智能密碼鎖設計與開辟

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摘要

伴隨著技術的進步和社會的進展，人們在日子中對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)字密碼設計，其最大缺陷則是密碼容易遺忘以及遭人竊取。因而傳統(tǒng)的密碼鎖已無法達到安全技術防范的要求。

但近年來隨著生物技術的進展,越來越多的活體技術應用到識不系統(tǒng)中,如指紋識不、掌紋識不、虹膜識不等。而與其它的活體識不技術,指紋識不系統(tǒng)以其可強大的實現(xiàn)性,相對低廉的成本,并且又具備較高的安全性,被應用到越來越多的場合。而傳統(tǒng)密碼鎖，結合指紋識不這一技術，其安全性得以提升，滿腳了人們當前的需求。

本設計采納了STC89C52單片機為核心操縱部件，設計電子硬件模塊，采納指紋識不模塊，應用指紋識不技術對密碼鎖舉行設計。使其既能經(jīng)過鍵盤輸入密碼實現(xiàn)電子鎖的解鎖，又能經(jīng)過指紋的識不舉行解鎖，提高了密碼鎖的安全性、有用性和可靠性。

關鍵詞：指紋識不STC89C52單片機密碼鎖

名目

第一章緒論

1.1智能密碼鎖的現(xiàn)狀

1.2指紋識不技術簡介

1.2.1指紋識不的原理

1.2.2指紋識不應用

1.2.3指紋識不技術的特點

1.3智能密碼鎖課題背景

第二章智能密碼鎖整體設計及挑選方案

2.1智能密碼鎖整理設計方案

2.2系統(tǒng)核心單片機

2.2.1單片機的挑選

2.2.2STC89C52單片機介紹

2.3液晶顯示模塊的設計

2.3.1LCD1602挑選的緣故

2.3.2LCD1602簡介

2.3.3LCD1602液晶顯示模塊與單片機連接原理圖

2.4指紋識不模塊的設計

2.4.1指紋識不模塊的挑選

2.4.2FM-180指紋識不模塊系統(tǒng)參數(shù)與接口

2.4.3FM-180指紋識不模塊指令系統(tǒng)

第三章智能密碼鎖的硬件設計

3.1智能密碼鎖硬件設計原理

3.2電源輸入電路

3.3復位電路與時鐘電路

3.4晶振電路

3.5報警電路

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計

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開鎖和報警模塊流程圖

4.5密碼修改流程圖

4.6指紋識不模塊流程圖

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

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，它的種類之多應用之廣，在原先機械鎖面前，有著巨大的優(yōu)勢。然而隨著科技的進步，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。

與此并且伴隨著指紋識不技術的浮現(xiàn)和完善，它被廣泛應用在身份證，交通工具，手機等更多的領域。這一技術優(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支持，因而指紋密碼鎖，也伴隨著其進展應運而生。在將來幾年中，我國將會有近百億元的市場等待著去開拓。并且在指紋識不技術支持下的密碼鎖的巨大市場前景，將對國際、國內(nèi)安防產(chǎn)業(yè)帶來巨大的妨礙。

從近年來的進展方向上來看，民用化的指紋識不技術終將取代方便性和安全性都存在缺陷的密碼和身份識不碼，用來阻撓非授權的拜訪。同時因為指紋識不技術的民用比刑偵應用更加容易普及，市場的容量也更大，因此它擁有大規(guī)模推廣的基礎。在一些西方國家，指紋識不技術已進入大規(guī)模民用時期。早在1990年，就有人在美國洛杉磯采納了世界上第一套救濟金發(fā)放指紋識不系統(tǒng)。而在此后，指紋識不技術與電子密碼鎖的結合也成為全新的，安全性更加優(yōu)異的加密方式。

1.2指紋識不技術簡介

1.2.1指紋識不的原理

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稱為指紋特征。指紋識不算是利用人體的指紋特征對個體身份舉行區(qū)分和鑒定。指紋識不技術在當前所有生物識不技術中是最為成熟，并且也是被應用最為廣泛的生物識不技術。其緣故是指紋采納的過程的簡單以及指紋識不的準確率高。

指紋識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，依照指紋的幾何特性以及生理特性，把指紋表現(xiàn)出來，轉化為數(shù)字化表示的指紋圖案。由于人指紋凹凸的幾何特性別同，在陽光下造成的反射光強度也別同。由此可見，每個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化。

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

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

依照上述三原理，能夠得出，指紋識不的流程圖如下圖1.2.1所示：

圖1.2.1指紋識不流程圖

1.2.2指紋識不的應用

指紋識不可以經(jīng)過對每個人獨一無二的指紋舉行識不，從而確認其身份。在過去，這一技術活躍于刑偵系統(tǒng)中。但伴隨著指紋技術的普及，近幾年，它逐漸走向市場，應用于各個領域。例如包括已下幾個方面

（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便能完成消費支付。這種新型支付方式在美國差不多浮現(xiàn)多年。2006年上海某公司也開始接觸到指紋支付的市場。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，或者操縱引擎點火，這些基本上指紋技術在汽車防盜方面的應用，如圖1.2.3

圖1.2.3汽車指紋防盜裝置

指紋識不技術以其廣泛的應用、低廉的價格和易用性高被是國際所公認。這些手指上的紋路在斷點上是各別相同的，在信息處理中將它們稱作"特征"。醫(yī)學上也已證明這些特征關于每個手指基本上別同的，其具有唯一性和永遠性。所以我們能夠把一具人和其指紋對應起來，經(jīng)過比較相應的特征，就能夠驗證個人的真實身份。

1.2.3指紋識不技術的特點

指紋識不的優(yōu)點：

A.指紋是人體獨一無二的特征，其復雜度腳以提供鑒不用的腳夠特征。

B.能夠經(jīng)過登記多個指紋增加系統(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，同時價格會變得更加低廉。

指紋識不的缺點：

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，存在被用來復制指紋的也許性。

C.指紋是用戶的重要個人信息，用戶擔心信息的泄漏。

上述能夠看出，指紋識不技術擁有別同于其他技術的特點，而并且也正因這些特點，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。

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度緩慢，社會上也逐漸浮現(xiàn)各種破譯的技術，普通電子鎖的安全性引起了人們的擔憂。而另一方面，指紋檢測這一生物識不技術已獲得國際公認，具有快速確定個人身份的功能。這一技術的浮現(xiàn)和應用落低了人們在社會中的信任成本，關于人在社會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不技術的快速進展，關于當前那個對安全要求越來越高的社會，有著非同普通的妨礙。近年來，隨著指紋識不技術的完善，電子鎖安全性的提高這一咨詢題也在指紋識不技術的支持上有了巨大的發(fā)展。本次設計智能密碼鎖是在普通電子密碼鎖基礎上采納了Biovo乙木-C2暗背景指紋識不模塊,能夠在按鍵解鎖密碼的并且，實現(xiàn)指紋的錄入、存儲、比對，并經(jīng)過LCD1602液晶顯示出指紋采集存儲的過程和比對的結果，從而提高密碼鎖的安全可靠性。

第二章智能密碼鎖整體設計及挑選方案

2.1智能密碼鎖整體設計

本設計采納單片機為操縱核心，針對傳統(tǒng)電子密碼鎖舉行強化，增設指紋識不功能，可以支持指紋采集、存儲、比對，以提高密碼鎖的安全可靠性。該系統(tǒng)是指紋模塊檢測手指，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描述本次設計的智能密碼鎖的功能即鍵盤輸入解鎖和指紋識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、錄入指紋，將注冊指紋和檢測指紋舉行比對解鎖。

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，則提示錯誤，如若輸入錯誤延續(xù)三次以上，報警裝置就會啟動。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，新密碼就可以被儲存，密碼修改成功；反之則提示重新輸入。

指紋識不解鎖部分，用戶在進入界面可挑選指紋切換鍵，進入指紋的錄入和刪除。當按下錄入鍵后，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，其相關信息會經(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方面：

1.密碼修改：解鎖后可以經(jīng)過密碼修改功能，重新設置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，支持復位保存

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

采集頭將個人指紋上的特征信息采集。

4.指紋匹配比對：當有指紋錄入時，模塊會檢索指紋庫對指紋舉行對照，

并將比對結果顯示在液晶屏上。

圖2.1整體框圖

2.2系統(tǒng)的核心單片機

2.2.1單片機的挑選

單片機微型計算機是微型計算機的一具重要分支，簡稱其為單片機，它很適用于操縱領域，因而又稱之為微操縱器。

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

單片機通過了幾代的進展后，現(xiàn)在正朝著高性能、多功能、低電壓、低價格、大存儲容量以及強I/O功能擁有加好結構兼容性方向進展。它的進展趨勢包括以下幾個方面：

（1）多功能

單片機在進展中，人們將所需的存儲器和I/O口都盡量集中在一塊芯片上，

使單片機可以實現(xiàn)更多的功能。例如高速I/O口及計數(shù)器的捕獲/比較邏輯、A/D轉換、監(jiān)視定時器——看家狗等。

（2）高效率和高性能

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

同時由于系統(tǒng)資源和復雜度的增加，可以開始使用高級語言來開辟單片機。從而有效的落低了開辟的成本，加強了軟件的可讀性，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，使得單片機可以在比原來更低的電壓下工作。這些特性使單片機可以在小電源的支持下長時刻工作。

由此可見，單片機的型號之多，功能之全，可以應對當前所需設計的各大要求，因而，在設計時，關于單片機這一核心元件，需要舉行慎重的挑選。針對本次智能密碼鎖的設計，在比對之下，結合STC89C52的特點：

A.工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機）

B.工作頻率范圍：0～40MHz

C.8K字節(jié)的用戶應用程序空間

D.512字節(jié)RAM片上集成

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

F.擁有EEPROM功能，可以實現(xiàn)掉電愛護

G.3個16位定時器/計數(shù)器

H.32個I/O