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指纹识别技术是一种常见的生物识别技术#xff0c;利用每个人指纹的唯一性进行身份认证。相比于传统的密码锁或者钥匙锁#xff0c;指纹锁具有更高的安全性和便利性#xff0c;以及防止钥匙丢失或密码泄露的优势。
基于单片机设计的指纹锁项目是利用STC89C52作为…一、前言
指纹识别技术是一种常见的生物识别技术利用每个人指纹的唯一性进行身份认证。相比于传统的密码锁或者钥匙锁指纹锁具有更高的安全性和便利性以及防止钥匙丢失或密码泄露的优势。
基于单片机设计的指纹锁项目是利用STC89C52作为主控芯片结合AS608光学指纹识别模块和LCD1602显示屏实现了指纹的读取、录入和验证功能。用户可以通过按键来进行指纹的录入和删除操作并通过LCD显示屏来查看指纹识别的状态。
在该项目中AS608光学指纹识别模块是核心部件。它使用光学传感器采集指纹图像然后通过算法进行特征提取和比对最终判断指纹是否匹配。AS608模块具有高精度和高速的指纹识别能力并且支持多种功能指令如添加指纹、删除指纹和验证指纹等。
另外LCD1602显示屏提供了可视化的界面能够直观地显示指纹识别的状态信息。用户可以通过观察LCD显示屏上的提示信息了解指纹录入、删除和验证的结果。
步进电机是用于模拟开锁操作的部件通过正反转来实现门锁的解锁和上锁。当指纹验证成功时步进电机会进行适当的旋转使门锁打开允许用户进入。
该项目的背景是为了满足人们对安全性和便利性的需求提供一种高效且可靠的门禁系统。通过指纹识别技术可以确保只有授权的人员才能够进入特定区域避免了传统钥匙的遗失和密码的泄露问题。同时单片机作为主控芯片具有低功耗、稳定性强等特点非常适合用于嵌入式系统的设计与开发。
这个项目的实施背景可以是家庭门禁系统、办公场所门禁系统、学校宿舍门禁系统等各种需要实现安全控制的场景。 二、项目整体设计思路
2.1 硬件设计思路
1主控芯片选择STC89C52作为主控芯片它是一款功能强大且广泛使用的单片机。它具有丰富的GPIO口、中断和定时器等功能能够满足指纹锁项目的需求。
2光学指纹识别模块采用AS608光学指纹识别模块作为指纹识别设备该模块具有高精度的指纹识别能力。它通过光学传感器采集指纹图像并通过算法进行特征提取和比对最终实现指纹的识别和验证。
3显示屏选用LCD1602液晶显示屏作为人机交互的界面该显示屏可以直观地显示指纹识别的状态信息提供用户友好的操作界面。
4按键通过按键实现指纹的录入、删除和管理等操作。按键可以设置为添加指纹、删除指纹和确认等功能方便用户进行指纹的管理。
5步进电机使用28BYJ-48步进电机来模拟开锁操作根据指纹识别结果控制步进电机的正反转。当指纹验证成功时步进电机会旋转使门锁打开。
2.2 软件设计思路
1初始化在系统启动时进行相关硬件的初始化操作包括主控芯片、指纹识别模块、显示屏和步进电机等。
2指纹录入功能当用户选择指纹录入操作时系统会提示用户按下指纹然后通过光学传感器采集指纹图像并提取特征信息。将提取的指纹特征存储在芯片的存储器中以备后续的指纹验证使用。
3指纹删除功能用户可以选择删除已录入的指纹系统会提示用户选择要删除的指纹并进行相应的删除操作。
4指纹验证功能当用户选择指纹验证操作时系统会提示用户按下指纹然后通过光学传感器采集指纹图像并提取特征信息。将提取的特征信息与存储在芯片存储器中的指纹特征进行比对判断指纹是否匹配。如果匹配成功则触发步进电机旋转打开门锁否则提示验证失败。
5显示功能通过LCD1602显示屏展示指纹验证的状态信息包括录入、删除和验证等操作的结果。例如显示指纹录入成功、删除成功或验证成功等信息。
6错误处理在系统运行过程中需要对各种可能出现的错误进行处理如指纹录入失败、删除失败或验证失败等情况。系统需要及时给出相应的提示信息以便用户了解具体的错误原因。
硬件设计上主要选用适合的单片机、指纹识别模块、显示屏和步进电机等组件搭建起指纹锁的硬件平台软件设计上利用主控芯片进行指纹录入、删除和验证的功能实现并通过显示屏展示相关信息实现一个完整的指纹锁系统。
三、硬件连线说明
以下是指纹识别模块、显示屏、按键和步进电机的引脚连接
模块引脚连接到单片机的IO口指纹识别模块 AS608VCC5VGNDGNDTXDP1.0 (串口发送)RXDP1.1 (串口接收)液晶显示屏 LCD1602VCC5VGNDGNDSDAP2.0 (I2C总线数据)SCLP2.1 (I2C总线时钟)RSP3.0RWP3.1EP3.2D4-D7P4.0-P4.3按键添加指纹P0.0删除指纹P0.1确认P0.2步进电机 28BYJ-48IN1P5.0IN2P5.1IN3P5.2IN4P5.3
四、项目代码设计
#include reg52.h
#include stdio.h
#include intrins.h
#include lcd1602.h#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int// 指纹识别相关定义
#define FINGERPRINT_ADD 0x01 // 添加指纹命令
#define FINGERPRINT_DEL 0x02 // 删除指纹命令
#define FINGERPRINT_VERIFY 0x03 // 验证指纹命令
#define FINGERPRINT_SUCCESS 0x00 // 指纹验证成功返回值
#define FINGERPRINT_FAIL 0x01 // 指纹验证失败返回值// 步进电机相关定义
sbit IN1 P2^0;
sbit IN2 P2^1;
sbit IN3 P2^2;
sbit IN4 P2^3;// 按键相关定义
sbit Key1 P1^0; // 录入指纹按键
sbit Key2 P1^1; // 删除指纹按键uchar comdata[19] {0}; // 串口接收数据缓冲区
uchar fingerStatus 0; // 指纹识别状态0未识别1已识别
uchar fingerprintIndex 1; // 指纹索引void delay(uint ms) {while(ms--) {uint xms 120; // 延时大概1mswhile(xms--);}
}void uartInit() {TMOD 0x20; // 设置T1工作在方式28位定时/计数器SCON 0x50; // 设置串口工作在模式1波特率9600TH1 0xFD; // 波特率为9600时的T1重装值TL1 0xFD;TR1 1; // 启动T1
}void uartSendByte(uchar dat) {SBUF dat; // 将数据送入UART发送缓冲区while(!TI); // 等待UART发送完毕TI 0; // 清除发送完成标志位
}void uartSendString(uchar *str) {while(*str) {uartSendByte(*str);str;}
}void uartInterrupt() interrupt 4 using 1 {uchar c;if (RI) { // 接收到了数据RI 0; // 清除接收中断标志位c SBUF; // 读取接收到的数据if (c 0xEF comdata[0] ! 0xEF) { // 接收到帧头comdata[0] 0xEF;comdata[1] c;} else if (comdata[1] 0x01 comdata[2] 0xF5) { // 接收到返回数据长度comdata[2] c;}else if (comdata[2] ! 0) { // 接收到数据comdata[comdata[2]] c;if (comdata[2] 18) { // 数据接收完毕fingerStatus comdata[9];}}}
}void fingerPrintAdd(uchar index) {uchar temp[] {0xEF, 0x01, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x01, 0x00, 0x07, 0x09, index, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x10, 0x1E, 0x00, 0x2C};uchar checkSum 0;for (uint i 2; i 19; i) {checkSum temp[i];uartSendByte(temp[i]);}temp[19] (~checkSum) 1;uartSendByte(temp[19]);
}void fingerPrintDelete(uchar index) {uchar temp[] {0xEF, 0x01, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x02, 0x00, 0x03, 0x0C, index, 0x00, 0x10};uchar checkSum 0;for (uint i 2; i 13; i) {checkSum temp[i];uartSendByte(temp[i]);}temp[13] (~checkSum) 1;uartSendByte(temp[13]);
}void fingerPrintVerify() {uchar temp[] {0xEF, 0x01, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x03, 0x00, 0x03, 0x03, 0x00, 0x07};uchar checkSum 0;for (uint i 2; i 12; i) {checkSum temp[i];uartSendByte(temp[i]);}temp[12] (~checkSum) 1;uartSendByte(temp[12]);
}void stepperMotorRotate(uint steps, uchar direction) {uint i;for (i 0; i steps; i) {IN1 1;delay(1);IN1 0;IN2 1;delay(1);IN2 0;IN3 1;delay(1);IN3 0;IN4 1;delay(1);IN4 0;}delay(1000);if (direction 1) { // 正转for (i 0; i 512; i) {IN4 1;delay(1);IN4 0;IN3 1;delay(1);IN3 0;IN2 1;delay(1);IN2 0;IN1 1;delay(1);IN1 0;}} else { // 反转for (i 0; i 512; i) {IN1 1;delay(1);IN1 0;IN2 1;delay(1);IN2 0;IN3 1;delay(1);IN3 0;IN4 1;delay(1);IN4 0;}}
}void main() {lcdInit();uartInit();EA 1; // 开启总中断ES 1; // 开启串口中断while (1) {if (Key1 0) { // 录入指纹按键按下fingerPrintAdd(fingerprintIndex);lcdClear();lcdSetCursor(0, 0);lcdPrint(Add Finger);delay(1000);if (fingerStatus FINGERPRINT_SUCCESS) { // 指纹录入成功lcdClear();lcdSetCursor(0, 0);lcdPrint(Add Success);delay(1000);fingerprintIndex;} else { // 指纹录入失败lcdClear();lcdSetCursor(0, 0);lcdPrint(Add Fail);delay(1000);}while (Key1 0); // 等待按键释放}if (Key2 0) { // 删除指纹按键按下fingerPrintDelete(fingerprintIndex - 1);lcdClear();lcdSetCursor(0, 0);lcdPrint(Del Finger);delay(1000);if (fingerStatus FINGERPRINT_SUCCESS) { // 指纹删除成功lcdClear();lcdSetCursor(0, 0);lcdPrint(Del Success);delay(1000);if (fingerprintIndex 1) {fingerprintIndex--;}} else { // 指纹删除失败lcdClear();lcdSetCursor(0, 0);lcdPrint(Del Fail);delay(1000);}while (Key2 0); // 等待按键释放}fingerPrintVerify();if (fingerStatus FINGERPRINT_SUCCESS) { // 指纹验证成功lcdClear();lcdSetCursor(0, 0);lcdPrint(Success);delay(500);stepperMotorRotate(64, 1); // 正转开锁} else if (fingerStatus FINGERPRINT_FAIL) { // 指纹验证失败lcdClear();lcdSetCursor(0, 0);lcdPrint(Fail);delay(500);}}
}
五、总结
项目基于STC89C52单片机设计了一款指纹锁能够实现指纹的读取、录入和验证等功能。AS608光学指纹识别模块提供了高精度的指纹识别能力而LCD1602显示屏和按键配合完成了人机交互的功能设计。门锁则通过28BYJ-48步进电机实现正反转模拟开锁的操作。该项目完全自主设计制造具有较高的实用性和创新性。
