智能密碼鎖設(shè)計(jì)與開辟

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摘要

伴隨著技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的進(jìn)展，人們?cè)谌兆又袑?duì)安全的需求越來越高。為了滿腳人們的需求，密碼鎖的安全性需進(jìn)一步的提高。而傳統(tǒng)電子密碼鎖是基于單一數(shù)字密碼設(shè)計(jì)，其最大缺陷則是密碼容易遺忘以及遭人竊取。因而傳統(tǒng)的密碼鎖已無法達(dá)到安全技術(shù)防范的要求。

但近年來隨著生物技術(shù)的進(jìn)展,越來越多的活體技術(shù)應(yīng)用到識(shí)不系統(tǒng)中,如指紋識(shí)不、掌紋識(shí)不、虹膜識(shí)不等。而與其它的活體識(shí)不技術(shù),指紋識(shí)不系統(tǒng)以其可強(qiáng)大的實(shí)現(xiàn)性,相對(duì)低廉的成本,并且又具備較高的安全性,被應(yīng)用到越來越多的場(chǎng)合。而傳統(tǒng)密碼鎖，結(jié)合指紋識(shí)不這一技術(shù)，其安全性得以提升，滿腳了人們當(dāng)前的需求。

本設(shè)計(jì)采納了STC89C52單片機(jī)為核心操縱部件，設(shè)計(jì)電子硬件模塊，采納指紋識(shí)不模塊，應(yīng)用指紋識(shí)不技術(shù)對(duì)密碼鎖舉行設(shè)計(jì)。使其既能經(jīng)過鍵盤輸入密碼實(shí)現(xiàn)電子鎖的解鎖，又能經(jīng)過指紋的識(shí)不舉行解鎖，提高了密碼鎖的安全性、有用性和可靠性。

關(guān)鍵詞：指紋識(shí)不STC89C52單片機(jī)密碼鎖

名目

第一章緒論

1.1智能密碼鎖的現(xiàn)狀

1.2指紋識(shí)不技術(shù)簡(jiǎn)介

1.2.1指紋識(shí)不的原理

1.2.2指紋識(shí)不應(yīng)用

1.2.3指紋識(shí)不技術(shù)的特點(diǎn)

1.3智能密碼鎖課題背景

第二章智能密碼鎖整體設(shè)計(jì)及挑選方案

2.1智能密碼鎖整理設(shè)計(jì)方案

2.2系統(tǒng)核心單片機(jī)

2.2.1單片機(jī)的挑選

2.2.2STC89C52單片機(jī)介紹

2.3液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)

2.3.1LCD1602挑選的緣故

2.3.2LCD1602簡(jiǎn)介

2.3.3LCD1602液晶顯示模塊與單片機(jī)連接原理圖

2.4指紋識(shí)不模塊的設(shè)計(jì)

2.4.1指紋識(shí)不模塊的挑選

2.4.2FM-180指紋識(shí)不模塊系統(tǒng)參數(shù)與接口

2.4.3FM-180指紋識(shí)不模塊指令系統(tǒng)

第三章智能密碼鎖的硬件設(shè)計(jì)

3.1智能密碼鎖硬件設(shè)計(jì)原理

3.2電源輸入電路

3.3復(fù)位電路與時(shí)鐘電路

3.4晶振電路

3.5報(bào)警電路

3.6密碼鎖電路

3.7矩陣鍵盤電路

3.8指紋模塊電路

第四章智能密碼鎖的軟件設(shè)計(jì)

4.1主程序流程介紹

4.2矩陣鍵盤模塊流程圖

4.3LCD1602液晶屏顯示模塊流程圖

4.4開鎖和報(bào)警模塊流程圖

4.5密碼修改流程圖

4.6指紋識(shí)不模塊流程圖

第五章智能密碼鎖系統(tǒng)調(diào)試與仿真

5.1硬件電路調(diào)試及分析

5.2軟件調(diào)試及分析

參考文獻(xiàn)

第一章緒論

1.1智能密碼鎖的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的電子密碼鎖是一種輸入密碼來操縱電路工作，從而舉行解鎖的電子在產(chǎn)品，它的種類之多應(yīng)用之廣，在原先機(jī)械鎖面前，有著巨大的優(yōu)勢(shì)。然而隨著科技的進(jìn)步，其優(yōu)異性能的普及，漏洞也逐漸浮出水面。密碼鎖安全性的提升，也成為人們討論的熱點(diǎn)。

與此并且伴隨著指紋識(shí)不技術(shù)的浮現(xiàn)和完善，它被廣泛應(yīng)用在身份證，交通工具，手機(jī)等更多的領(lǐng)域。這一技術(shù)優(yōu)異的安全性無疑給止步別前的密碼鎖提供了有利的技術(shù)支持，因而指紋密碼鎖，也伴隨著其進(jìn)展應(yīng)運(yùn)而生。在將來幾年中，我國(guó)將會(huì)有近百億元的市場(chǎng)等待著去開拓。并且在指紋識(shí)不技術(shù)支持下的密碼鎖的巨大市場(chǎng)前景，將對(duì)國(guó)際、國(guó)內(nèi)安防產(chǎn)業(yè)帶來巨大的妨礙。

從近年來的進(jìn)展方向上來看，民用化的指紋識(shí)不技術(shù)終將取代方便性和安全性都存在缺陷的密碼和身份識(shí)不碼，用來阻撓非授權(quán)的拜訪。同時(shí)因?yàn)橹讣y識(shí)不技術(shù)的民用比刑偵應(yīng)用更加容易普及，市場(chǎng)的容量也更大，因此它擁有大規(guī)模推廣的基礎(chǔ)。在一些西方國(guó)家，指紋識(shí)不技術(shù)已進(jìn)入大規(guī)模民用時(shí)期。早在1990年，就有人在美國(guó)洛杉磯采納了世界上第一套救濟(jì)金發(fā)放指紋識(shí)不系統(tǒng)。而在此后，指紋識(shí)不技術(shù)與電子密碼鎖的結(jié)合也成為全新的，安全性更加優(yōu)異的加密方式。

1.2指紋識(shí)不技術(shù)簡(jiǎn)介

1.2.1指紋識(shí)不的原理

指紋是指手指皮膚上凹凸別平的紋路，雖然指紋很細(xì)小，然而其別同的紋路之下包含著大量的信息。而這些指紋的別同點(diǎn)稱為指紋特征。指紋識(shí)不算是利用人體的指紋特征對(duì)個(gè)體身份舉行區(qū)分和鑒定。指紋識(shí)不技術(shù)在當(dāng)前所有生物識(shí)不技術(shù)中是最為成熟，并且也是被應(yīng)用最為廣泛的生物識(shí)不技術(shù)。其緣故是指紋采納的過程的簡(jiǎn)單以及指紋識(shí)不的準(zhǔn)確率高。

指紋識(shí)不的原理要緊包括以下三部分：

A.指紋采集原理

B.指紋特征提取原理

C.指紋特征匹配原理

指紋采集原理要緊是經(jīng)過各種傳感技術(shù)，依照指紋的幾何特性以及生理特性，把指紋表現(xiàn)出來，轉(zhuǎn)化為數(shù)字化表示的指紋圖案。由于人指紋凹凸的幾何特性別同，在陽(yáng)光下造成的反射光強(qiáng)度也別同。由此可見，每個(gè)人指紋的特征基本上別一樣的，而指紋的采集正是把這些別同的特征舉行轉(zhuǎn)化。

指紋特征提取原理是對(duì)指紋圖案的細(xì)節(jié)特征和整體特征舉行提取、鑒不的原理。其分析的對(duì)象包括紋形特征和特征點(diǎn)的分布、類型，以及特征點(diǎn)之間的平面幾何關(guān)系。將這些指紋特征用數(shù)字模板的形式展現(xiàn)出來，就能實(shí)現(xiàn)一具指紋特征分析的過程。

指紋特征匹配原理是對(duì)指紋圖案的細(xì)節(jié)特征和整體特征依照模式識(shí)不的原理舉行比對(duì)匹配。那個(gè)過程是在已有的指紋和需要驗(yàn)證的指紋之間舉行的。

依照上述三原理，能夠得出，指紋識(shí)不的流程圖如下圖1.2.1所示：

圖1.2.1指紋識(shí)不流程圖

1.2.2指紋識(shí)不的應(yīng)用

指紋識(shí)不可以經(jīng)過對(duì)每個(gè)人獨(dú)一無二的指紋舉行識(shí)不，從而確認(rèn)其身份。在過去，這一技術(shù)活躍于刑偵系統(tǒng)中。但伴隨著指紋技術(shù)的普及，近幾年，它逐漸走向市場(chǎng)，應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。例如包括已下幾個(gè)方面

（1）指紋支付

將指紋與銀行卡舉行綁定，只需用手指輕輕一點(diǎn)便能完成消費(fèi)支付。這種新型支付方式在美國(guó)差不多浮現(xiàn)多年。2006年上海某公司也開始接觸到指紋支付的市場(chǎng)。如圖1.2.2

圖1.2.2指紋支付

（2）汽車指紋防盜

近年來，汽車指紋防盜也開始興起，用戶可以經(jīng)過指紋操縱車門開關(guān)，或者操縱引擎點(diǎn)火，這些基本上指紋技術(shù)在汽車防盜方面的應(yīng)用，如圖1.2.3

圖1.2.3汽車指紋防盜裝置

指紋識(shí)不技術(shù)以其廣泛的應(yīng)用、低廉的價(jià)格和易用性高被是國(guó)際所公認(rèn)。這些手指上的紋路在斷點(diǎn)上是各別相同的，在信息處理中將它們稱作"特征"。醫(yī)學(xué)上也已證明這些特征關(guān)于每個(gè)手指基本上別同的，其具有唯一性和永遠(yuǎn)性。所以我們能夠把一具人和其指紋對(duì)應(yīng)起來，經(jīng)過比較相應(yīng)的特征，就能夠驗(yàn)證個(gè)人的真實(shí)身份。

1.2.3指紋識(shí)不技術(shù)的特點(diǎn)

指紋識(shí)不的優(yōu)點(diǎn)：

A.指紋是人體獨(dú)一無二的特征，其復(fù)雜度腳以提供鑒不用的腳夠特征。

B.能夠經(jīng)過登記多個(gè)指紋增加系統(tǒng)的安全可靠性。

C.掃描指紋的速度快，使用很方便。

D.指紋采集頭能夠更加小巧，同時(shí)價(jià)格會(huì)變得更加低廉。

指紋識(shí)不的缺點(diǎn)：

A.某些人或者群體的指紋特征少，非常難成像。

B.使用指紋是在采集額頭留下的指紋，存在被用來復(fù)制指紋的也許性。

C.指紋是用戶的重要個(gè)人信息，用戶擔(dān)心信息的泄漏。

上述能夠看出，指紋識(shí)不技術(shù)擁有別同于其他技術(shù)的特點(diǎn)，而并且也正因這些特點(diǎn)，它成為了目前解決各類身份安全咨詢題的最方便可靠的技術(shù)。

1.3智能密碼鎖課題背景

一方面，傳統(tǒng)電子鎖多年來大量的使用和普及使得安全性提高進(jìn)度緩慢，社會(huì)上也逐漸浮現(xiàn)各種破譯的技術(shù)，普通電子鎖的安全性引起了人們的擔(dān)憂。而另一方面，指紋檢測(cè)這一生物識(shí)不技術(shù)已獲得國(guó)際公認(rèn)，具有快速確定個(gè)人身份的功能。這一技術(shù)的浮現(xiàn)和應(yīng)用落低了人們?cè)谏鐣?huì)中的信任成本，關(guān)于人在社會(huì)日子和交往方式上有了前所未有的改變，日子工作的效率也有飛躍性的提高。由此可見，電子鎖的停滯和指紋識(shí)不技術(shù)的快速進(jìn)展，關(guān)于當(dāng)前那個(gè)對(duì)安全要求越來越高的社會(huì)，有著非同普通的妨礙。近年來，隨著指紋識(shí)不技術(shù)的完善，電子鎖安全性的提高這一咨詢題也在指紋識(shí)不技術(shù)的支持上有了巨大的發(fā)展。本次設(shè)計(jì)智能密碼鎖是在普通電子密碼鎖基礎(chǔ)上采納了Biovo乙木-C2暗背景指紋識(shí)不模塊,能夠在按鍵解鎖密碼的并且，實(shí)現(xiàn)指紋的錄入、存儲(chǔ)、比對(duì)，并經(jīng)過LCD1602液晶顯示出指紋采集存儲(chǔ)的過程和比對(duì)的結(jié)果，從而提高密碼鎖的安全可靠性。

第二章智能密碼鎖整體設(shè)計(jì)及挑選方案

2.1智能密碼鎖整體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采納單片機(jī)為操縱核心，針對(duì)傳統(tǒng)電子密碼鎖舉行強(qiáng)化，增設(shè)指紋識(shí)不功能，可以支持指紋采集、存儲(chǔ)、比對(duì)，以提高密碼鎖的安全可靠性。該系統(tǒng)是指紋模塊檢測(cè)手指，一旦搜索到指紋，理科采集指紋圖案，并把采集的圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)發(fā)送出去。此步驟，只需將手指平放在指紋采集儀上，即可完成采集，操作十分便捷?？傮w描述本次設(shè)計(jì)的智能密碼鎖的功能即鍵盤輸入解鎖和指紋識(shí)不解鎖的可挑選式解鎖方式，既可以支持傳統(tǒng)經(jīng)過按鍵輸入數(shù)字密碼解鎖，又可以使用指紋模塊檢測(cè)、錄入指紋，將注冊(cè)指紋和檢測(cè)指紋舉行比對(duì)解鎖。

傳統(tǒng)的按鍵輸入部分，用戶可經(jīng)過6位密碼的輸入，對(duì)密碼鎖舉行解鎖，若密碼正確，則開鎖；若密碼別正確，則提示錯(cuò)誤，如若輸入錯(cuò)誤延續(xù)三次以上，報(bào)警裝置就會(huì)啟動(dòng)。在成功解鎖后，用戶可經(jīng)過密碼修改鍵，舉行密碼的修正，經(jīng)過兩次密碼的輸入，假如兩次密碼相同，新密碼就可以被儲(chǔ)存，密碼修改成功；反之則提示重新輸入。

指紋識(shí)不解鎖部分，用戶在進(jìn)入界面可挑選指紋切換鍵，進(jìn)入指紋的錄入和刪除。當(dāng)按下錄入鍵后，將手指放置指紋采集頭下，若聽見鳴叫聲，則表示指紋錄入的成功，其相關(guān)信息會(huì)經(jīng)過液晶屏顯示。整體框圖如圖2.1

該系統(tǒng)的要緊功能有以下幾個(gè)方面：

1.密碼修改：解鎖后可以經(jīng)過密碼修改功能，重新設(shè)置6位數(shù)字密碼

2.掉電保存：斷開電源后，保存的密碼不可能丟失，支持復(fù)位保存

3.錄入指紋：指紋模塊預(yù)先設(shè)有對(duì)指紋舉行錄入的功能，即能夠經(jīng)過指紋

采集頭將個(gè)人指紋上的特征信息采集。

4.指紋匹配比對(duì)：當(dāng)有指紋錄入時(shí)，模塊會(huì)檢索指紋庫(kù)對(duì)指紋舉行對(duì)照，

并將比對(duì)結(jié)果顯示在液晶屏上。

圖2.1整體框圖

2.2系統(tǒng)的核心單片機(jī)

2.2.1單片機(jī)的挑選

單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一具重要分支，簡(jiǎn)稱其為單片機(jī)，它很適用于操縱領(lǐng)域，因而又稱之為微操縱器。

普通來講，單片機(jī)是由單塊集成電路芯片構(gòu)成，其內(nèi)部包括了：CPU（中央處理器）、程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)器和輸入輸出接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)脑O(shè)備結(jié)合起來，便可以組成一具單片機(jī)操縱系統(tǒng)。

單片機(jī)通過了幾代的進(jìn)展后，現(xiàn)在正朝著高性能、多功能、低電壓、低價(jià)格、大存儲(chǔ)容量以及強(qiáng)I/O功能擁有加好結(jié)構(gòu)兼容性方向進(jìn)展。它的進(jìn)展趨勢(shì)包括以下幾個(gè)方面：

（1）多功能

單片機(jī)在進(jìn)展中，人們將所需的存儲(chǔ)器和I/O口都盡量集中在一塊芯片上，

使單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更多的功能。例如高速I/O口及計(jì)數(shù)器的捕獲/比較邏輯、A/D轉(zhuǎn)換、監(jiān)視定時(shí)器——看家狗等。

（2）高效率和高性能

為了提高執(zhí)行速度和效率，單片機(jī)使用流水線和DSP的設(shè)計(jì)技術(shù)，使單片機(jī)的性能得到了顯著的提高，其表現(xiàn)為，單片機(jī)的時(shí)鐘頻率提高；相同的頻率下單片機(jī)運(yùn)行的效率有了巨大的提升；高度的集成，使單片機(jī)的尋址能力、片內(nèi)ROM和RAM的容量也有了前所未有的突破。

同時(shí)由于系統(tǒng)資源和復(fù)雜度的增加，可以開始使用高級(jí)語言來開辟單片機(jī)。從而有效的落低了開辟的成本，加強(qiáng)了軟件的可讀性，有利于功能的增加。（3）低電壓和低功耗

由于采納了CMOS等工藝，使得單片機(jī)可以在比原來更低的電壓下工作。這些特性使單片機(jī)可以在小電源的支持下長(zhǎng)時(shí)刻工作。

由此可見，單片機(jī)的型號(hào)之多，功能之全，可以應(yīng)對(duì)當(dāng)前所需設(shè)計(jì)的各大要求，因而，在設(shè)計(jì)時(shí)，關(guān)于單片機(jī)這一核心元件，需要舉行慎重的挑選。針對(duì)本次智能密碼鎖的設(shè)計(jì)，在比對(duì)之下，結(jié)合STC89C52的特點(diǎn)：

A.工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機(jī)）

B.工作頻率范圍：0～40MHz

C.8K字節(jié)的用戶應(yīng)用程序空間

D.512字節(jié)RAM片上集成

E.ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器和仿真器，可直截了當(dāng)經(jīng)過串口下載程序

F.擁有EEPROM功能，可以實(shí)現(xiàn)掉電愛護(hù)

G.3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

H.32個(gè)I/O