指紋識別門禁系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1、目錄摘要IIIABSTRACTIV第一章 緒論1.1 論文的背景及意義1.2 識別技術簡介1.2.1 指紋特點1.2.2 指紋特征1.2.3 指紋應用系統(tǒng)簡介1.2.4 指紋取像技術及其特點第二章 指紋門禁系統(tǒng)的總體設計2.1 系統(tǒng)功能2.2 系統(tǒng)性能指標2.3 系統(tǒng)硬件結構2.4 系統(tǒng)軟件結構第三章 指紋門禁系統(tǒng)的硬件設計3.1 SPCE061A單片機介紹3.1.1 SPCE061A單片機的主要性能3.1.2 指紋識別模塊OM-20的管腳說明及性能指標3.1.3 SPCE061A單片機與指紋識別模塊OM20的接口電路設計3.2 SPCE061A單片機與液晶顯示模塊SPLC501的接口第四章

2、指紋門禁系統(tǒng)的軟件設計4.1 指紋處理模塊4.1.1 指紋識別模塊OM-20通訊協(xié)議4.1.2 登記指紋模板程序設計4.1.3 刪除指紋模板程序設計4.1.4 清空指紋模板程序設計4.2 系統(tǒng)主程序設計4.3 指紋開門程序設計第五章 系統(tǒng)抗干擾措施5.1 抗干擾設計的基本原則5.2 系統(tǒng)硬件抗干擾措施5.3 系統(tǒng)軟件抗干擾措施第六章 結束語參考文獻致謝摘要隨著時代的發(fā)展，社會越來越需要高效、可靠的身份識別系統(tǒng)。生物識別是當今數(shù)字化生活中最高級別的安全密鑰系統(tǒng)，而指紋識別是對人體最不構成侵犯且方便、實用、可靠、價格便宜的一種生物識別技術。 本文簡要介紹了指紋門禁系統(tǒng)設計的背景、指紋識別技術的基本

3、知識和幾種生物識別技術比較，并設計實現(xiàn)了一種符合現(xiàn)代安防要求的指紋門禁系統(tǒng)，該系統(tǒng)硬件主要由微處理器、指紋識別模塊、液晶顯示模塊、鍵盤、實時時鐘日歷芯片、電控鎖和電源等組成；軟件主要由指紋處理程序模塊、液晶顯示程序模塊、實時時鐘程序模塊和鍵盤掃描程序模塊等組成。 該系統(tǒng)是一套集成了先進指紋識別算法的高科技產(chǎn)品，具有安全可靠、功能齊備、操作簡便、價格適中等優(yōu)點，可廣泛應用于金融、保險、公安、軍械庫、機要室等需要嚴格控制人員進出的部門或場所。關鍵詞：指紋門禁;指紋識別;單片機;液晶ABSTRACT With the development of The Times, there is an inc

4、reasing need for more efficient and reliable identification system. Biological recognition is the digital life highest-level security key system, and the fingerprint identification is the most dont constitute an infringement of the human body and convenient and practical, reliable, the price is chea

5、p a biometric technology. This paper briefly introduces the fingerprint entrance guard system design of the background, the basic knowledge of fingerprint identification technology and several kinds of biometrics, compare and design realize a security requirements accords with modern fingerprint ent

6、rance guard system, this system hardware mainly by the microprocessor, fingerprint module, LCD module, 4 * 4 keyboard, real-time clock/calendar chip, electronic locks and power supply etc; Software consists mainly of fingerprint processing program module, liquid crystal display program module, real-

7、time clock program modules and keypad scanning program module. This system is a set of integrated the advanced fingerprint identification algorithm of high-tech products, safe and reliable, function complete with, simple operation, price moderate etc, and can be widely applied finance, insurance, pu

8、blic security, the armory, code must be strictly controlled room and the department of personnel entering and leaving or place. KEY WORDS: Fingerprint Guard；Fingerprint Recognition；MCU；Liquid Crystal 第一章 緒論1.1 論文的背景及意義 門禁系統(tǒng)是對出入口通道進行管制的系統(tǒng)，是解決重要部門出入口安全防范的有效措施。安全系統(tǒng)中主要牽涉到的是身份認證問題。傳統(tǒng)的個人身份鑒別手段（如鑰匙、密碼、磁卡、I

9、C卡等）具有可假冒、可偽造、可盜用、可破譯等缺點，已不能完全滿足現(xiàn)代社會安全防范的需要。只有采用不易被他人代替、仿制、甚至其本人也無法轉讓的生物識別技術才能消除人為的不安全因素。生物識別技術是當今數(shù)字化生活中最高級別的安全密鑰系統(tǒng)。生物識別技術根據(jù)人體的生物特征來進行身份驗證，它包括虹膜識別技術、視網(wǎng)膜識別技術、面部識別技術、聲音識別技術和指紋識別技術等1。許多研究表明：在所有生物識別技術中，指紋識別是目前對人體最不構成侵犯、方便、實用、可靠和價格便宜的一種技術手段，也是最具有代表性和最具有應用前景的生物識別技術2。 目前指紋門禁系統(tǒng)有兩種常用的類型，即嵌入式系統(tǒng)和基于PC的桌面應用系統(tǒng)3。嵌

10、入式系統(tǒng)是一個相對獨立的完整系統(tǒng)，具有功耗低、體積小、集成度高等優(yōu)點，其功能較為簡單，應用于特定的場所。而基于PC的桌面應用系統(tǒng)功能更加完善，可以建立大型的數(shù)據(jù)庫，但由于需要連接PC才能完成指紋識別的功能，限制了這種系統(tǒng)在許多方面的應用。 國外指紋門禁產(chǎn)品市場可以說品牌眾多，競爭激烈，比較知名的廠家，如美國AD公司、新加坡的ADC公司、以色列的DDS公司等，它們的產(chǎn)品技術含量大，但這些產(chǎn)品的價格昂貴。 目前國內(nèi)指紋門禁系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家眾多，但真正具備研發(fā)生產(chǎn)采集儀和算法技術的廠家并不多。國內(nèi)指紋門禁系統(tǒng)生產(chǎn)廠家基本分三個層次：第一級是具各研發(fā)生產(chǎn)采集儀和算法技術，如長春方圓、長春鴻達；第二級是利

11、用別人的采集儀，擁有自己的核心算法，這一級的廠家最多，如北京中控、上海同濟斯瑪特、上海一維、西安青松等；第三級主要利用別人的模塊，做后端的應用開發(fā)，如武漢數(shù)碼人、廈門寶利銘等。 盡管目前的指紋門禁系統(tǒng)產(chǎn)品眾多，但普遍存在價格高和功能單一等缺點。因此針對上述的不足提出了“指紋門禁系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)”這一研究課題，其目標是開發(fā)出具有良好的價格優(yōu)勢且功能完善的指紋門禁系統(tǒng)，方便用戶使用。1.2 識別技術簡介1.2.1 指紋特點相對于其他生物特征，指紋有以下2個突出優(yōu)點： 1.穩(wěn)定性：一個人從胎兒6個月時指紋完全形成到尸體腐爛，指紋的特征始終沒有明顯變化。 2.獨特性：至今還找不出兩個指紋完全相同的人，

12、即使同卵雙胞胎的指紋也是不相同的。這一特點，為指紋用于身份鑒定提供了客觀依據(jù)。1.2.2 指紋特征指紋特征一般分為兩類：總體特征和局部特征。指紋識別算法最終都歸結為在指紋圖像上找到并比對指紋的特征。英國學者E.R.Herry認為，在考慮局部特征的情況下，只要比對13個特征點重合，就可以確認是同一個指紋。 總體特征：總體特征是指那些用肉眼直接就可以觀察到的特征，包括：紋形、模式區(qū)、核心點、三角點和紋數(shù)等五種。1.2.3 指紋應用系統(tǒng)簡介指紋應用系統(tǒng)可以分為兩類：驗證（verification）和辨識（Identification）。驗證就是把一個現(xiàn)場采集到的指紋與一個己經(jīng)登記的指紋進行一對一的比

13、對(one-to-one matching)，來確認身份的過程4，如圖1.1所示。作為驗證的前提條件，他（或她）的指紋必須在指紋庫中已經(jīng)注冊，并與其姓名或其標識（ID、PIN）聯(lián)系起來。隨后在比對現(xiàn)場，先驗證其標識，然后，利用系統(tǒng)的指紋與現(xiàn)場采集的指紋比對來證明其標識是合法的。驗證其實是回答了這樣一個問題：“他是他自稱的這個人嗎？”這是應用系統(tǒng)中使用得較多的方法。辨識則是把現(xiàn)場采集到的指紋同指紋數(shù)據(jù)庫中的指紋逐一對比，從中找出與現(xiàn)場指紋相匹配的指紋，如圖1.2所示，這也叫“一對多匹配（one-to-many matching）”。辨識其實是回答了這樣一個問題：“他是誰？”。 圖 1.1 指紋驗

14、證示意圖 圖1.2 指紋辨識示意圖驗證和辨識在比對算法和系統(tǒng)設計上各有特點，例如驗證系統(tǒng)一般只考慮對完整的指紋進行比對，而辨識系統(tǒng)要考慮殘紋的比對；驗證系統(tǒng)對比對算法的速度要求不如辨識系統(tǒng)高，但更強調易用性；另外在辨識系統(tǒng)中，一般要使用分類技術來加快查詢的速度。1.2.4 指紋取像技術及其特點目前的指紋取像技術按原理可分成兩類：光學取像和非光學取像。光學取像設備依據(jù)的是光的全反射原理。光線照到壓有指紋的玻璃表面，反射光線由CCD去獲得，反射光的量依賴于壓在玻璃表面指紋的脊和谷的深度和皮膚與玻璃間的油脂和水分。光線經(jīng)玻璃射到谷的地方后在玻璃與空氣的界面發(fā)生全反射，光線被反射到CCD，而射向脊的光

15、線不發(fā)生全反射，而是被脊與玻璃的接觸面吸收或者漫反射到別的地方，這樣就在CCD上形成了指紋的圖像。非光學取像技術目前主要有兩類：半導體傳感器取像和超聲波掃描取像。常見的半導體傳感器是硅電容傳感器，硅電容傳感器在半導體金屬陣列上能結合大約個電容傳感器，其外面絕緣的表面，當用戶的手指放在上面時，皮膚組成了電容陣列的另一面指紋紋路深淺導致電容陣列的各個電容電壓不同，通過測量各點的電壓值可獲得灰度指紋圖像。另一種晶體傳感器是壓感式的，其表面的頂層是具有彈性的壓感介質材料，他們依照指紋的外表地形（凸）轉化為相應的電子信號。其它的晶體傳感器還有溫度感應傳感器，它通過感應壓在設備上的脊和遠離設備的谷溫度的不

16、同獲得指紋圖像。晶體傳感器技術最重要的弱點在于，它們?nèi)菀资艿届o電的影響，這使得晶體傳感器有時會取不到圖像，甚至會被損壞。超聲波掃描被認為是指紋取像技術中非常好的一類。很象光學掃描的激光，超聲波首先掃描指紋的表面，緊接著，接收設備獲取了其反射信號，測量它的范圍，得到脊的深度5。不像光學掃描，積累在皮膚上的臟物和油脂對超音速獲得的圖像影響不大，所以這樣的圖像是實際脊地形（凹凸）的真實反映，應用起來更為方便。整個提取算法流程如圖1.3所示。各種技術都具有它們各自的優(yōu)勢，也有各自的缺點，指紋取像技術比較如表1.1所示。表1.1 指紋取像技術比較比較項目光學全反時技術硅晶體電容傳感器技術超聲波掃描技術體

17、 積大小中耐用性非常耐用容易損壞一般成像能力干手指差，但汗多的和稍脹的手指成像模糊干手指好，但汗多的和稍脹的手指不能成像非常好耗電較多較少較多成本低低很高圖1.3 在提取細節(jié)點的算法流程第二章 指紋門禁系統(tǒng)的總體設計 本系統(tǒng)以手指取代傳統(tǒng)的鑰匙，使用時只需將手指平放在指紋采集儀的采集窗口上，即可完成開鎖任務，操作十分簡便，避免了其它門禁系統(tǒng)（傳統(tǒng)機械鎖、密碼鎖、識別卡等）有可能被偽造、盜用、遺忘、破譯等弊端。2.1 系統(tǒng)功能 1.指紋開門：用戶將手指按到指紋采集器上，指紋識別模塊提取指紋特征并與指紋特征庫中的指紋進行比對，若指紋合法，門禁系統(tǒng)發(fā)出開門指令；若指紋不合法，門禁系統(tǒng)不發(fā)出開門指令。

18、 2.錄入、刪除指紋模板：錄入指紋模扳的功能是管理員將用戶的指紋通過指紋采集器采集指紋的特征信息，將指紋特征值和對應的ID號存儲到存儲器中。當用戶變更時，管理員能夠將用戶的指紋特征信息從存儲器中刪除。 3.密碼應急開門：當用戶的手指出現(xiàn)異常情況（如手指被劃傷），采集器無法采集到正確的指紋特征信息時，或者因電力不足而指紋識別模塊無法正常工作時，可用密碼來開門。為保證系安全，密碼開門只供管理員使用，管理員可以修改密碼。為了解決因引入密碼開門而降低安全性問題，本系統(tǒng)用6位密碼。特別是為防止別人惡意試探密碼，當連續(xù)三次輸入密碼錯誤時，系統(tǒng)禁止輸密碼，一小時后方可輸入密碼,從而降低密碼被破譯的可能。 4

19、.瀏覽開門記錄：當用戶開門成功后，系統(tǒng)自動存儲用戶的ID號和開門時間（月份、期、小時、分鐘）等信息。如果出現(xiàn)盜竊、丟失等意外情況，管理員可以很方便地查詢最近6次的開門記錄。 5.中文菜單和實對時鐘顯示：系統(tǒng)全部采用中文菜單顯示，并能夠設置和顯示實時時鐘，界面友好、直觀、便于使用。 6.電源自動切換：當交流供電停止時，自動切換到電池供電：交流電恢復后，自動切換到交流供電。2.2 系統(tǒng)性能指標經(jīng)測定本指紋門禁系統(tǒng)達到的性能指標如表2.1所示。 表2.1 系統(tǒng)性能指標項目技術指標項目技術指標主電源220V交流電源后備電源1節(jié)9號電池開門時間2秒指紋庫容量184枚登記用戶時間2秒刪除用戶時間2秒拒真率

20、1.5%認假率0.001%2.3 系統(tǒng)硬件結構 指紋門禁系統(tǒng)的硬件主要由微處理器、指紋識別模塊、液晶顯示模塊、4*4鍵盤、實時時鐘日歷芯片、電控鎖和電源等組成6。微處理器作為系統(tǒng)的上位機，控制整個系統(tǒng)。指紋識別模塊主要完成指紋特征的采集、比對、存儲、刪除等功能。液晶顯示模塊用于顯示開門記錄、實時時鐘和操作提示等信息，和鍵盤一起組成人機界面。指紋門禁系統(tǒng)的硬件結構如圖2.1所示。4*4鍵盤的按鍵分布如圖2.2所示，按鍵包括0-9鍵、刪除鍵、下翻鍵、上翻鍵、確定鍵、取消鍵和開門鍵。 圖2.1 指紋門禁系統(tǒng)硬件結構2.4 系統(tǒng)軟件結構 按系統(tǒng)功能，軟件主要由指紋處理模塊、液晶顯示模塊、實時時鐘模塊和

21、鍵盤掃描模塊等組成。指紋處理模塊主要負責微處理器與指紋識別模塊之間命令和返回代碼的信息處理；液晶顯示模塊根據(jù)液晶顯示模塊的時序，編寫驅動程序，以實現(xiàn)顯示漢字、字符的目的；實時時鐘模塊根據(jù)時鐘芯片的時序，編寫通訊程序實現(xiàn)對時鐘芯片的讀寫操作；鍵盤掃描模塊就是根據(jù)4*4鍵盤的設計原理編寫鍵盤程序來識別有無按鍵動作和按下鍵的鍵號。 圖 2.2 鍵盤的按鍵分布 按操作流程，軟件主要由指紋開門程序、指紋管理程序、密碼管理程序和系統(tǒng)設置程序四部分組成。其中指紋管理、密碼管理和系統(tǒng)設置三部分只有管理員才有此權限。指紋管理程序由登記指紋模板程序、刪除指紋模板程序、清空指紋模板程序和瀏覽開門記錄程序四部分組成；

22、密碼管理程序由密碼修改程序和密碼開門程序兩部分組成；系統(tǒng)設置程序由時間設置程序和日期設置程序兩部分組成，其結構框圖如圖2.3所示。圖2.3 指紋門禁系統(tǒng)軟件結構第三章 指紋門禁系統(tǒng)的硬件設計3.1 SPCE061A單片機介紹7 8 93.1.1 SPCE061A單片機的主要性能 SPCE061A單片機是凌陽公司推出的一款16位結構的微處理器，能夠非常容易地、快速地處理復雜的數(shù)字信號，其主要性能如下： 16位微處理器； 工作電壓：VDD為2.43.6V(cpu)，VDDH為2.45.5V(I/O)； 3CPU時鐘：32768KHz49.152MHz； 內(nèi)置2K字SRAM、內(nèi)置32K字FLASH；

23、 2個10位DAC（數(shù)-模轉換）輸出通道； 7通道10位ADC（電壓模數(shù)轉換器）和單通道語音模數(shù)轉換器； 14個中斷源； 具備異步、同步串行設備接口； 具有低電壓復位（LVR）功能和低電壓監(jiān)測（LVD）功能； 內(nèi)置在線仿真電路接口ICE( InCircuitEmulator)； 具有Watch Dog功能。3.1.2 指紋識別模塊OM-20的管腳說明及性能指標指紋識別模塊OM-20主要由指紋采集頭和指紋處理板兩部分組成，指紋采集頭采用光學指紋傳感器，指紋處理板由高性能DSP處理器和FLASH等芯片構成。自帶DSP處理器的指紋處理模塊根據(jù)用戶的命令來完成如指紋的錄入、刪除、比對等一系列的操作，并

24、將指紋特征值加密后存儲于處理模塊的FLASH中。指紋識別模塊OM-20管腳說明及性能指標分別如表3.1、表3.2所示。表3.1 OM20管腳說明引腳功能說明1系統(tǒng)電源5V2串口數(shù)據(jù)發(fā)送引腳3串口數(shù)據(jù)接收引腳4喚醒引腳5GND表3.2 OM20性能指標序號指標項目技術參數(shù)1系統(tǒng)供電5.0V2休眠電流10A3正常工作電流250mA4峰值電流300mA5指紋錄入時間 250ms61：1比對時間 200ms71：184搜索時間 2s8指紋數(shù)存儲數(shù)量184枚9認假率 0.001%10拒真率 2.4V 0.3V 實現(xiàn)RS232與TTL邏輯電平轉換可用分立元件，也可用集成電路芯片。目前較為廣泛使用的集成電路

25、轉換器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL電平到RS232電平的轉換，而MC1489、SN75154可實現(xiàn)RS232電平到TTL電平的轉換。 圖3.1為SPCE061A單片機與指紋識別模塊OM20的接口電路，MAX232對電源噪聲很敏感，因此Vcc加1f去耦電容，電容C1,C2,C3,C4取1f去耦電容，用于提高抗干擾能力。圖3.1 SPCE061A單片機與指紋識別模塊OM20的接口電路設計 3.2 SPCE061A單片機與液晶顯示模塊SPLC501的接口液晶顯示模塊SPLC501工作電壓為3.3-5V，最大工作電流2.0mA，并行接口方式，其管腳說明如表3.4所示12。液晶顯示

26、模塊SPLC501由液晶驅動控制器SPLC501、LCD顯示器和與外部設備的接口等幾部分組成。液晶驅動控制器SPLC501具有65個行驅動輸出和132個列驅動輸出13，內(nèi)置65123位顯示數(shù)據(jù)存儲器（DDRAM，DSPLAY,DATA, RAM），實際上只用到64個行驅動輸出和128個列驅動輸出和64128位DDRAM，DDRAM的每1位數(shù)據(jù)控制液晶屏上一個像素的亮暗狀態(tài)（1：表示亮，0：表示暗）。表3.4 SPLC501接口端管腳說明管腳名說明CS片選，低有效RES復位腳AOP數(shù)據(jù)命令選擇腳RW對于8080系列MPU的寫信號對于6800系列MPU的讀/寫信號EP對于6800系列MPU的時鐘信

27、號使能腳對于8080系列MPU的讀信號DB0DB78位數(shù)據(jù)總線Vcc邏輯電源(3.3V5V)Vdd地第四章 指紋門禁系統(tǒng)的軟件設計4.1 指紋處理模塊4.1.1 指紋識別模塊OM-20通訊協(xié)議 通訊協(xié)議是指紋識別模塊OM-20與上位機進行信息交換的一組約定和規(guī)則。參照標準7層通訊網(wǎng)絡模型，針對指紋識別模塊OM-20與上位機信息交互特點，提煉成4層通信模型，如圖4.1所示。 圖4.1 OM-20四層通信協(xié)議模型本協(xié)議假定物理層與鏈路層的數(shù)據(jù)傳輸可靠。數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，通過應答包中的校驗和反映。上位機依據(jù)模塊發(fā)來的應答信息，來確認模塊接收以及執(zhí)行指令的情況。4.1.2 登記指紋模板程序設計登記指紋

28、模板就是采集指紋特征并將指紋特征信息存儲到指紋庫，對登記的指紋給予相應的ID號，以方便管理。每錄入一枚指紋，根據(jù)其ID號修改SPCE061A單片機FLASH中“占用空閑”ID位對應的值，表示該ID號已經(jīng)占用，登記指紋模板程序流程如圖4.2所示。4.1.3 刪除指紋模板程序設計刪除指紋模板就是管理員刪除無用的指紋模板，即將無用的指紋特征信息從存儲器中刪除。管理員輸入要刪除指紋的ID號，確認刪除存儲器中對應ID號的指紋特征信息及ID號，刪除指紋模板程序流程如圖4.3所示。 圖 4.2 登記指紋模板流程圖 圖4.3 刪除指紋模板流程圖4.1.4 清空指紋模板程序設計清空指紋模板就是管理員刪除全部指紋

29、模板程序流程如圖4.4所示。圖4.4 清空指紋模板流程圖4.2 系統(tǒng)主程序設計 系統(tǒng)主程序的任務主要是系統(tǒng)初始化、從消息隊列中獲取消息，轉向不同的子程序，系統(tǒng)主程序流程如圖4.5所示。圖4.5 系統(tǒng)主程序流程圖 4.3 指紋開門程序設計開門程序的任務主要是判斷開門者是否有權開門。首先，SPCE061A單片機向指紋識別模塊OM-20發(fā)出指紋比對的命令，指紋識別模塊OM-20采集指紋特征并對開門者的指紋進行比對，如果比對通過，則開門；同時，讀取實時時鐘日歷芯片DSL302中的月、日、小時、分鐘信息，將時間和開門者的ID號，存入到實時時鐘日歷芯片DSL302的開門記錄緩沖區(qū)中14。如果沒有通過，則提

30、示錯誤信息。指紋開門程序流程如圖4.6所示15。 圖4.6指紋開門程序流程圖 第五章 系統(tǒng)抗干擾措施 系統(tǒng)的抗干擾設計是系統(tǒng)設計的重要內(nèi)容之一，系統(tǒng)工作的可靠性、安全性在很大程度上取決于抗干擾技術，形成干擾的基本要素有三個： 1.干擾源：指產(chǎn)生干擾的元件、設備或信號，如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可能成為干擾源。2.傳播路徑：指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介，典型的于擾傳播路徑是通過導線的傳導和空間的輻射。 3.敏感器件；指容易被干擾的對象，如：A/A、D/A變換器、單片機、數(shù)字IC等。5.1 抗干擾設計的基本原則抗干擾設計的基本原則16是：抑制干擾源、切斷干擾傳播路徑和

31、提高敏感器件的抗干擾性能。 1.抑制干擾源：抑制干擾源就是盡可能的減少產(chǎn)生干擾的元件、設備或信號，這是抗干擾設計中最優(yōu)先考慮和最重要的原則。減小干擾源主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容或在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實現(xiàn)。 2.切斷干擾傳播路徑：按干擾的傳播路徑可分為傳導干擾和輻射干擾兩類。所謂傳導干擾是指通過導線傳播到敏感器件的干擾。高頻于擾噪聲和有用信號的頻帶不同，可以通過在導線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播，有時也可加隔離光耦來解決。所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離，用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩。

32、3.提高敏感器件的抗干擾性能：提高敏感器件的抗干擾性能是指盡量減少敏感器件對干擾噪聲的拾取，以及從不正常狀態(tài)盡快恢復的方法。5.2 系統(tǒng)硬件抗干擾措施本指紋門禁系統(tǒng)在印刷電路板設計過程中，從尺寸的選擇、元器件的布置、地線布置、電源線布置以及去耦電容的配置等各方面均充分考慮系統(tǒng)可靠性的要求，采取了如下的抗干擾措施：1.抑制干擾源(1)單片機、指紋識別模塊等耗能較大芯片的電源端與接地端之間并接0.01f的獨石電容，以減少與電源間的耦合作用。 (2)高頻電容的布線，連線靠近電源端并盡量粗短。(3)地線盡量加粗，系統(tǒng)中地線一般使用30mil（1mil0.0254mm），最粗達到了100mil。 (4)

33、布線時避免90度折線，減少高頻噪聲發(fā)射。2.切斷干擾傳播路 (1)電路板合理分區(qū)，用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離。 (2)給單片機電源加SPY0029穩(wěn)壓器，給指紋識別模塊和液晶顯示模塊加降壓型開關穩(wěn)壓電源控制器AE2596，以減小電源噪聲對系統(tǒng)的于擾。 (3)晶振與 SPCE061A單片機、實時時鐘芯片DSL302引腳盡量靠近。 (4)單片機和大功率器件（如繼電器）的地線單獨接地，以減小相互干擾。 (5)大功率器件（如繼電器）放在電路板邊緣，與敏感元件（單片機）遠離。3.提高敏感器件的抗干擾性能 (1)SPCE061A單片機7自帶硬件看門狗電路?？撮T狗（Watch Dog）在計算機系統(tǒng)中是一個最

34、忠實的可信賴的硬件，用來保證系統(tǒng)長久運行。SPCE061A單片機的看門狗的清除時問周期為0.75s，如果看門狗的計數(shù)在固定的時間間隔內(nèi)被程序指令不斷地清除而不產(chǎn)生溢出，表明程序運行正常。但若在規(guī)定的時間間隔里看門狗的計數(shù)未被清除而產(chǎn)生溢出，則表示程序運行正常，CPU自動使系統(tǒng)復位處理（相當于硬件復位）。 (2)線路板上除SPCE061A、MAX232、DSL302等芯片考慮到更換外，其余元件均直接焊接，以減少由于接觸不良造成的不可靠現(xiàn)象。5.3 系統(tǒng)軟件抗干擾措施為提高系統(tǒng)軟件可靠性，在系統(tǒng)軟件開發(fā)過程中，采取了如下可靠性措施。 1重復設置各種工作方式控制字 單片機在運行過程中，如果受到較強的

35、干擾，系統(tǒng)內(nèi)各芯片的工作方式控制字極易受到破壞，使各輸入/輸出口失去原來定義的功能，導致系統(tǒng)不能正常工作，針對這種情況，在循環(huán)處理程序中定期地、有條件地對各方式控制單元進行重復的初始化，這樣方式控制字一旦被破壞，還可以及時得到修復17。 2采用軟件陷阱法 單片機最易受干擾的是內(nèi)部程序計數(shù)器PC的值，在受到強電干擾時，PC的值會改變，使CPU誤將程序從正確位置跳到一些無意義的區(qū)域內(nèi)執(zhí)行，導致程序運行跑飛。在程序模塊間和程序之后增設由若干個空操作指令和條無條件跳轉指令組成的陷阱。一旦程序跑飛跌落陷阱，便轉入相應的失控處理程序，在進行了工作單元的初始化及有關控制字的設定后，跳到正常的循環(huán)處理程序中，

36、從而恢復程序的正確流程。第六章 結束語 本文主要設計實現(xiàn)了一種指紋門禁系統(tǒng)，具體地闡述了指紋門禁系統(tǒng)的設計方法，包括系統(tǒng)功能的確定、系統(tǒng)的硬件設計、系統(tǒng)的軟件設計以及系統(tǒng)抗干擾措施。主要完成了以下幾個方面的工作： 1回顧和總結了指紋識別技術及其應用，對指紋門禁系統(tǒng)的可行性進行了分析，設計了指紋門禁系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。 2配合該實現(xiàn)方案，調研并選擇了性價比較高的指紋識別模塊、微處理器、液晶顯示模塊和實時時鐘芯片等。 3結合硬件實現(xiàn)方案，進行了硬件電路設計，并完成了相應各個模塊對應程序的設計實現(xiàn)和調試工作，在調試的過程中，根據(jù)出現(xiàn)的問題，對硬件和軟件作相應的修改和完善，直至最終定型，實現(xiàn)了系統(tǒng)所要求的

37、功能。 4考慮系統(tǒng)抗干擾設計原則，最后設計實現(xiàn)了印刷電路板并進行了系統(tǒng)測試，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。總之，本系統(tǒng)基本達到了預期目標功能，系統(tǒng)運行可靠、操作簡便，但該系統(tǒng)還有一些不完善的地方，對該課題研究的后續(xù)工作可以從以下幾方面繼續(xù)展開： 1利用互聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)門禁系統(tǒng)的遠程監(jiān)控和管理，比如主人遠程授權開門，遠程監(jiān)控門的開關狀態(tài)，這將使系統(tǒng)更加便捷。 2指紋門禁系統(tǒng)的人機界面須進一步提高。將中文輸入法設計進去，用使用者的名字代替ID號，省去ID號對應用戶名字這樣一個過程，使用起來更加便捷。系統(tǒng)提示信息用中英文顯示，以滿足不同使用者的需求。在以后的學習工作中，我將繼續(xù)開展這方面的工作，使指紋門禁系統(tǒng)更加完善。 參考文獻1 雷玉堂，羅輝，張鼎幾種人體生物