指纹识别电子密码锁的设计
基于单片机指纹识别电子密码锁的设计
基于单片机指纹识别电子密码锁的设计摘要：针对性价比很高的单片机在指纹识别技术中应用越来越广泛。
提出一种基于单片机的指纹识别电子密码锁的设计方法，实现了传统锁到新型指纹锁的转化。
该方法采用Atmeg16单片机原理，实现了单片机对指纹识别和加密的控制过程。
采用Altium Designer软件对自动指纹识别系统电路进行了设计，并进行了模拟实验和实物制作，实验结果充分证明了这种设计的可行性，对指纹识别密码锁的设计和研发具有一定的指导意义。
关键词：指纹识别；模块化；指纹；Atmeg16单片机0 引言随着现在技术的快速发展，指纹采集技术在生活中应用越来越广泛。
指纹信息成为我们验证身份的简单而又快捷的方法。
指纹辨别与指纹验证在识别身份中成为一项关键技术。
在实际应用中，首先在指纹库提取一个指纹信息，然后我们现在采集大量人的信息与之前提取的信息对比来辨别是不是我们需要的信息。
指纹纹路分为三种：环形纹路，弓形纹路和螺旋形纹路，这三种纹路是最基本的纹路其余的纹路都是基于这三种纹路演化的，但是在庞大的指纹库中直接搜索某一个指纹计算量是非常大的，但是利用这一基本的分类能使检索的速度与准确性大大的提高。
1 基本原理系统的工作原理：当用户在使用时，首先指纹模块会感应手指在指纹模块上，指纹模块就会自检、初始化，处理器隔一段时间自检，液晶屏上显示。
指纹识别模块采集过程，在指纹模块中会对指纹进行拍照、处理、提取、保存、与库中匹配等一系列的过程，最后指纹模块会把对比的结果传给处理器，处理器收到信号匹配成功后，输出信号给光耦使光耦闭合大电流通过给指纹锁的执行机构，实现启锁功能。
2 硬件设计电子密码锁包括五个方面：光学指纹识别模块，锁内部机械机构（杠杆机械减速系统），指纹锁主板，外部锁机械，中央处理器单元。
2.1 中央处理器系统采用Atmeg16单片机作为主控制器。
Atmeg16单片机是一种低功耗的8位单片机片，16k字节的应用程序存储空间，1K 字节SRAM，32 个引脚，32 个通用工作寄存器，同时此单片机内部还有更程序调试的JTAG 接口三个灵活的定时器/计数器，模式（T / C），内部/外部中断，可编程串行USART，初始条件，8路串行接口，10个数模或者模数转换模块，具有内部振荡器，可编程看门狗定时器，SPI串行口，同时单片机拥有自己的省电模式。
基于单片机的指纹识别电子密码锁的毕业设计
目录1引言 (1)1.1指纹识别简介 (1)1.1.1指纹识别原理 (1)1.1.2指纹识别应用 (2)1.1.3指纹识别技术的发展 (2)1.2系统设计的目的 (3)1.3课题背景 (3)2整体设计方案 (4)2.1系统总体设计 (4)2.1.1系统功能描述 (4)2.1.2系统总体框架 (4)2.2系统核心部件单片机 (5)2.2.1单片机的选择 (5)2.2.2ATMEG16单片机的介绍 (7)2.2.3单片机的复位电路 (9)2.2.4ATMEG16最小系统及晶振的选择 (10)2.3液晶显示模块 (11)2.3.1HS12864-15C系列液晶的特点 (11)2.3.2HS12864-15C系列液晶的引脚功能 (12)2.3.3液晶显示HS12864-15C的指令系统 (13)2.4电源和指纹模块 (13)2.4.1ZAZ-010系列独立式指纹识别模块引脚功能 (14)2.4.2ZAZ-010系列指纹识别模块指令系统 (15)2.4.3电源模块 (17)3系统软件的设计 (19)3.1系统程序工作分析 (19)3.2设计前准备工作 (19)3.3单片机的程序设计 (20)3.3.1键盘管理程序设计流程 (22)3.3.2LCD显示模块程序设计流程 (22)3.3.3指纹通信模块的程序设计流程 (23)4实物的制作与调试 (24)4.1电路的焊接 (24)4.2电路和程序的调试 (25)4.2.1单片机的程序下载 (25)4.2.2串口调试 (25)4.2.3液晶键盘调试 (26)结论 (27)参考文献 (28)附录1：串口调试子程序 (29)附录2：整体源程序 (31)附录3：硬件电路图 (48)致谢 (49)1引言我们今天的工作生活中，很多的场合都需要身份的认证，而传统的基于标志的身份认证技术由于受到证件伪造以及密码破解等手段的威胁，逐渐表现得有些力不从心。
怎样保护自己的重要文件资料，如何保证自己的隐私不被泄露？在传统的身份认证中，我们往往使用密码加密法，但是这种方法只是"防君子不防小人"。
指纹识别门禁系统的设计与实现
指纹识别门禁系统的设计与实现指纹识别门禁系统是一种利用指纹图像识别技术，实现对门禁进出人员身份的识别和控制的系统。
它可以替代传统的门禁卡、密码等方式，提高门禁系统的安全性和便捷性。
下面将从设计和实现两个方面详细介绍指纹识别门禁系统。
首先是系统设计。
指纹识别门禁系统的设计需要考虑以下几个方面：1.硬件设备选择：选择具有高分辨率和高精度的指纹识别仪作为系统的核心设备。
同时，系统还应配备一台服务器或者控制中心用于存储和管理指纹信息。
2.数据库设计：建立一个指纹数据库，用于存储已注册的指纹信息。
数据库应具有较大的容量以应对大规模指纹数据的存储需求。
同时，为了提高查询速度，可以设计索引和分区等优化策略。
3.用户管理：设计一个用户管理模块，用于管理注册用户的信息。
管理员可以通过该模块添加、删除和修改用户的权限。
4. 识别算法选择：选择合适的指纹识别算法用于对指纹图像进行处理和识别。
常用的算法有特征提取和匹配算法，例如Minutiae算法和核心点算法。
5.控制策略：制定一套严格的访问控制策略，包括设置不同用户的权限和权限等级，以及设立各种报警机制。
其次是系统实现。
指纹识别门禁系统的实现包括以下几个关键步骤：1.指纹采集：使用指纹仪对用户指纹进行采集，获取指纹图像。
采集时需要指导用户放置正确位置和正确方式，以确保采集到清晰的指纹图像。
2.特征提取：对采集到的指纹图像进行处理，提取出指纹的特征。
特征可以是指纹的纹线、纹谷等细节信息。
特征提取算法的性能直接影响识别的准确性和速度。
3.模板生成：根据提取到的特征，生成一份指纹模板，用于后续的匹配。
模板一般包含特征的位置、方向和形状等信息。
4.匹配识别：将待识别的指纹与数据库中的指纹模板进行匹配，通过比较特征的相似度来确定用户身份。
匹配算法一般采用最邻近匹配或者支持向量机等方法。
5.门禁控制：根据识别结果，系统控制门禁设备的开关，实现对进出人员的控制。
同时，系统还可以记录并存储用户的进出记录，为后续的审计和管理提供数据支持。
智能密码锁设计与开发
引言：智能密码锁是一种结合了传统锁具和现代科技的安全设备，其具备密码识别、指纹识别、人脸识别等多重身份验证方式，为用户提供安全便捷的门锁解决方案。
本文是《智能密码锁设计与开发》系列的第二篇，将详细介绍智能密码锁的设计与开发，包括硬件设计、软件开发以及系统集成等方面的内容。
概述：正文：一、锁体结构设计1.锁体结构的稳固性要求2.锁舌和锁芯的设计原理3.智能密码锁与传统锁具的差异4.锁体材料的选择与用途5.防水、防火等特殊环境下的设计考虑二、指纹识别模块集成1.指纹识别技术的原理与发展2.指纹采集与特征提取算法3.指纹数据库的管理与维护4.指纹识别模块与锁体的集成方法5.指纹识别模块的性能评估与优化三、密码验证算法实现1.基本密码验证算法的原理与实现2.密码安全性评估与提升3.动态密码验证算法的设计思路4.多因素身份验证的实现方法5.密码保护与安全存储技术四、用户管理系统开发1.用户管理系统的功能需求分析2.用户注册与身份验证流程设计3.用户权限和权限管理4.用户信息的存储与管理5.用户身份认证的维护与更新五、系统集成与功能测试1.不同模块间的通信与协作2.硬件与软件的接口设计3.功能测试用例的设计与执行4.性能评估与优化5.整体系统的稳定性与可靠性评估总结：智能密码锁的设计与开发是一个复杂而且涉及多个技术领域的过程。
通过良好的锁体结构设计、指纹识别模块集成、密码验证算法实现、用户管理系统开发以及系统集成与功能测试，可以实现智能密码锁的高效安全运行。
随着智能科技的不断发展，智能密码锁的设计与开发将会迎来更多的挑战和机遇，为用户提供更加安全便捷的门锁解决方案。
引言概述：智能密码锁是一种集合了先进技术和便利性的安全设备，旨在提供一种更加安全和便捷的方式来保护财产和个人隐私。
随着科技的不断发展，智能密码锁的设计和开发也在不断创新，以满足人们对更高安全水平和用户体验的需求。
本文将探讨智能密码锁的设计与开发过程，从硬件设计到软件开发的各个方面进行详细的阐述。
基于单片机指纹识别电子密码锁的设计
在软件编写方面，需要编写指纹识别算法和控制系统程序。指纹识别算法需 要实现图像采集、预处理、特征提取和比对等功能；控制系统程序需要实现系统 的逻辑控制和操作，包括对指纹信息的处理、密码的验证和系统的启动、停止等 控制。
在硬件配置方面，需要选择合适的单片机、指纹采集设备和存储器等。单片 机是整个系统的核心，需要根据系统的性能要求和成本等因素进行选择；指纹采 集设备需要根据实际应用场景进行选择，例如光学式或电容式指纹采集设备；存 储器需要选择具有高可靠性和稳定性的Flash存储器或EEPROM存储器。
3、开发智能化和网络化的电子密码锁：通过接入互联网或物联网技术，实 现远程控制和监控，提高密码锁的使用便利性和安全性。
参考内容
引言
随着科技的进步和人们生活水平的提高，各种电子设备的应用越来越广泛， 人们对个人隐私和数据安全的保护需求也在不断增加。为了提高密码锁的安全性， 人们提出了许多设计方案，其中基于单片机的指纹识别电子密码锁设计是一种高 效、便捷的保
。在特征提取阶段，通过对指纹图像的细节特征进行分析，提取出用于比对 的特征点。最后，将这些特征点与存储在系统中的模板进行比对，以判断用户的 身份。
密码存储是保证密码安全性的重要环节。在基于单片机的指纹识别电子密码 锁设计中，通常采用Flash存储器或EEPROM存储器来存储密码和指纹模板。这些 存储器具有反复擦写和掉电不丢失数据的特性，可以保证密码的安全性和可靠性。
四、系统调试
在系统调试过程中，我们需要分别对电路、单片机控制程序和指纹识别算法 进行调试。
1、电路调试：首先，我们需要检查电源电路的稳定性和信号传输电路的通 断性，确保电路工作正常；其次，我们需要调试电阻网络部分，确保指纹信号的 准确转化。
2、单片机控制程序调试：在程序编写完成后，我们需要通过串口调试工具 对程序进行调试，检查程序是否能够正常工作、是否存在语法错误等。
指纹密码锁毕业设计
指纹密码锁毕业设计指纹密码锁毕业设计随着科技的不断发展，生活中的各种设备也在不断智能化。
其中，指纹密码锁作为一种新型的安全设备，逐渐受到人们的关注和应用。
本文将探讨指纹密码锁的原理、优势以及应用前景。
一、指纹密码锁的原理指纹密码锁是一种基于生物特征识别技术的安全设备。
它通过扫描用户的指纹图像并将其与预先存储的指纹模板进行比对，以验证用户的身份。
其原理主要包括指纹采集、特征提取和匹配识别三个步骤。
首先，指纹采集是通过感应器获取用户指纹的图像。
通常采用的是光学传感器或者电容传感器。
光学传感器通过照射光源，利用反射光线的变化来生成指纹图像。
而电容传感器则是通过测量指纹与传感器之间的电容差异来获取指纹图像。
接下来，特征提取是将采集到的指纹图像转化为数学特征，以便进行后续的比对。
常用的特征提取方法有细节增强、方向计算和纹线提取等。
最后，匹配识别是将特征提取得到的指纹模板与预先存储的指纹模板进行比对。
通常采用的是模式匹配算法，如相似性度量和模板匹配等。
二、指纹密码锁的优势相比传统的密码锁或者钥匙锁，指纹密码锁具有以下几个优势。
首先，指纹密码锁的安全性更高。
每个人的指纹图案是独一无二的，因此指纹密码锁可以实现高度的个性化安全验证。
相比于传统的密码锁，指纹密码锁不会存在密码被猜测或者忘记密码的问题。
同时，指纹密码锁的指纹图像存储在设备内部，不会被泄露或者复制。
其次，指纹密码锁的使用便捷。
用户只需要将手指轻轻触碰指纹密码锁的感应器，即可完成身份验证和开锁操作。
相比于传统的钥匙锁，指纹密码锁无需携带钥匙，避免了遗失或者忘记携带钥匙的尴尬。
再次，指纹密码锁的可靠性更高。
指纹密码锁采用的是非接触式识别技术，不会受到外界环境的影响。
无论是在恶劣的天气条件下，还是在手部受伤或者污染的情况下，指纹密码锁都能够正常工作。
三、指纹密码锁的应用前景指纹密码锁作为一种新兴的安全设备，具有广阔的应用前景。
首先，指纹密码锁可以广泛应用于家庭和商业场所的门锁。
指纹密码锁毕业设计
指纹密码锁毕业设计指纹密码锁毕业设计在现代社会中，安全问题成为人们越来越关注的焦点。
为了保护个人财产和隐私，人们采取了各种措施来提高安全性。
其中，指纹密码锁作为一种高效、方便且安全的解决方案，受到了广泛的关注和应用。
本文将探讨指纹密码锁的设计和实现。
1. 引言指纹密码锁是一种基于生物特征识别技术的安全设备，通过扫描和识别人体指纹来验证用户身份。
相比传统的密码锁，指纹密码锁具有更高的安全性和便利性。
在本次毕业设计中，我将设计并实现一款基于指纹识别的密码锁，以提高家庭和办公场所的安全性。
2. 系统设计指纹密码锁的设计主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
在硬件设计中，我将使用一块嵌入式开发板作为主控制器，并连接一个指纹传感器、一个液晶显示屏和一个电子锁。
指纹传感器用于采集和识别用户的指纹信息，液晶显示屏用于显示操作界面和验证结果，电子锁用于控制门锁的开关。
在软件设计中，我将使用C语言编写程序，实现指纹识别算法、用户管理和操作界面等功能。
3. 指纹识别算法指纹识别算法是指纹密码锁的核心部分，它决定了系统的安全性和识别速度。
在本次设计中，我将采用基于特征匹配的指纹识别算法。
首先，将用户的指纹图像进行预处理，包括图像增强和噪声去除等操作。
然后，提取指纹图像的特征点，例如细节和方向等。
最后，将提取到的特征点与已注册用户的指纹特征进行匹配，判断用户身份是否合法。
4. 用户管理为了方便用户管理和权限控制，指纹密码锁需要提供用户注册和删除的功能。
在注册过程中，用户需要按下手指，系统将采集和存储用户的指纹信息，并生成一个唯一的用户ID。
在删除过程中，用户需要输入正确的密码或指纹信息，系统将删除对应的用户信息。
通过用户管理功能，可以有效地管理和控制用户的访问权限，提高系统的安全性。
5. 操作界面为了方便用户操作和显示验证结果，指纹密码锁需要提供一个友好的操作界面。
在本次设计中，我将使用液晶显示屏作为操作界面，通过显示菜单和提示信息来引导用户操作。
电子指纹锁的设计毕业论文
电子指纹锁的设计毕业论文摘要本毕业论文旨在设计一种电子指纹锁，以提高家庭和商业场所的安全性。
通过对现有指纹识别技术的研究和分析，本论文提出了一种基于指纹特征的可靠且安全的指纹识别算法，并将其应用于指纹锁的设计中。
论文还介绍了电子指纹锁的硬件结构和各个模块的功能，包括指纹采集模块、指纹识别模块和开锁控制模块。
最后，通过对原型电子指纹锁的测试和性能评估，验证了设计的有效性和可行性。
引言随着科技的发展，人们对家庭和商业场所的安全性要求越来越高。
传统的锁具存在被暴力破解、钥匙丢失等安全隐患。
而电子指纹锁以其独特的指纹识别技术，成为一种安全可靠的替代方案。
因此，设计一种基于指纹特征的电子指纹锁具有重要的意义。
指纹识别算法指纹识别算法是电子指纹锁的核心部分，它决定了锁具的识别准确性和安全性。
本论文提出一种基于特征点的指纹识别算法，首先通过指纹采集模块获取用户的指纹图像，然后对图像进行预处理和特征提取，最后使用模式匹配算法进行指纹匹配。
该算法通过对指纹的细节特征进行分析和比对，能够识别出真实的指纹并准确地与预存指纹进行匹配。
电子指纹锁的硬件设计本论文设计的电子指纹锁主要由指纹采集模块、指纹识别模块和开锁控制模块组成。
指纹采集模块通过感应用户指纹并转化为数字信号，将获得的指纹图像传输给指纹识别模块。
指纹识别模块使用先前提出的指纹识别算法进行识别，并将结果传输给开锁控制模块。
开锁控制模块根据指纹识别结果决定是否开启锁具，当指纹匹配成功时允许开锁。
性能评估为了验证电子指纹锁的设计的有效性和可行性，本论文制作了一个原型并进行了测试和性能评估。
测试结果表明，设计的电子指纹锁具有较高的识别准确性和安全性，能够满足家庭和商业场所对于安全性的要求。
结论本毕业论文成功设计了一种基于指纹特征的电子指纹锁，并验证了其有效性和可行性。
通过该锁具的应用，家庭和商业场所的安全性得到了显著提高。
这项研究对于指纹锁领域的发展具有重要意义，也为未来类似产品的设计和改进提供了一定的参考。
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《指纹识别电子密码锁的设计》
文献综述
关键词：单片机STC89C52 黑匣子指纹扫描模块矩阵键盘串行通信
前言
随着信息技术的飞速发展，单片机的应用技术日益渗透到社会生产生活的各个领域。
单片机的全称是单片微型计算机，国际上统称为微控制器。
它采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力（如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU），随机存取数据存储器（RAM）、只读程序存储器（ROM）、输入/输出电路（I/O），可能还包括定时/计数器、串口通信口（SCI）、显示驱动电路、脉宽调制电路（PWM）、A/D转换电路等电路集成到一片芯片上，构成就一个最小而完善的计算机系统。
因此，它具有体积小、功能强、价格低等的特点。
其中最大的特点是它可以单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能。
因此，选用单片机作为控制核心是较为理想的设计理念。
正文
在设计系统中主要由单片机系统、矩阵键盘、LED显像管和报警系统组成。
设置开锁密码，利用软件与硬件结合的方法来实现。
系统能完成本机开锁、超时报警、超次锁定、管理员解密、修改用户密码基本的密码锁的功能。
除上述基本的密码锁功能外，依据实际的情况还可以添加调电存储、声光提示、遥控控制等功能。
本系统成本低廉，功能实用。
系统方框图如下：
电子防盗锁应用于金融业，其根本的作用是“授权”，即被“授权”的人才可以存取钱、物。
广义上讲，金融业的“授权”主要包括以下三种层次的内容：1、授予保管权，如使用保管箱、保险箱和保险柜；2、授予出入权，如出入金库、运钞车和保管室；3、授予流通权，如自动存取款。
目前，金融行业电子防盗锁的应用主要集中在前两个层面上。
下面将介绍几种在金融行业中使用较多的电子防盗锁以及它们的技术发展方向。
当然，以上所说的授权技术再高超，都必须由精良的“锁具”担当承载结构部件，实现开启、闭锁的功能，而且承担实体防护
作用，抵抗住或尽量延迟破坏行为，让电子防盗锁“软、硬不吃”。
一般情况下，锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁的部件的强度、锁止型式、配合间隙和布局。
提高电子防盗锁之防护能力的必然途径是报警，在金融业的许多场所有人值守、有电视监控，具有报警功能，可以综合物理防范和人力防范两种作用。
报警的前提是具备探测功能，根据电子防盗锁的使用场所和防护要求，可选择多种多样的探测手段。
在中国的城市金融业中，实现联网报警已经成为对各金融网点的基本要求。
根据国内外的实践经验，金融业实行安全防范风险等级很有必要，即依据使用的防盗报警器材的性能、安装布局和人员值守状况等，可以评估被防护物或区域的防护能力，得出风险等级，其中，电子防盗锁的性能至关重要。
由于数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素均可成为钥匙的电子信息，组合使用这些信息能够使电子防盗锁获得高度的保密性，如防范森严的金库，需要使用复合信息密码的电子防盗锁，这样对盗贼而言是“道高一尺、魔高一丈”。
组合使用信息也能够使电子防盗锁获得无穷扩展的可能，使产品多样化，对用户而言是“千挑百选、自得其所”。
在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都获得了大大的提高。
随着大规模集成电路技术的发展，特别是单片机的问世，出现了带微处理器的智能密码锁，它除具有电子密码锁的功能外，还引入了智能化管理、专家分析系统等功能，从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性，应用日益广泛。
随着人们对安全的重视和科技的发展，许多电子智能锁（指纹识别、IC卡辨认）已在国内外相继面世。
但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡，只能适用于保密要求的箱、柜、门等。
而且指纹识识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏，IC卡还存在容易丢失、损坏等缺点，再加上其成本较高，一定程度上限制了这类产品的普及和推广，一般这些相对高端的智能锁只适用于高机密级别领域。
鉴于目前社会发展形态，数字密码锁是这类电子防盗产品的主流，因此我选择“基于单片机的数字密码锁”这个课题进行设计。
通过此课题的设计深入了解及掌握其工作原理，从而为将来从事研发数字密码锁的安全性能的提高打下坚实的基础。
结论：
综合上述，本课题预计主要解决的问题：
本设计的任务是采用单片机STC89C52作为核心单元而设计的一款具有开锁、显示和报警功能的数字密码锁。
预计主要解决的问题分为以下几个部分：
1）选择密码
将编好的密码程序存储在EPROM中，用户通过密码选择键进行选择。
具体操作过程如下：首先按下密码选择键，然后在逐渐输入号码，最后按下确认键即可。
2）键盘扫描
当用户有按键输入时，逐列扫描键盘确实被按键的具体位置、判断键盘上有无键按下、消除抖动、判断闭合的键是否释放等功能。
3）密码显示
为了帮助用户确认是否有键按下，特在电路中设置了模拟显示电路；而为了防止密码外泄；显示时，并不是显示用户按下的数字符号，而是以一个特定的字母符号提醒用户是否有键按下。
有键按下，就会显示出字符---“*”，没键按下，则不会显示字符。
这样既巧妙的提醒了用户又保护了用户密码，此乃本设计可靠性优点之一。
4）实现开锁
当用户键入正确密码后，在按确认键，便会自动开锁。
但用户键入密码时应注意：数字与数字之间的间隔时间为2分钟，例如密码为32796，当键入第一个数字3后应在2分钟内键入第二个数字2，否则，就会视为无效。
如果键入完密码后不按确认键系统会当做放弃开锁处理
5）密码错误报警
当用户键入错误密码时，系统就会报警，由扬声器发出5秒报警声。
当连续三次出现密码错误时，则系统会长期报警不止。
这时必须按复位方可停止。
此乃安全可靠性之一。
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