发布时间 : 星期日 文章基于单片机指纹识别系统的设计更新完毕开始阅读62e33b9c680203d8ce2f241c
2.2方案说明
2.1.1方案一：摄像头采集、飞思卡尔单片机处理
这种方案由指纹图像采集、指纹图像预处理、指纹特征提取、指纹特征匹配、特征数据库等几部分组成。指纹识别系统的原理框图如图1所示。
图2-1、指纹识别系统框图
该系统首先由数字摄像头ov6620采集指纹，并将指纹图像转化为数字图像;然后用16位的飞思卡尔X128单片机对指纹数字图像进行预处理,再通过图像增强、分割、平滑、细化等处理过程得到便于指纹特征提取的数字图像：接着提取细化后的图像细节特征点; 然后将指纹信息数据送入STC89C52单片机中，一块液晶1602与STC89C52单片机相连，液晶用于显示当前指纹采集系统的工作状态和经对比后指纹采集的信息是否正确，用一个蜂鸣器和LED指示灯指示当前采集的指纹信息正确。当采集到的指纹信息正确，蜂鸣器发出响声并且LED指示灯点亮。
2.1.2方案二 指纹识别传感器
代替第一种方案中的摄像头和飞思卡尔单片机，我们利用一个指纹识别传感器来对指纹进行采集，识别以及部分处理，然后将信息输送到AT89C52单片机中，
利用按键控制当前指纹识别的状态，用LED灯进行显示，即录入状态，识别状态,清除状态;利用液晶1602能够显示当前指纹识别的状态信息，即录入指纹的编号以及当前指纹；利用继电器，对当前信息的判断，例如提醒当前指纹识别错误;利用蜂鸣器提醒当前指纹识别是否正确，如果指纹录入正确，蜂鸣器发出响声。
2.3 方案比较
1）复杂性：方案一采取用数字摄像头ov6620采集指纹图像，然后用16位的飞思卡尔X128单片机进行图像处理，还要进行图像增强、分割、平滑、细化等处理过程才能得到便于指纹特征提取的数字图像；而这些过程在方案二中只用一个指纹传感器模块就可以代替，所以方案二设计简单。
2）准确性：方案一中所采集的摄像头分辨率有限，所以采集的指纹信息有一定的误差，方案二中指纹传感器模块是利用集成的光学头进行处理的，比较精确。
3）局限性：由于方案一中使用的飞思卡尔单片机处理程序比较复杂，超出了我们的学习范围，而方案二传感器就使程序简单化了。
2.4 方案选择
鉴于各种原因，我们最终选择第二种方案，使用指纹传感器模块来设计系统。
第三章 硬件设计
3．1 AT89C52单片机设计 3.1.1 主要性能
有12k字节Flash闪速存储器，1024字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，5个中断向量，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
3.1.2引脚结构图（如图3-1）
U119XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD39383736353433322122232425262728101112131415161718XTAL29RST293031PSENALEEA12345678P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C52
图3-1 AT89C52管脚图
3.1.3 一些端口的介绍：
P30口：RXD（串行输入口） P31口：TXD（串行输出口）
XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
3.1.4 单片机最小系统
1）外部晶振的设计
STC89C52的内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，通过XTAL1，ATAL2外部接上一片作为反馈元件的晶体，与C1和C2构成了并联谐振电路，使其构成自激振荡器，电容的值具有微调的作用，我们取30PF，具体的接法如图3-2外部晶振电路。
C122pFX112MC222pF 图3-2 外部晶振电路
STC89C52的工作频率范围在 0-24MHZ。我们选用的是11.0592MHZ的晶振，振荡周期约为1us机器周期约为0.1us，所以这个晶振可以满足这个系统的要求。并且晶振不能离单片机太远，不然使用外部晶振进行软件调试时就会发现找不到信号。
2）复位电路的设计
MCS51单片机通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，本系统采用简单的自动复位电路如图2-2所示。单片机在上电瞬间，RC电路充电，RST引脚端出现正脉冲，只要RST端保持两个机器周期以上的高电平，就能使单片机有效复位。其中电容选10uF、电容选10K。
22pFC310ufR110K 图3-3复位电路
3.2 电源电路设计
本系统采用的5V电源主要采用两种方法，第一是直接用9V电池然后通过一个变压电路，利用7805将转化成5V供单片机和液晶显示部分使用；其二是用220V通过变压器等将其转化成5V。 两种方法都可以，但是由于第一种方法便于携带、而且成本相对较低所以我们选用第一种方案。
图3-4 电源电路
3.3 按键控制部分电路
1）消除抖动
按键的闭合与否反应在电压上就是呈现出高电平或低电平，如果高电平表示断开，那么低电平则表示闭合，通过电平的高低状态的检测可确认键按下与否。为了确保CPU对一次按键动作只确认一次，并且防止干扰信号的影响，必需加入消除电平抖动的措施，下图3-5为按键抖动示意图：
图3-5按键闭合及断开前后的电压 消除抖动通常有硬、软硬两种方法，硬件消除抖动可采取双稳态电路或滤波消抖电路；软件消抖是在第一次检测到有键按下时，执行一段延时程序再确认该键是否仍闭合，如果还是闭合状态则确认该键按下，从而消除抖动和干扰影响。当按键较多时，我们多采用硬件件消抖法。本系统中按键少直接采用直接接入的方式。 2）按键接口设计
按键接口设计有两种方法，独立式按键和矩阵式键盘。独立式按键各键相独立，每个按键各接入一根输入线，只要检测输入线的电平就可以识别按键状态。这种方法电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键需占用一根输入口。由于该