大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目-基于指紋識(shí)別的汽車防盜系統(tǒng)申報(bào)書

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目-基于指紋識(shí)別的汽車防盜系統(tǒng)申

報(bào)書廣西師范學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)LI申報(bào)書項(xiàng)LI名稱：基于指紋識(shí)別的汽車防盜系統(tǒng)項(xiàng)LI類別：？創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)LI?創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目？項(xiàng)口負(fù)責(zé)人：韓東指導(dǎo)教師：歐陽負(fù)責(zé)人所在學(xué)院：職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院填表日期：2013年5月13日廣西師范學(xué)院教務(wù)處0填寫須知一、 項(xiàng)目類別說明：1（創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)LI是本科生團(tuán)隊(duì)，在導(dǎo)師指導(dǎo)下，自主完成創(chuàng)新性研究項(xiàng)LI設(shè)計(jì)、研究條件準(zhǔn)備和項(xiàng)LI實(shí)施、研究報(bào)告撰寫、成果（學(xué)術(shù)）交流等工作。2（創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)LI旨在探索以實(shí)際或模擬的商業(yè)活動(dòng)為載體，培養(yǎng)本科生的創(chuàng)業(yè)精神和創(chuàng)業(yè)能力。以本科生團(tuán)隊(duì)的形式展開，在導(dǎo)師指導(dǎo)下，團(tuán)隊(duì)中每個(gè)學(xué)生在項(xiàng)LI實(shí)施過程中扮演一個(gè)或多個(gè)具體角色，主要開展編制商業(yè)計(jì)劃書、開展可行性研究、模擬企業(yè)運(yùn)行、參加企業(yè)實(shí)踐、撰寫創(chuàng)業(yè)報(bào)告等工作。二、 項(xiàng)目申報(bào)面向在校全日制本科生，項(xiàng)目需以團(tuán)隊(duì)形式申報(bào)，每個(gè)團(tuán)隊(duì)3-5人（其中至少包含大一、大二的學(xué)生各1名）。三、 本表由申請人如實(shí)填寫，表達(dá)簡明扼要。四、 填表字體用小四號(hào)宋體，單倍行距，要求統(tǒng)一用A4紙雙面印制、裝訂。1項(xiàng)目名稱基于指紋識(shí)別的汽車防盜系統(tǒng)項(xiàng)目起止時(shí)間年月至年月負(fù)姓名年級所在學(xué)院學(xué)號(hào)聯(lián)系電話項(xiàng)目中的分工責(zé)職業(yè)技術(shù)教育材料編寫、電路韓東20121427050122人學(xué)院安裝與調(diào)試職業(yè)技術(shù)教育電路設(shè)計(jì)模型王賓20121427050108項(xiàng)學(xué)院制作、程序設(shè)訃LI職業(yè)技術(shù)教育材料整理章麗娜20141427020136組學(xué)院成員姓名歐陽職務(wù)/職稱副教授校所在單位廣西師范學(xué)院職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院內(nèi)聯(lián)系電話E-mail417016903@指導(dǎo)姓名職務(wù)/職稱教所在單位師聯(lián)系電話E-nia訂姓名職務(wù)/職稱校所在單位外聯(lián)系電話E-mail指導(dǎo)姓名職務(wù)/職稱教所在單位師聯(lián)系電話E-mail2一、項(xiàng)口簡介（300字左右，項(xiàng)口研究的口的和主要研究內(nèi)容）隨著汽車市場的飛速發(fā)展和人們生活水平的提高，越來越來多的汽車進(jìn)入普通家庭。汽車防盜就顯得尤為重要，成為一個(gè)亟待解決的重要的社會(huì)問題。LI前市場上銷售的汽車防盜報(bào)警器多為加裝式汽車防盜器和采用電子密碼鑰匙的汽車防盜器。加裝式汽車防盜器主要釆用吊接式的線路，對于精通汽車電路的盜賊來說，用跨接的方法可很輕松地避開防盜電路，防盜系統(tǒng)如同虛設(shè)。對于采用電子密碼鑰匙的汽車防盜器，盜賊一般通過偷取鑰匙，并利用遙控器快速尋車并實(shí)施盜竊。這說明現(xiàn)有的汽車防盜裝置的防盜手段并不可靠。而采用指紋識(shí)別模塊驗(yàn)證車主身份并輔助多種報(bào)警措施來完成汽車防盜報(bào)警器的設(shè)訃，能夠在不改變汽車整體電路的情況下盡可能地保障汽車的安全。指紋識(shí)別是生物特征識(shí)別的一種，它利用指紋特征的惟一性和終身不變性對個(gè)人身份進(jìn)行認(rèn)證，具有極高的安全性和易用性。本文將指紋識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于汽車防盜系統(tǒng)中，并結(jié)合GSM無線通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警，有效地保障了汽車的安全。3二、申請理由（1000字左右，包括團(tuán)隊(duì)具備的知識(shí)、條件、特長、興趣、前期準(zhǔn)備、項(xiàng)LI研究的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)等）（一）團(tuán)隊(duì)具備的知識(shí)、條件、特長、興趣隨著汽車大量進(jìn)入家庭，汽車盜竊案件也呈上升趨勢?，F(xiàn)在市場上的汽車報(bào)警裝置，普遍存在著誤報(bào)率高和無法有效通知車主的缺陷。針對指紋的惟一性和終身不變性的特點(diǎn)，在現(xiàn)有嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用單片機(jī)STM32F103VC和GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)，完成了汽車指紋報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)訃。實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較合理，方案可行性高，有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。我團(tuán)隊(duì)成員都是來自職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，團(tuán)隊(duì)成員構(gòu)成：由兩位大三學(xué)生作為負(fù)責(zé)人及主力，帶領(lǐng)一位大一的學(xué)生學(xué)習(xí)的階級式隊(duì)伍，隊(duì)伍成員既有善于軟件程序編寫的，也有能夠進(jìn)行硬件模型設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試的，同時(shí)有很好的組織團(tuán)結(jié)和合作能力，能夠撰寫材料和論文，整體隊(duì)伍成員配備精良、合理，隊(duì)員們均學(xué)習(xí)過與電子技術(shù)有關(guān)的課程且都大部分是機(jī)電協(xié)會(huì)的主要成員，隊(duì)員們吃苦耐勞，責(zé)任心強(qiáng)，對電子設(shè)計(jì)和單片機(jī)技術(shù)有濃厚的興趣。同時(shí)，有經(jīng)驗(yàn)豐富的歐陽老師做指導(dǎo)，我團(tuán)隊(duì)對該項(xiàng)LI制作的成功率有著十分大的把握。（二） 前期準(zhǔn)備1、 基本情況調(diào)查。我們對市面上相關(guān)的汽車防盜裝置進(jìn)行了調(diào)研，從調(diào)查中總結(jié)出現(xiàn)在市面上此類設(shè)備存在的問題及最需要改進(jìn)的地方，并和組員進(jìn)行多次的交流溝通，做出初步設(shè)想，然后進(jìn)行方案制定。2、 制定具體研究方案，即是研發(fā)一種可防盜乂具有一定可靠性的防盜裝置。3、 技術(shù)人員培訓(xùn)。組織隊(duì)員學(xué)習(xí)電路相關(guān)知識(shí)、C語言程序編寫、單片機(jī)原理及其應(yīng)用、信號(hào)采集及數(shù)據(jù)的無線傳輸通信等相關(guān)技術(shù)知識(shí)。4、 材料外觀的選擇及優(yōu)化。做出實(shí)物電路，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的測試功能后，同時(shí)要考慮電路的安裝及“指紋防盜系統(tǒng)”外觀結(jié)構(gòu)的選擇和處理，使其使用方便，功能可靠。5、 成本分析。進(jìn)行多種架構(gòu)，選擇最優(yōu)方案進(jìn)行，避免浪費(fèi)材料。（三） 項(xiàng)U研究的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)指紋識(shí)別是生物特征識(shí)別的一種，它利用指紋特征的唯一性和終身不變性對個(gè)人身份進(jìn)行認(rèn)證，具有極高的安全性和易用性。將指紋識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于汽車防盜系統(tǒng)中，并結(jié)合GSM無線通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警，有效地保證了汽車的安全。4三、項(xiàng)LI方案（1300字左右，包括項(xiàng)日研究的主要問題、擬解決的途徑、人員分工、預(yù)期成果等，創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)LI還需包括商業(yè)策劃、運(yùn)行等內(nèi)容）（-）項(xiàng)口研究的主要問題及擬解決的途徑1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理該汽車防盜器主要由MCU、指紋識(shí)別模塊、無線通信模塊、LCD顯示屏、語音電路、電子密碼鑰匙接口電路、鍵盤、控制電路和電源電路等組成。其硬件原理框圖如圖1所示。MCU選用意法半導(dǎo)體公司推出的基于低功耗的嵌入式ARMCortexTM—M3內(nèi)核的增強(qiáng)型32位芯片STM32F103VC,它的工作電壓為2（0,3（6V,本設(shè)計(jì)采用3(3V,其最高工作頻率可達(dá)到72MHz,具有多達(dá)80個(gè)快速I,0端口，所有1,0口可以映像到16個(gè)外部中斷，兒乎所有端口均可容忍5V信號(hào)。片內(nèi)具有256KB的FLASH,2個(gè)I2C接口，2個(gè)SPI接口，3個(gè)USART接口，3個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá)4個(gè)用于輸入捕獲，輸出比較,PW或脈沖訃數(shù)的通道和增量編碼器輸入，2個(gè)看門狗定時(shí)器(獨(dú)立的和窗口型的)等。圖1中“KEY—ON”為汽車鑰匙位置，取自鑰匙開關(guān)，經(jīng)光電耦合后送入STM32F103VC的PE10。無線通信模塊和指紋識(shí)別模塊分別經(jīng)RS232收發(fā)器MAX3232接ST1M32F103VC的USART1和USART2;密碼鑰匙由U盤實(shí)現(xiàn)，USB接口連接STM32F103VC的SPI1;語音電路接STM32F103VC的SPI2;4X4鍵盤與PEO,PE7連接，液晶顯示數(shù)據(jù)由PDO,PD7提供。圖1仿盜器決件徳理梏岀主要工作原理如下:車主停車熄火后，防盜器進(jìn)入鎖定狀態(tài)。此時(shí)如果汽車鑰匙不在0$位，就不能進(jìn)行指紋識(shí)別；只有當(dāng)汽車鑰匙在0N位，才可用指紋識(shí)別解鎖防盜器并自動(dòng)點(diǎn)火。在鎖定狀態(tài)下，汽車的油路、電路等被切斷，汽車鑰匙無法點(diǎn)火;如果強(qiáng)行剪斷指紋采集模塊和控制盒的連線，或者不識(shí)別指紋而強(qiáng)行用汽車鑰匙點(diǎn)火，汽車會(huì)通過鳴號(hào)、閃燈和無線通信網(wǎng)絡(luò)報(bào)警。在鎖定狀態(tài)插入密碼鑰匙可進(jìn)入解鎖狀態(tài)，并可根據(jù)LCD和語音提示通過小鍵盤進(jìn)行指紋注冊,刪除、手機(jī)號(hào)碼設(shè)置和應(yīng)急點(diǎn)火等操作。2硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2(1USB接口電路USB接口電路主要山文件管理控制芯片CH376T實(shí)現(xiàn)，CH376T支持USB設(shè)備方式和USB主機(jī)方式，并且內(nèi)置了USB通信協(xié)議的基本固件、處理MassStorage海量存儲(chǔ)設(shè)備的專用通信協(xié)議的固件、SD卡的通信接口固件、FAT16和FAT32以及FAT12文件系統(tǒng)的管理固件，支持常用的USB存儲(chǔ)設(shè)備和SD卡。CH376T支持二種通信接口：SPI接口和異步串口。本設(shè)計(jì)?采用SPI接口與MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，電路連接方式如圖2所示。串行數(shù)據(jù)輸入SDI、輸出SD0和時(shí)鐘SCK分別接STM32F103VC的SPI1_MOSI,SPI1_MIS0和SPIl.SCK,中斷請求輸出端IYT接PC0,片選端SCSIIIPA1控制。圖2中的RESET是系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)，晶體振蕩器Y1選12MHz。當(dāng)車主要進(jìn)行指紋注冊,刪除或應(yīng)急點(diǎn)火時(shí)，將密碼鑰匙（U盤）接入J1以讀取密碼信息?？刂行挠煞?wù)器等組成。通過各傳感器，把現(xiàn)場需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集下來，微處理器對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)、編碼和轉(zhuǎn)發(fā)，經(jīng)過先進(jìn)的無線通信方式一一GPRS分組交換，定時(shí)把數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程Internet網(wǎng)絡(luò)上的監(jiān)控中心。監(jiān)控中心對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)，使得家庭用戶或監(jiān)測人員在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以了解現(xiàn)場的具體情況。2（2液品顯示器液晶顯示器選用SMG12864G3-ZK標(biāo)準(zhǔn)中文字符及圖形點(diǎn)陣型液品顯示模塊，采用點(diǎn)陣型液晶顯示器，可顯示128X64點(diǎn)陣或4行X8個(gè)漢字，內(nèi)置ST7920接口型液晶顯示控制器，內(nèi)帶GB2312碼簡體中文字庫（16X16點(diǎn)陣），可與MCU直接連接，具有8位并行及串行的連接方式。本設(shè)計(jì)釆用并行方式與STM32F103VC相連接，數(shù)據(jù)端DBO,DB7接STM32F103VC的PD0,PD7,其數(shù)據(jù)，命令選擇端RS、讀，寫控制信號(hào)R,W和使能端E分別連接PB2、PA14和PA15o在本防盜器中液晶顯示器用于顯示操作方法和操作內(nèi)容。2（3語音電路語音電路原理圖如圖3所示，山美國ISD公司的語音芯片ISD4004-16和美國國家半導(dǎo)體公司的音頻功率放大器LM386等元件構(gòu)成。ISD4004-16錄放時(shí)間為16min（可分段），它采用CMOS技術(shù)，單電源3V工作，內(nèi)含振蕩器、抗混疊濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。它內(nèi)置微控制器SPI總線串行通信接口?？蓪⒛M語音數(shù)據(jù)直接寫入單個(gè)存儲(chǔ)單元，不需通過A,D或D,A轉(zhuǎn)換。使得ISD語音電6路具有音質(zhì)自然、使用方便、單片存儲(chǔ)、反復(fù)錄放、低功耗、抗斷電等許多優(yōu)點(diǎn)。LM386工作電壓范圍寬，電壓增益可調(diào)。具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中STM32F103VC通過SPI2給ISD4004傳送語音信息。圖3中的VI和V2分別經(jīng)三極管與+3（3V和+12V電源相連，三極管的通斷IIISTM32F1O3VC的PCI1和PCI2控制，只有在需要語音提示時(shí)，才使三極管導(dǎo)通給ISD4004和LM386供電。K3毎*電爲(wèi)嫖足2（4控制電路控制電路III光電流耦合器TLP521、大電流驅(qū)動(dòng)器MC1413和四個(gè)12V小型繼電器K1,K4構(gòu)成，繼電器的吸合IIISTM32F103VC控制。繼電器KI,K2分別串接在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊和油泵電源回路，作用是在鎖定狀態(tài)切斷汽車電路和油路，繼電器K3和K4分別并接在汽車?yán)群娃D(zhuǎn)向燈電路中，用于聲光報(bào)警。并接汽車?yán)鹊睦^電器設(shè)置有投切開關(guān)，可根據(jù)實(shí)際情況接通或斷開喇叭報(bào)警。2(5電源電路本防盜器共用到+12V,+5V和+3(3V三種電壓的電源。音頻功率放大器和控制電路的+12V電源直接采用汽車電源。12V電壓經(jīng)開關(guān)穩(wěn)壓集成電路LM2576-5得到+5V電壓，+5V電壓再經(jīng)SPX1117-3(3可得到+3(3V電壓。2(6指紋識(shí)別模塊采用SM-2B型指紋識(shí)別模塊，它由高速DSP處理器、FPC電容式指紋傳感器和FLASH芯片等構(gòu)成，可存儲(chǔ)512枚指紋模板，具有豐富的指令集搜索時(shí)間小于1(0s,認(rèn)假率小于0(001,,拒真率小于1,,自帶RS232串行通信接口，通信波特率為57600b,s,STM32F103VC通過USART2對指紋識(shí)別模塊進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)指紋圖像采集與處理、指紋特征采集、指紋模板錄入、模板存儲(chǔ)、指紋比對、指紋搜索等功能。2(7無線通信模塊本設(shè)計(jì)采用西門子公司推岀的無線通信GSM模塊TC35o該模塊的工作電壓為3(3,5(5Vo可以工作在900MHz,1800MHz二個(gè)頻段，自帶RS232通信接口，可以方便地與MCU連機(jī)通信，安全、可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)等。電路中TC357通過MAX3232與STM32F103VC的USART1進(jìn)行通信，當(dāng)有警情發(fā)生時(shí)，防盜器會(huì)自動(dòng)向車主手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信。這樣便可實(shí)時(shí)、可靠、快捷地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警。3軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)主程序流程圖如圖4所示。在鎖定狀態(tài)，車主要進(jìn)行指紋注冊，刪除或應(yīng)急點(diǎn)火時(shí)，接入密碼鑰匙，通過鍵盤操作STM32F103VC在其PA1產(chǎn)生CH376T芯片的SPI片選信號(hào)，低電平有效，然后按SPI輸出方式發(fā)出一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，延時(shí)1（5ps,從CH376T接收一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，等待SPI接口空閑后，MCU繼續(xù)從CH376T接收數(shù)據(jù)，直到MCU禁止SPI片選。接下來對讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行密碼匹配，密碼匹配正確時(shí)可進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，車主可根據(jù)語音和LCD提示進(jìn)行操作，操作結(jié)束便返回鎖定狀態(tài)。如果密碼匹配不正確將發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)并切斷電路和油路。如果不進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)插入汽車鑰匙并打至“ON”位，可進(jìn)行指紋采集和匹配，匹配正確可自動(dòng)點(diǎn)火（點(diǎn)火失敗時(shí)可用車鑰匙再次點(diǎn)火），如果指紋匹配不正確，發(fā)出相應(yīng)報(bào)警并保持電路和油路為斷開狀態(tài)。（二）人員分工韓東負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)LI的安排策劃，包括各隊(duì)員丄作的分配及論文寫作和電路的安裝調(diào)試。王賓主要負(fù)責(zé)電路的設(shè)計(jì)、元器件的購買和電路板的制作以及負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)U的程序編程。章麗娜負(fù)責(zé)所有資料的整理工作。8四、簡述特色與創(chuàng)新點(diǎn)1、項(xiàng)目特色在項(xiàng)□設(shè)計(jì)過程中，需要查閱大量資料，需要學(xué)習(xí)通信技術(shù)和學(xué)習(xí)電子技術(shù)課程，需要學(xué)習(xí)電路設(shè)計(jì)及制作電路板等;需要學(xué)習(xí)GSM通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。本項(xiàng)LI最核心也是最有特色的是:給學(xué)生提供一個(gè)學(xué)習(xí)電路設(shè)計(jì)、電路仿真、GSM網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和綜合設(shè)計(jì)的平臺(tái)，讓更多的學(xué)生及早接觸并學(xué)好電子技術(shù)和GSM通信技術(shù);培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和電子技術(shù)在國民生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著重要的作用。2、項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)本文采用增強(qiáng)型32位低功耗單片機(jī)STM32F103VC、指紋識(shí)別技術(shù)和無線通信GSM技術(shù)設(shè)計(jì)?了汽車防盜系統(tǒng)，它利用人體指紋的生物特征的惟一性，通過指紋識(shí)別控制汽車的電路、油路等，從而達(dá)到防盜的LI的。活體指紋的不可復(fù)制性以及復(fù)雜性，可以做到防解碼的特點(diǎn)，解決了訂前廣泛采用的無線遙控方式存在空中截碼和非法獲取電子鑰匙合法開車等問