基于DSP的指紋防盜門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上基于DSP的指紋防盜門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)：控制科學(xué)與工程姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：岳有軍專心-專注-專業(yè)1 概述1.1 設(shè)計(jì)目的紋識(shí)別技術(shù)是以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ)而逐步發(fā)展起來(lái)的。和傳統(tǒng)的身份認(rèn)證技術(shù)比如密碼、證件等相比，指紋識(shí)別是一種更為出色的身份認(rèn)證技術(shù)。指紋識(shí)別技術(shù)相比于其他識(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于每個(gè)人每根手指的指紋都是各不相同的，指紋也不會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)或健康程度的變化而變化，而且指紋復(fù)制和盜用的難度很大，更重要的是指紋圖像的獲取比較容易，這樣就能更容易的開發(fā)指紋識(shí)別系統(tǒng)，所以它具有很高的實(shí)用性和可行性。指紋識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各種應(yīng)用當(dāng)中，比如門

2、禁系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)、電腦、手機(jī)等等。隨著指紋識(shí)別技術(shù)越來(lái)越完善，它將會(huì)出現(xiàn)在更多的領(lǐng)域。1.2設(shè)計(jì)思路和組成部分本次設(shè)計(jì)主要由DSP控制模塊、DSP 指紋識(shí)別模塊、液晶顯示器、矩陣鍵盤、時(shí)鐘電路、電源、蜂鳴器、電控鎖等構(gòu)成。本次設(shè)計(jì)的原理是利用 DSP 指紋識(shí)別模塊完成指紋的錄入、比對(duì)，然后將結(jié)果通過(guò)串口送到控制模塊，控制電控鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)指紋防盜門的開關(guān)動(dòng)作，并根據(jù)系統(tǒng)的要求控制其他外圍設(shè)備工作。本文設(shè)計(jì)的指紋防盜門控制系統(tǒng)具有安全可靠、操作簡(jiǎn)便、成本低等特點(diǎn)，可廣泛的應(yīng)用于公用場(chǎng)所和私人住所。在硬件電路部分。本文會(huì)介紹指紋防盜門控制系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)，各主要器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相關(guān)的接口電路。在系統(tǒng)軟

3、件設(shè)計(jì)部分，會(huì)介紹指紋防盜門控制系統(tǒng)軟件的總體結(jié)構(gòu)，DSP 指紋識(shí)別模塊通信協(xié)議，主程序流程圖等。2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)本設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)部分構(gòu)成：指紋采集頭、DSPTMS320LF2812處理器、DSPTMS320VC5501處理器、矩陣鍵盤、液晶顯示屏和電控鎖等組成。系統(tǒng)硬件總體框圖DSPTMS320LF2812作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，控制整個(gè)系統(tǒng)。指紋識(shí)別模塊包括指紋采集頭和DSPTMS320VC5501處理器，主要功能有完成指紋特征的采集，比對(duì)，存儲(chǔ)，刪除等功能。液晶顯示模塊主要用于顯示操作菜單和操作返回提示等信息，并和鍵盤一起構(gòu)成人機(jī)交互界面。鍵盤為 4*4 矩陣鍵盤，有 10

4、 個(gè)數(shù)字鍵和其他功能健，可以實(shí)現(xiàn)密碼輸入和菜單功能。2.1 DSP 指紋識(shí)別模塊指紋識(shí)別模塊電路圖DSP 指紋模塊的硬件結(jié)構(gòu)包括 TI 公司的 TMS320VC5501 高速 DSP 處理器，CMOS 光學(xué)指紋傳感器 HV7131R，同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 M12L16161A-7T，flash存儲(chǔ)器 25Q16BSIG 等構(gòu)成，DSP 指紋模塊具有指紋錄入、圖像處理、特征值提取、模板生成、模板儲(chǔ)存、指紋比對(duì)和搜索等功能；并提供 UART 接口和通訊協(xié)議。當(dāng)指紋識(shí)別模塊接收到指紋注冊(cè)或識(shí)別的指令時(shí)，指紋傳感器接到命令后并在有指紋按下的條件下開始采集指紋，然后通過(guò)主機(jī)接口以 DMA 方式將指紋圖像暫

5、存到 DSP 中，最后 DSP 將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的指紋圖像數(shù)據(jù)存到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 SDRAM中。Flash 為系統(tǒng)程序、用戶程序以及后續(xù)的指紋識(shí)別算法提供存儲(chǔ)空間。2.2 指紋識(shí)別模塊的指紋圖像采集電路指紋圖像采集電路圖圖中，CMOS 圖像傳感器 HV7131R 外接 25MHz 時(shí)鐘，A/D 轉(zhuǎn)換輸出的高 8位 DATA9:2接 HPI.HD7:0作為數(shù)據(jù)輸入，由于 A/D 輸出是 10 位,因此將低 2 位DATA1:0懸空。幀同步信號(hào)(VSYNC)和行同步信號(hào)(HSYNC)作為信號(hào)源分別接到TIM0 和 TIM1 管腳。通過(guò) TMS320VC5501 片上集成的 I2C 總線可以訪問(wèn)或修改傳感器

6、內(nèi)部寄存器值，設(shè)置采集參數(shù)。2.3控制電路部分DSP芯片產(chǎn)生開、斷控制信號(hào)和選擇信號(hào)，選擇信號(hào)作用于4051芯片，從而選擇該芯片所控制的7路信號(hào)中的一路進(jìn)行開、斷電處理。開、斷電信號(hào)MCHO經(jīng)過(guò)74LS04組成的滯回比較器來(lái)防止干擾,再通過(guò)線性驅(qū)動(dòng)器UNL2803來(lái)提升信號(hào)強(qiáng)度，然后作用于繼電器J1J21。2.4 主控芯片電路及功能擴(kuò)展DSP2812芯片采用直流1.8V、直流3.3V和交流3.3V供電，繼電器部分采用+24V供電，另外需要+12V、-12V、+5V三種電壓。所以此處采用直流24V供電，并通過(guò)LM2576、RT9183、MC34063三種芯片產(chǎn)生所需要的電壓。數(shù)據(jù)存數(shù)模塊采用SP

7、I FLASH芯片 SST25VF016B，可將重要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至此芯片，便于上位機(jī)讀取。RS-485接口芯片采用TI公司生產(chǎn)的ISO35芯片。該芯片的功能是將DSP輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換成RS-485電平，而在PC機(jī)側(cè)與該芯片之間采用的是RS-232C與RS-485的電平轉(zhuǎn)換接口。此外為了實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與DSP的多點(diǎn)通信必須了解各器件的驅(qū)動(dòng)能力，根據(jù)各器件驅(qū)動(dòng)能力的大小使得一臺(tái)PC機(jī)與多個(gè)DSP通信相匹配。3 指紋識(shí)別模塊程序流程3.1 指紋開鎖按下鍵盤上的 OK 鍵，在 LCD 液晶顯示屏上顯示的菜單里選擇指紋開鎖，這時(shí)指紋識(shí)別模塊進(jìn)入指紋比對(duì)狀態(tài)，用戶將相對(duì)應(yīng)的手指放到指紋采集窗口上，系統(tǒng)開始自動(dòng)

8、采集圖像并進(jìn)行比對(duì)，如果比對(duì)成功，指紋模塊返回比對(duì)成功的信息到單片機(jī)，控制器接收到此信號(hào)后控制電控鎖開鎖。指紋開鎖程序流程圖3.2 登記指紋在 LCD 液晶顯示屏上顯示的菜單里選擇登記指紋，這時(shí)指紋識(shí)別模塊進(jìn)入指紋錄入狀態(tài)，需要新登記指紋的用戶將相應(yīng)的手指放到指紋采集窗口上，指紋采集模塊將自動(dòng)采集指紋圖像，指紋將采集三次，如果三次采集的特征值一樣，再將指紋特征值保存到指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中。添加指紋程序流程圖3.3 清空指紋清空指紋程序流程圖3.4 LCD12864 液晶顯示屏顯示程序液晶顯示屏顯示程序流程圖4綜述和總結(jié)指紋識(shí)別技術(shù)是集模式識(shí)別，電子技術(shù)，圖像處理，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)于一身的綜合性技術(shù)，涉及的領(lǐng)

9、域比較廣，不僅具有很高的理論研究?jī)r(jià)值而且還有很好的應(yīng)用價(jià)值，因其普遍性、唯一性和終身不變性等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于公安、網(wǎng)絡(luò)、銀行、商業(yè)、證券、醫(yī)療和保險(xiǎn)等行業(yè)。近年來(lái)，隨著社會(huì)對(duì)指紋識(shí)別系統(tǒng)性能要求的逐步提高和電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，研發(fā)出一種快速、小型、準(zhǔn)確和可攜性的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)不僅具有迫切的市場(chǎng)需求，而且還有廣闊的應(yīng)用前景。本文分別從軟件和硬件兩方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究。在自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)的研究中進(jìn)行了大量的工作，取得了一定的成績(jī)，但由于嵌入式自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)涉及面比較廣，需要多方面的協(xié)作加以完成，再加上個(gè)人科研能力、時(shí)間和精力的限制，本文的設(shè)計(jì)還存在不少問(wèn)題。另外到目前為止，國(guó)內(nèi)仍舊沒(méi)出現(xiàn)

10、一個(gè)自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)性能機(jī)構(gòu)能夠?qū)λ械淖詣?dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)的性能給出一套統(tǒng)一、準(zhǔn)確和權(quán)威的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。開發(fā)者無(wú)不例外的都是通過(guò)自己建立數(shù)據(jù)庫(kù)，自己選擇設(shè)計(jì)測(cè)試方案來(lái)進(jìn)行自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能測(cè)試，因此建立一個(gè)全國(guó)性的性能檢測(cè)機(jī)構(gòu)，制定一套科學(xué)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試方案是當(dāng)前的迫切需要。5 參考文獻(xiàn)1 孫冬梅,裘正定.生物特征識(shí)別技術(shù)綜述.電子學(xué)報(bào)2 劉舒等.生物特征識(shí)別中的關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì).中國(guó)人民公安大學(xué)學(xué)報(bào)：自熱科學(xué)版.20063 田捷，楊鑫編著.生物特征識(shí)別技術(shù)理論與應(yīng)用.電子工業(yè)出版社,2005.94 A.Moenssens.Fingerprint Techniques.Chiltonbook com

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