基于STM32單片機的電子指紋身份鑒別系統的設計與實現

肖厚祥 王莉 盛宇彪 李瀾興 彭志強 錢燕芝

摘要：該文進行了基于STM32單片機的電子指紋身份鑒別系統的設計。該指紋鑒別系統的硬件由STM32F103開發板、指紋鑒別傳感器STK-AS608光學指紋鑒別模塊、WIFI模塊ATK-ESP8266、2.8寸ALIENTEKTFTLCD模塊組成。軟件根據系統設計要求分成指紋鑒別模塊、信息顯示模塊、信息發送模塊三個模塊，實現了指紋從鑒別、信息顯示到指紋信息發送的整個過程。該指紋鑒別系統精度較高，輕巧方便，具有一定的應用價值。

關鍵詞：指紋鑒別;WIFI信息發送;液晶顯示;STM32

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）32-0261-03

1概述

隨著時代的發展，網絡基礎設置逐漸完善，網絡智能設備慢慢取代傳統的設備，社會網絡信息化的發展也給我們帶來了新的挑戰。對于信息化的安全，一些簡單的身份鑒別方式由于其本身存在的局限性隨時代發展慢慢地被新的鑒別方式取代。而指紋鑒別系統它具有簡單和便攜的優勢，且指紋正是生物特征中具有代表性的一種，識別錯誤率低，精度高，現在已經是主流的一種身份鑒別方式。

2總體設計方案

系統總體框圖如圖1所示，整個系統環繞STM32F103開發板進行控制，實現與各個模塊的通信交互。輸入開發板的信息有：按鍵輸入信息，TFT電容觸屏輸入信息，指紋模塊鑒別信息。開發板輸入信息有：蜂鳴器報警，TFTLCD液晶顯示，ESP8266WIFI發送指紋鑒別信息。

2.1指紋模塊電路設計

指紋模塊ATK-AS608內部自帶手指探測電路，通過讀取引腳（WAK）狀態判斷有無手指按下，以此來決定是否繼續進行指紋處理，節約系統的能耗。引腳描述如表1所示。AS608模塊的Tx、R）（分別連接到STM32F103開發板的串口2引腳PA3（RX）、PA2（TX）。指紋模塊的串口輸人輸出是通過串口USART2連接通信。觸摸感應通過GPIOA.6連接開發板，觸摸感應是輸出高電平。

2.2觸屏顯示模塊電路設計

TFTLCD模塊與開發板STM32F103ZET6的10口對應關系如下：LCD_BL對應PB0，推挽輸出，這個連接時背光控制;LCD_CS對應PGl2即FSMC_NE4，使用復用推挽輸出;LCD_RS對應PG0即FSMC_A10，使用復用推挽輸出;LCD_WR對應PD5即FSMC_NWE;LCD-RD對應PPD4即FSMC_NOE;LCD_D[15：0]直接連接在FSMC.D15-FSMC_DO。以上使用的GPIOD端口都是復用推挽輸出。

2.3 WIFI模塊電路設計

本系統WIFI模塊ATK-ESP8266使用TCP/IP協議，實現數據傳輸和轉換。通過串口USART3與開發板連接。10_0端口接GPIOA.15，其目的是控制進入固件燒寫模式，處于低電平時為燒寫模式，高電平時為運行模式。

3軟件設計

本系統設計應用的編程軟件是KEILuVISION5，可以用于調試Cortex-M內核的芯片，實時觀察變量值的變化，而本系統的主芯片STM32F103正是內核為Cortex-M3的芯片。

3.1主程序流程

主程序的目的時為了要合理配置各個功能而調用各個功能模塊的子程序，有序管理各部分模塊能夠正常運行，達到系統整體功能正常運行的實現。具體工作流程為：系統初始化各個硬件后，然后檢查中文字庫。因為功能的選擇是通過觸屏選擇，因此，要進行觸摸屏校準（電阻屏）。與AS608模塊通訊，通訊成功讀取模塊參數，顯示模塊參數，加載虛擬鍵盤，wile循環獲取觸摸鍵值，判斷鍵值進入錄取指紋或刪除指紋流程，判斷觸摸感應狀態，計入刷指紋流程。

3.2 TFTLCD模塊流程圖

TFTLCD模塊流程圖如圖3所示。首先將TFTLCD液晶顯示模塊相連的通用10口初始化，通過此來使得液晶模塊驅動，初始化TFTLCD模塊，通過字符和數字轉換液晶顯示數據軟件獲取數據，編寫對應的搜索字符數據程序，調用顯示函數顯示到TFTLCD液晶顯示模塊上。顯示字符首先要獲取字符庫，然后對要顯示的字符區字符庫中尋找對應的字符顯示數據，最后通過打點函數在對應位置打點。

3.3指紋鑒別流程

指紋鑒別流程如圖4所示。先獲取指紋圖像，如果獲取圖像成功，則蜂鳴器響，表示指紋特征生成成功，關閉蜂鳴器。然后通過指紋特征搜索指紋，搜索成功通過液晶顯示鑒別信息，如果沒有鑒別成功顯示指紋錯誤信息。

4系統調試與仿真

AS608模塊通訊成功后的主界面如圖5所示。界面顯示指紋模塊的信息：波特率、指紋存儲地址、剩余存儲庫容量，刪指紋，錄指紋等。

指紋錄入和存儲操作如圖6所示。按下“錄指紋”，系統會提示“請按指紋”，錄入第一次成功后系統會提示“請再按一次指紋”，當第二次成功后，系統提示“請輸入存儲ID”，輸入指紋ID號，按"En～r”保存指紋，保存成功后系統會提示“錄入指紋成功”。按下“刪指紋”后，系統會提示“請輸入指紋ID”，輸入刪除的指紋ID可以刪除對應指紋，按下“清空指紋”會清空庫中所有指紋。刪除成功后，系統提示“刪除指紋成功”，庫容量也會相應地改變。

5總結

本文設計了基于STM32的嵌入式指紋鑒別系統，實現了指紋信息的錄入、鑒別、存儲及發送等功能。采用的ATK-AS608指紋模塊在進行指紋鑒別時對指紋庫的搜索更加高速，提高了指紋鑒別的速度。