基于單片機的指紋識別電子密碼鎖系統的設計

楊淑裕 鄢艷紅

摘要：提供一基于51系列單片機的指紋識別電子密碼鎖系統設計。系統由STC89C52RC單片機為主控芯片、AS608指紋識別模塊、矩陣鍵盤模塊、LCD12864顯示模塊以及報警模塊等組成。系統實現了指紋錄入功能、指紋密碼解鎖和刪除功能，以及通過按鍵重設密碼等功能，達到了指紋識別系統設計的有效性和可靠性，方便安全。

關鍵詞：單片機;指紋識別;AS608;矩陣鍵盤;門禁系統

中圖分類號：TP39? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）15-0228-03

Abstract： This paper provides design of a fingerprint identification electronic password lock system based on a 51 series single-chip microcomputer. The system consists of STC89C52RC single chip microcomputer as the main control chip， AS608 fingerprint recognition module， matrix keyboard module， LCD12864 display module and alarm module. The system realizes fingerprint entry function， fingerprint password unlocking and deleting function， and password resetting function by pressing keys， which achieves the effectiveness and reliability of fingerprint identification system design， and is convenient and safe.

Key words： single chip microcomputer; Fingerprint recognition; AS608; Matrix keyboard; Access control system

隨著時代的發展，在個人身份驗證領域，有了新的選擇——生物識別技術，利用純天然信息——指紋，其具有的唯一性、廣泛性和終身不變性設計指紋識別系統，其具有簡單和便利的優勢，識別精度高。用指紋鎖替代傳統鎖具，設計一款使用指紋識別系統進行解鎖的鎖具，為工作和生活提供更加安全、便利的體驗。

1系統總體方案設計

系統以單片機STC89C52RC為核心進行控制，與各個模塊通信交互。硬件系統主要由主控電路模塊、AS608指紋識別模塊、矩陣鍵盤模塊、LCD12864顯示模塊、AT24C02存儲模塊、繼電器驅動模塊以及報警模塊組成。硬件系統結構框圖及硬件電路設計原理圖分別如圖1、圖2所示。

本系統設計主控電路模塊選擇STC89C52單片機作為核心處理器，主要起到輸出時鐘信號，控制系統程序的存儲與執行作用。AS608指紋識別模塊具有指紋圖像處理、模板提取、匹配、存儲，指紋搜索的功能，數據發送腳（2腳TD）連接單片機的數據接收端（RXD）;數據接收腳（3腳RD）連接單片機的數據發送端（TXD），完成指紋的識別。系統通過按鍵模塊采集按鍵信息確認當前工作要求，通過顯示模塊顯示當前的狀態，可通過按鍵設置管理密碼，并對指紋識別系統進行識別，對輸入密碼和指紋密碼不正確的情況下，系統會給予蜂鳴器鳴叫和LED燈閃爍報警提示。

2 軟件設計

本系統設計應用的編程是德國Keil Software公司推出的一款軟件開發環境KeilVision4版本，與51系列單片機兼容，支持單片機C51程序設計語言。

本設計有兩種解鎖方式，一種是指紋解鎖，一種是按鍵解鎖。在指紋解鎖模式下，可存入10個指紋，程序在獲得用戶的指紋圖像后要與之前FLASH中存入的指紋數據對比，比對成功則解鎖門禁系統，反之界面提示“無效指紋”，蜂鳴器鳴叫三聲，指紋解鎖失敗，此時用戶可使用六位按鍵密碼解鎖或者直接退出;在按鍵解鎖模式下，通過矩陣鍵盤輸入六位按鍵密碼，與保存到AT24C02的數據對比，對比成功則解鎖，反之則不解鎖，并顯示當前狀態。總體軟件主程序流程圖如圖3所示。

單片機會向指紋識別模塊發送執行指紋采集的命令，在指紋識別模塊收到指令后，開始執行采集指紋數據的命令，隨后將采集到的新指紋數據反饋給單片機。而單片機根據返回的代碼判斷指紋是否采集成功，并在數據緩沖區讀出對應的指紋數據。指紋識別模塊先切換到識別模式，然后連續探測采集頭上是否有指紋，在掃描到指紋后，與指紋庫的指紋比對。比對成功，就讀出指紋對應編號，指紋識別流程如圖4所示。

3 系統實現

系統上電進行初始化，界面顯示由上至下為“指紋密碼鎖”“編號”“狀態”。如圖5所示。

指紋錄入和刪除指紋界面如圖6、7所示。按下鍵盤功能鍵，進入“錄入指紋”界面，ASS608指紋采集頭閃爍藍色燈光，輸入指紋編號為001，將手指輕放指紋采集頭，采集完畢，指紋采集頭光滅，松開手指，再完成第二次采集后，頁面接著提示“錄入成功”。

系統上電初始化，輸入正確的六位管理密碼后，黃色LED燈閃爍，電磁鎖打開。進入管理系統界面，按下功能鍵進入到“修改密碼”部分，再次按下確認鍵，根據頁面“請輸入新密碼”“請再次輸入新密碼”進行操作，界面提示密碼修改成功。當指紋無效或指紋識別不匹配時，會產生蜂鳴器鳴叫和LED燈閃爍報警。界面如圖8、9所示。

4總結

本文設計了一基于51單片機的指紋識別電子密碼鎖系統，系統實現了指紋錄入功能、指紋密碼解鎖和刪除功能以及通過按鍵重置6位密碼功能，達到了指紋識別系統設計的有效性和可靠性，方便安全。

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【通聯編輯：梁書】