 ........................................................... 15 5.1系统总体框架 ....................................................... 15 5.2指纹录入模式 ....................................................... 15 5.3指纹识别模式 ....................................................... 17

VI

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5.4结果分析 ........................................................... 19 6总结与展望 ............................................................. 19 参考文献 ................................................................. 21 致谢 ..................................................................... 22

VII

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1绪 论

1.1 开发背景和意义

指纹就是我们人类手指末端指腹上由凹凸的皮肤所形成的纹路，是人类在进化过程中自然形成的[1]。指纹具有唯一性、遗传性和不变性。它的复杂程度足以提供用于鉴别的足够特征。到目前为止，尚未发现有不同的人拥有相同的指纹，所以每个人的指纹也是独一无二。由于指纹是每个人所特有的标记，指纹逐渐成为警方追捕疑犯的重要线索

[1]

。随着现代信息化的大潮流，指纹识别已经不仅仅运用于追捕嫌犯，更多的也走向大

众化。现代科技的高速发展，光电传感器应运而生，以指纹识别技术作为桥梁与指纹生理特征相结合，便产生了指纹识别为核心的各种指纹识别仪器。

指纹密码锁就是其中比较典型的一种。指纹的唯一性和多样性使得这种生理特征与现代科技相结合运用使我们的信息安全、经济安全、人身安全的保障相比较于传统的锁具更加具有可靠性和多样性。科技的不断革新使得指纹密码锁的研究和设计开发也依然在不断地革新完善中。随着旧问题的解决，新问题也会不断的出现。

因此研究和开发以指纹识别技术为核心的指纹密码锁能够更好的了解当前科技与生物生理特征有效结合的程度，对于当前指纹密码锁的研究所存在的问题和研究程度以及之后的发展方向有更深入的了解。同时，在开发和设计过程中，我们也能够更好的运用和巩固所学到的计算机知识。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 总体研究现状

现在国内外指纹识别技术基本上都是采用基于细节点特征的指纹识别技术，从研究角度来说，国内外的差距并不明显。由于具有广阔的市场前景，也受到了越来越广泛的重视，国外很多著名的IT厂商、电子厂商都在积极推进AFIS技术的研究工作[1]。

国内对于指纹识别锁的研究正在不断提升，也在不断的向广大百姓普及。目前指纹锁产品正逐步走向中国家庭，中国消费者对指纹锁的认知已经越来越广泛，但是国内对于AFIS主要侧重于研究角度，很长一段时间没有在实际应用中实践，所以 这些技术和实际的市场需求间还有不少差距[2]。而实际从事指纹应用的公司没有自己的技术，在技术上依然有着很大的提升和改善空间。

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指纹应用到计算机信息安全加密应用是目前国际公认未来最有前途的新兴市场，凡是用密码方式验证的都可以统统采用指纹验证模式。指纹识别密码锁，指纹识别技术的发展得益于现代电子集成制造技术和快速可靠的算法的研究。尽管指纹只是人体皮肤的一小部分，但用于识别的数据量相当大，对这些数据进行比对也不是简单的相等与不相等的问题，而是使用需要进行大量运算的模糊匹配算法。现代电子集成制造技术使得我们可以制造相当小的指纹图象读取设备，同时飞速发展的个人计算机运算速度提供了在微机甚至单片机上可以进行两个指纹的比对运算的可能。另外，匹配算法可靠性也不断提高，指纹识别技术经已经常实用[3]。

1.2.2 指纹采集技术的研究现状

指纹识别技术实际上包括了“指纹采集技术”和“指纹识别技术”。

指纹采集技术经过了较长时间的发展，其过程也随着传感技术的发展而受到影响以及推动。第一代“指纹采集技术”主要采用的就是“按压留痕”的方式，通过“油墨-指纹图像”的方式进行采集[2]，存在不完整、不安全的一些缺点。那么第二代“指纹采集技术”在传感器的发展带动下，开始采用自动化和数字化的采集方式、指纹的信息以数字信息的形式进行表示和存储。比较有代表性的采集仪器就有光学指纹采集仪、半导体压感指纹采集仪、温感指纹采集仪以及电容式指纹采集仪。这种采集方式比较方便，安全性、完整性和可处理性较高。“指纹采集技术”的原理就是根据嵴和峪的几何特性、物理特性和生物特性的不同，得到不同的反馈信号值[3]。再根据不同的反馈信号值绘成指纹图像。现在国内外的指纹采集流程主要有分割、二值化、增强滤波、细化。其中分割方法现在主要采用方向法、方差法、以及改进的方差法。其中改进的方差法，在方差分割的基础上进行开闭运算，是较为成熟的分割方法。二值化方法主要有方向图、静态阈值二值化以及基于方向场的二值化。增强滤波则是基于上述的方向图的基础上进行平均滤波。细化现在主要运用快速细化算法和改进的OPTA算法。上述这些过程虽然能够形成较为完善的指纹图像。但是依然存在问题，在图像的分割细化处理中，会减少指纹的特征，从而降低指纹采集的有效性和真实性。目前国内外对于这个问题正在不断的研究和完善新的算法。

1.2.3指纹识别技术的研究现状

“指纹识别技术”其实是属于模式识别的范畴。它通过特定的数学算法分析指纹特征，然后判定两枚指纹特征的相似度。主要通过指纹特征分析和匹配两个过程进行实现。

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其中指纹特征分析是对指纹采集之后的图像的整体特征和细节特征进行提取和鉴别[3]。现在国内外对于图像特征的提取主要是对特征点的提取和处理来实现，主要对细化图端点和交叉点进行处理。

匹配是指指纹图案的整体和细节特征按照模式识别的原理进行比对，是指已经录入注册的指纹和尚需验证的指纹之间进行比对，是对已经处理好的特征值进行比较[4]。现在国内外对于匹配主要从两个方面进行特征的判断。对于整体特征的匹配主要进行指纹纹形的分类判断以及指纹嵴密度的判断。局部匹配则是对于细节点进行类型、坐标、质量以及方向上的匹配，也有包括一组指纹特征值之间所形成的拓扑关系进行比对和匹配。其中特征点的匹配现在采有嵴线长度的匹配、三角形边长匹配以及点类型匹配。当然这些匹配方法并不是最完善的，存在着一定的匹配盲区，不能说很完整很正确的进行匹配。目前国内外正在不断的研究和完善新的指纹特征匹配算法。

1.3本文主要研究内容和章节安排

本文主要以战舰STM-32作为开发平台通过对指纹录入识别模块、键盘模块、LCD液晶显示模块和报警模块等几个主要功能模块的设计和整合来模拟实现指纹密码锁的控制。这一设计通过对完整的指纹模块的指令研究以及指纹的识别处理，熟悉简单的图像处理以及STM32系列ARM单片机的使用。本文研究的内容主要包括六章：

第一章是绪论，主要说明了本设计的开发背景和意义，还有这个项目在国内外的当前研究状况。

第二章是系统总体结构设计，根据系统的总体要求设计系统软硬件的总体结构。 第三章是系统硬件模块设计与实现，主要阐述系统的硬件模块的设计以及具体实现方法。

第四章是系统软件模块的设计与实现，主要阐述了系统功能实现的软件设计以及具体实现方法。

第五章是系统实现结果，主要展示了系统的实现的功能和结果。

第六章是总结与展望，总结本次设计所取得的成果和依旧存在的问题并对下一步改进工作做了展望。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mjpt.html