基于指紋識(shí)別技術(shù)的銀行門(mén)禁監(jiān)控系統(tǒng)

基于指紋識(shí)別技術(shù)的銀行門(mén)禁監(jiān)控系統(tǒng)摘要隨著改革開(kāi)放的深入，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了空前的繁榮和發(fā)展，使得包含銀行等金融單位的綜合性建筑越來(lái)越多的出現(xiàn)。如何搞好銀行的保安系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也隨之成為設(shè)計(jì)領(lǐng)域一個(gè)非常重要的內(nèi)容。這一系統(tǒng)的好與壞，是直覺(jué)關(guān)系到國(guó)家的金融和人民財(cái)產(chǎn)的安全及金融工作人員生命安全的大事，因此也越來(lái)越受到各方面人士的重視。銀行的保安工作是一個(gè)系統(tǒng)工程，有制度的因素，也有科技的作用，近幾年來(lái)伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些先進(jìn)的現(xiàn)代技術(shù)和手段在防盜保安領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，更在銀行保安工作中發(fā)揮了巨大的作用。銀行的門(mén)禁系統(tǒng)在銀行整個(gè)安防系統(tǒng)中占了最主要的地位。先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)與生物特征識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，使的門(mén)禁系統(tǒng)技術(shù)迅速的發(fā)展并完善起來(lái)，加上生物特征的唯一性、高防偽性，指紋門(mén)禁系統(tǒng)的安全保密性已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，其功能極其豐富齊全，被廣泛應(yīng)用于類(lèi)似銀行等金融機(jī)構(gòu)的安全防范系統(tǒng)中。門(mén)禁技術(shù)在銀行安全防范系統(tǒng)的應(yīng)用中主要表現(xiàn)為：銀行營(yíng)業(yè)廳、庫(kù)區(qū)通道門(mén)互鎖門(mén)禁系統(tǒng)、金庫(kù)門(mén)門(mén)禁系統(tǒng)、監(jiān)控管理中心門(mén)禁系統(tǒng)等。本文所設(shè)計(jì)的指紋門(mén)禁系統(tǒng)硬件主要由計(jì)算機(jī)、指紋采集儀、門(mén)控制器及電鎖、232/485轉(zhuǎn)換器等部分組成。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和管理著所有使用者的信息，在需要的時(shí)候向門(mén)禁控制器發(fā)出開(kāi)門(mén)信號(hào)。門(mén)控制器主要接收微機(jī)發(fā)出的開(kāi)門(mén)信號(hào)以及發(fā)送開(kāi)鎖信號(hào)，報(bào)警器則用來(lái)接收從門(mén)禁控制器發(fā)出的報(bào)警信號(hào)，對(duì)非法開(kāi)門(mén)進(jìn)行報(bào)警。該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要完成了人員信息管理、出入記錄查詢(xún)、通訊功能。人員信息管理部分處理使用者的信息，它包括人員基本信息，指紋信息的登記、更改和刪除,人員門(mén)禁權(quán)限的分配。出入記錄查詢(xún)部分在必要的時(shí)候?yàn)楣芾碚咛峁┎樵?xún)的方便。通迅部分則實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與門(mén)禁控制器之間開(kāi)門(mén)信號(hào)及報(bào)警信號(hào)的傳輸。關(guān)鍵詞：指紋識(shí)別；門(mén)禁系統(tǒng)；串行接口AccesscontrolsystemofbankbasedonfingerprintrecognitiontechnologyABSTRACTWiththedeepeningofreformandopen,thenationaleconomyhasbroughtunprecedentedprosperityanddevelopment,whichgivesrisetomoreandmoreintegratedfinancialunitsincludingbanks.Howtoimprovethedesignofthebank'ssecuritysystemwillbecomeaveryimportantdesigningelement.Thisreliabilityofthesystemhasintuitiverelationshiptothemajoreventofthecountry’sfinancial,people’spropertyandthestaff’slife,whichhasbroughtmoreandmoreattentions.Banksecurityworkisasystematicproject,containinginstitutionalfactorsandtheroleofscienceandtechnology.Inrecentyearsalongwiththedevelopmentofmodernscienceandtechnology,advancedmoderntechnologiesandmeanshavebeenwidelyusedinthefieldofantitheftsecurity,especiallyplayedahugeroleinthebankingsecuritywork.Accesscontrolsystemsinthebankaccountforthemostimportantpositioninthewholesecuritysystemofthebank.Theapplicationofcomputernetworktechnology,communicationtechnologyandbiometrictechnologymakeaccesscontrolsystemtechnologydeveloprapidlyandperfected.Biometricisuniqueandhigh-security,andthesecurityandconfidentialityoffingerprintaccesscontrolsystemhavebeenreachedaveryhighlevel,anditsfunctionsareextremelyrichandcompleted,whicharewidelyusedinthesecuritysystemlikebanksandotherfinancialinstitutions.Accesscontroltechnologyinthebank’ssecuritysystemisappliedinthefieldsasfollows:bankoffice,reservoirchanneldoorinterlockaccesscontrolsystems,thevaultdooraccesscontrolsystems,monitoringandmanagementcenteraccesscontrolsystem.Thekeyhardwareusedinthisdesignfingerprintaccesscontrolsystemarecomputer,fingerprintscanner,doorcontrollersandpowerlocks,232/485converterandsoon.Theinformationofallusersismanagedbycomputer,anddoorsignalisissuedtotheaccesscontrollerwhenneeded.Doorcontrollerreceivescomputerissuingthedoorsignalandsendstheunlocksignal.Thealarmisusedtoreceivethealarmsignalfromtheaccesscontroller.Whenthedoorisopenedillegallyitalarms.Thesoftwaredesignsofthesystemareasfollows:thepersonnelinformationmanagement,thequeryofinandout,communicationsfunctions.Personnelinformationmanagementcomponenthandlesusers’information,includingregister’sbasicinformation,fingerprintinformation,change,deleteandtheallocationofpersonnelaccesscontrolpermissions.Accessrecordsquerypartfacilitateofthequeryformanagerswhennecessary.Communicationpartsachievetransmissionbetweenthecomputerandtheaccesscontroller.前言金融行業(yè)是貨幣流通行業(yè)，屬于高風(fēng)險(xiǎn)單位，對(duì)于安全防范系統(tǒng)的防護(hù)等級(jí)自然就很高，智能門(mén)禁系統(tǒng)是安防系統(tǒng)中的一個(gè)很重要的組成部分，而在銀行、金庫(kù)等金融行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)所，門(mén)禁系統(tǒng)顯然就稱(chēng)為了金融行業(yè)的“守護(hù)神”，其作用至關(guān)重要。銀行各個(gè)營(yíng)業(yè)廳是銀行與外部溝通的橋梁，面對(duì)社會(huì)復(fù)雜的環(huán)境，如何保證營(yíng)業(yè)內(nèi)部資金和工作人員的安全，這就是銀行安保思考的重要課題，而營(yíng)業(yè)廳通道到門(mén)是內(nèi)部人員進(jìn)出的重要通道，這就是需要對(duì)于通行安全做重要保證，此系統(tǒng)主要是防止外部不法分子趁機(jī)犯罪。門(mén)禁又稱(chēng)出入管理控制系統(tǒng)，是一種將信息技術(shù)、電子技術(shù)和機(jī)械鎖有機(jī)地結(jié)合在一起，對(duì)進(jìn)出人員進(jìn)行適當(dāng)級(jí)別的權(quán)限鑒別，并進(jìn)行相應(yīng)控制的數(shù)字化管理系統(tǒng)。本方案設(shè)計(jì)的門(mén)禁系統(tǒng)是基于非接觸式感應(yīng)IC卡識(shí)別技術(shù)，由管理系統(tǒng)、控制器、感應(yīng)式讀卡器、電子鎖等組成的一個(gè)功能強(qiáng)大的智能型網(wǎng)絡(luò)門(mén)禁系統(tǒng)，人員手持一張合法的感應(yīng)式IC卡即可通過(guò)IC卡識(shí)讀設(shè)備自動(dòng)控制授權(quán)允許開(kāi)啟的電子鎖。門(mén)禁系統(tǒng)取代機(jī)械鎖匙，減少鑰匙管理的麻煩，有效地避免鑰匙流失。同時(shí)可記錄、查詢(xún)進(jìn)出人員信息，與普通機(jī)械鎖有著無(wú)法比擬的優(yōu)越性。門(mén)禁系統(tǒng)控制著多個(gè)門(mén)，每個(gè)都只允許有相應(yīng)權(quán)限的人出入，系統(tǒng)有三種權(quán)限控制方式，一是可以根據(jù)持卡人身份權(quán)限設(shè)定有效開(kāi)門(mén)區(qū)域（控制器號(hào)碼及門(mén)號(hào)碼）。二是可對(duì)每個(gè)電子鑰匙設(shè)置不同的有效開(kāi)放時(shí)段，且可以通過(guò)權(quán)限組定義組合出無(wú)數(shù)種權(quán)限類(lèi)型，如企業(yè)普通職員只有在正常上班時(shí)間段才可有效開(kāi)某些門(mén)，超出設(shè)定時(shí)段將禁止開(kāi)門(mén)；三是系統(tǒng)可以設(shè)置每個(gè)時(shí)間段有不同的開(kāi)門(mén)方式（單卡、雙卡、卡+密碼、密碼、常開(kāi)通行等），分別對(duì)每張卡可以授權(quán)在不同時(shí)段使用不同的開(kāi)門(mén)方式。主要特點(diǎn)是：多指紋開(kāi)門(mén)、支持高級(jí)密碼開(kāi)門(mén)功能（密碼用過(guò)一次即失效，需重新授權(quán)更新）、語(yǔ)音提示、按脅迫指紋開(kāi)門(mén)同時(shí)中心報(bào)警等、中心確認(rèn)開(kāi)門(mén)等。1指紋識(shí)別的基本原理1.1指紋識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)指紋識(shí)別技術(shù)把一個(gè)人同他的指紋對(duì)應(yīng)起來(lái)，通過(guò)比較他的指紋和預(yù)先保存的指紋進(jìn)行比較，就可以驗(yàn)證他的真實(shí)身份。每個(gè)人（包括指紋在內(nèi)）皮膚紋路在圖案、斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)上各不相同，也就是說(shuō)，是唯一的，并且終生不變?，F(xiàn)今通用的密碼識(shí)別技術(shù)有諸多弊端，密碼易于忘記，容易被盜用，能被多個(gè)個(gè)體共享，鑒于這些，人們把目光轉(zhuǎn)向了生物識(shí)別技術(shù)。生物識(shí)別技術(shù)是一種通過(guò)核對(duì)個(gè)體的具備唯一性的生理或行為舉止特性來(lái)識(shí)別個(gè)體身份的自動(dòng)識(shí)別方法。研究和經(jīng)驗(yàn)表明，人的指紋、掌紋、面孔、發(fā)音、虹膜、視網(wǎng)膜、骨架等都具有唯一性和穩(wěn)定性的特征，即每個(gè)人的這些特征都與別人不同且終生不變，因此可以據(jù)此識(shí)別出人的身份[1]?；谶@些，人們發(fā)展了指紋識(shí)別、面部識(shí)別、發(fā)音識(shí)別等多種生物識(shí)別技術(shù)，目前許多技術(shù)都己經(jīng)成熟并應(yīng)用，指紋識(shí)別技術(shù)更是生物識(shí)別技術(shù)的熱點(diǎn)[18,19,20,21]。眾多的用于身份驗(yàn)證的生物識(shí)別技術(shù)中，指紋識(shí)別技術(shù)是目前最方便、可靠、非侵害和價(jià)格便宜的解決方案。指紋是人體獨(dú)一無(wú)二的特征，具有隨身性，唯一性、不可復(fù)制性、絕對(duì)保密性，并且它們的復(fù)雜度足以提供用于簽別的足夠特征。如果想要增加可靠性，我們只需要登記更多的指紋，鑒別更多的手指。讀取指紋時(shí)用戶(hù)只需要將活體手指與指紋采集頭相互接觸，與指紋采集頭直接接觸是讀取人體生物特征最可靠的方法。與人工處理不同，一般的生物識(shí)別技術(shù)公司并不直接存儲(chǔ)指紋的圖象，而是使用不同的數(shù)字化算法在指紋圖象上找到并比對(duì)指紋的特征。每個(gè)指紋都有幾個(gè)獨(dú)一無(wú)二、可測(cè)量的特征點(diǎn)，每個(gè)特征點(diǎn)都有大約5~7個(gè)特征，我們的十個(gè)手指產(chǎn)生最少4900個(gè)獨(dú)立可測(cè)量的特征，這足以說(shuō)明指紋識(shí)別是一個(gè)更加可靠的鑒別方式。取指紋圖像、提取特征、保存數(shù)據(jù)和比對(duì)。在一開(kāi)始，通過(guò)指紋讀取設(shè)備讀取到人體指紋的圖象，取到指紋圖像之后，要對(duì)原始圖像進(jìn)行初步的處理，使之更清晰。接下來(lái)，指紋辨識(shí)軟件建立指紋的數(shù)字表示——特征數(shù)據(jù)，一種單方向的轉(zhuǎn)換，可以從指紋轉(zhuǎn)換成特征數(shù)據(jù)但不能從特征數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為指紋，而兩枚不同的指紋不會(huì)產(chǎn)生相同的特征數(shù)據(jù)。有的算法把節(jié)點(diǎn)和方向信息組合產(chǎn)生了更多的數(shù)據(jù)，這些方向信息表明了各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系，也有的算法還處理整幅指紋圖像?？傊?，這些數(shù)據(jù)，通常稱(chēng)為模板，保存為1K大小的記錄。無(wú)論它們是怎樣組成的，至今仍然沒(méi)有一種模板的標(biāo)準(zhǔn)，也沒(méi)有一種公布的抽象算法，而是各個(gè)廠商自行其是。最后，通過(guò)計(jì)算機(jī)模糊比較的方法，把兩個(gè)指紋的模板進(jìn)行比較，計(jì)算出它們的相似程度，最終得到兩個(gè)指紋的匹配結(jié)果。1.2指紋識(shí)別的理論依據(jù)人類(lèi)的手掌及其手指、腳、腳趾內(nèi)側(cè)表面的皮膚凸凹不平產(chǎn)生的紋路會(huì)形成各種各樣的圖案。這些紋路的存在增加了皮膚表面的摩擦力，使得我們能夠用手來(lái)抓起重物。人們也注意到，包括指紋在內(nèi)的這些皮膚的紋路在圖案、斷點(diǎn)和交叉點(diǎn)上各不相同，也就是說(shuō)，是唯一的。依靠這種唯一性，我們就可以把一個(gè)人同他的指紋對(duì)應(yīng)起來(lái)，通過(guò)對(duì)他的指紋和預(yù)先保存的指紋進(jìn)行比較，就可以驗(yàn)證他的真實(shí)身份。這種依靠人體的身體特征來(lái)進(jìn)行身份驗(yàn)證的技術(shù)稱(chēng)為生物識(shí)別技術(shù)，指紋識(shí)別是生物識(shí)別技術(shù)的一種。目前，從實(shí)用的角度看，指紋識(shí)別技術(shù)是優(yōu)于其他生物識(shí)別技術(shù)的身份鑒別方法。這是因?yàn)橹讣y各不相同、終生基本不變的特點(diǎn)已經(jīng)得到公認(rèn)，近二三十年的警用指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的研究和實(shí)踐為保安指紋自動(dòng)識(shí)別打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。特別是現(xiàn)有的指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)已達(dá)到操作方便、準(zhǔn)確可靠、價(jià)格適中的階段，是實(shí)用化的生物測(cè)定方法。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，指紋識(shí)別可以用于開(kāi)機(jī)登錄身份確認(rèn)，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)權(quán)限及身份的確認(rèn)，銀行儲(chǔ)蓄防冒領(lǐng)及通存通兌的加密方法，保險(xiǎn)行業(yè)中投保人的身份確認(rèn)，期貨證券提款人的身份確認(rèn)，醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)中醫(yī)療保險(xiǎn)人的身份確認(rèn)等。如將指紋信息記錄在特殊用途的卡上，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)，可以防止冒充等欺詐行為。例如：信用卡、醫(yī)療卡、會(huì)議卡、儲(chǔ)蓄卡、駕駛證、準(zhǔn)考證、護(hù)照防偽等。計(jì)算機(jī)指紋自動(dòng)識(shí)別技術(shù)正在從科幻小說(shuō)走入我們實(shí)際生活中，也許有一天，您不必隨身攜帶那一串鑰匙，只需手指一按，門(mén)就會(huì)打開(kāi)；也不必記住那煩人的密碼，利用指紋就可以提款、計(jì)算機(jī)登錄。指紋特征分為總體特征和局部特征。在考慮局部特征的情況下，英國(guó)學(xué)者ERHerry認(rèn)為，只要比對(duì)13個(gè)特征點(diǎn)重合，就可以確認(rèn)為是同一個(gè)指紋?？傮w特征[3]是指那些人眼直接可以觀察到的特征，包括：(1)紋形：主要包括環(huán)型、弓型、螺旋型，其它的指紋圖案都是基于這三種基本圖案的。依靠紋形來(lái)分辨指紋只是一個(gè)粗略的分類(lèi)。(2)核心點(diǎn)：核心點(diǎn)是讀取和比對(duì)指紋的參考點(diǎn)，位于指紋紋路的漸進(jìn)中心核心點(diǎn)對(duì)于指紋識(shí)別算法很重要，許多算法是基于核心點(diǎn)的，能處理和識(shí)別具有核心點(diǎn)的指紋，但沒(méi)有核心點(diǎn)的指紋有些算法仍然能夠處理。(3)三角點(diǎn)：三角點(diǎn)可以是斷點(diǎn)或者兩條紋路會(huì)聚處、折轉(zhuǎn)處，它提供了指紋紋路的計(jì)數(shù)跟蹤的開(kāi)始之處。(4)模式區(qū)：模式區(qū)是指包括了指紋總體特征的區(qū)域，即從模式區(qū)就能夠分辨出指紋是哪一種類(lèi)型。好的指紋識(shí)別算法不僅要能使用模式區(qū)的數(shù)據(jù)，而且能對(duì)模式區(qū)進(jìn)行分析和識(shí)別。局部特征[4,5]是指指紋上的節(jié)點(diǎn)特征，這些具有某種特征的節(jié)點(diǎn)又稱(chēng)為特征點(diǎn)。具體地說(shuō)，特征點(diǎn)是指指紋紋路上不連續(xù)的，出現(xiàn)中斷、分叉或打折的點(diǎn)，這些分叉點(diǎn)和轉(zhuǎn)折點(diǎn)提供了指紋唯一性的確認(rèn)信息。兩枚指紋經(jīng)常會(huì)具有相同的總體特征，但它們的局部特征卻不可能完全相同。特征點(diǎn)的分類(lèi)有以下幾種類(lèi)型：①終結(jié)點(diǎn)：即一條紋路在此處終結(jié)②分叉點(diǎn)：即一條紋路在此分開(kāi)成為兩條或更多的紋路③分歧點(diǎn)：即兩條平行的紋路在此分開(kāi)④孤立點(diǎn)：即一條特別短的紋路，以至于成為一點(diǎn)⑤環(huán)點(diǎn)：即一條紋路分開(kāi)后立即又合并成為一條，形成的小環(huán)稱(chēng)為環(huán)點(diǎn)⑥短紋：即一端較短但不至于成為一點(diǎn)的紋路⑦曲率：即描述紋路方向改變的速度⑧位置：即節(jié)點(diǎn)的位置通過(guò)(x,y)坐標(biāo)來(lái)描述一幅指紋圖像會(huì)有多個(gè)特征點(diǎn)，不同指紋和不同的提取算法都會(huì)得到不同數(shù)量的特征點(diǎn)，通常提取10個(gè)特征點(diǎn)就可以用來(lái)區(qū)別兩個(gè)指紋。1.3指紋識(shí)別的基本流程指紋識(shí)別系統(tǒng)完成指紋識(shí)別一般分為四個(gè)過(guò)程[6]：(1)指紋圖像生成通過(guò)指紋采集儀采集指紋并生成指紋圖像，目前使用的指紋采集儀有光學(xué)敏感器、硅敏感器等。(2)指紋特征提取將指紋圖像上的節(jié)點(diǎn)特征抽取出來(lái)轉(zhuǎn)化為特征數(shù)據(jù)。(3)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)將指紋特征數(shù)據(jù)存儲(chǔ)保存下來(lái)，這些數(shù)據(jù)一般被稱(chēng)為指紋模板。(4)對(duì)比通過(guò)對(duì)比算法，將采集到的指紋與儲(chǔ)存的指紋模板進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出匹配結(jié)果。確認(rèn)某人是否與他所聲稱(chēng)的身份相符合。指紋識(shí)別的基本流程如圖1.1所示：圖像預(yù)處理圖像預(yù)處理特征提取特征匹配結(jié)果輸出特征庫(kù)圖1.1指紋識(shí)別基本流程1.4指紋取像技術(shù)當(dāng)前的指紋取像設(shè)備分成三大類(lèi)：光學(xué)取像設(shè)備、晶體傳感器和超聲波掃描。光學(xué)取像設(shè)備是被應(yīng)用最早的，它依據(jù)的是光的全反射原理[7]。光線(xiàn)照到壓有指紋的玻璃表面，反射光線(xiàn)由CCD去獲得，反射光的量依賴(lài)于壓在玻璃表面指紋的脊和谷的深度以及皮膚與玻璃間的油脂和水分。光線(xiàn)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(xiàn)被反射到CCD。射向脊的光線(xiàn)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。光學(xué)掃描有自己的優(yōu)勢(shì)，它可以在較大的外形做較大指紋取像區(qū)域。晶體傳感器是指含有微型晶體的平面通過(guò)多種技術(shù)來(lái)繪制指紋圖像，最常見(jiàn)的是電容傳感器，它通過(guò)電子度量來(lái)捕捉指紋。在半導(dǎo)體金屬陣列上能結(jié)合多個(gè)電容傳感器，外面是絕緣層，當(dāng)用戶(hù)手指放上面時(shí)，接觸的皮膚則組成了電容陣列的另一面。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(zhì)材料，他們依照指紋的外表地形轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電子信號(hào)，其他的晶體傳感器還有溫度感應(yīng)傳感器等[8]。晶體傳感器技術(shù)最重要的弱點(diǎn)在于，它們?nèi)菀资艿届o電的影響，這使得晶體傳感器有時(shí)會(huì)取不到圖像，甚至?xí)粨p壞，另外，它們并不象玻璃一樣耐磨損，從而影響了使用壽命。超聲波掃描被認(rèn)為是指紋取像技術(shù)中較好的一種。超聲波首先掃描指紋的表面，接著接收設(shè)備獲取了其反射信號(hào)，測(cè)量它的范圍，得到脊的深度，這點(diǎn)很像光學(xué)掃描的激光[8]。另外，它積累在皮膚上的臟物等對(duì)超音速獲得的圖像影響不大，所以這樣的圖像是實(shí)際脊地形(凹凸)的真實(shí)反映，應(yīng)用起來(lái)更為方便。各種技術(shù)都具有它們各自的優(yōu)勢(shì)，也有各自的缺點(diǎn)。1.5指紋的驗(yàn)證與識(shí)別相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)利用指紋識(shí)別的技術(shù)可以分為兩類(lèi)，即驗(yàn)證和識(shí)別[9]。驗(yàn)證技術(shù)就是通過(guò)把一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)采集到的指紋與一個(gè)己經(jīng)登記的指紋進(jìn)行一對(duì)一的比對(duì)來(lái)確認(rèn)身份。作為驗(yàn)證的前提條件，有關(guān)的指紋必須在指紋庫(kù)中已經(jīng)注冊(cè)。通常驗(yàn)證軟件能從指紋上找到節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，即那些指紋紋路的分叉、終止或打圈處的坐標(biāo)位置，計(jì)算出約300～490個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，形成所謂的指紋模板。有的算法把節(jié)點(diǎn)和方向信息組合產(chǎn)生了更多的數(shù)據(jù)，這些方向信息表明了各節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系，指紋以數(shù)據(jù)模板的壓縮格式存貯，并與其姓名或其標(biāo)識(shí)聯(lián)系起來(lái)，然后比對(duì)現(xiàn)場(chǎng)，先驗(yàn)證其標(biāo)識(shí)再利用系統(tǒng)的指紋與現(xiàn)場(chǎng)采集的指紋比對(duì)來(lái)證明其標(biāo)識(shí)是合法的，這是應(yīng)用系統(tǒng)中使用得較多的方法。而識(shí)別技術(shù)則是把現(xiàn)場(chǎng)采集到的指紋同指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中的指紋逐一對(duì)比，從中找出與現(xiàn)場(chǎng)指紋相匹配的指紋，這也叫“一對(duì)多”匹配。識(shí)別主要應(yīng)用于犯罪指紋匹配的傳統(tǒng)領(lǐng)域中，一個(gè)不明身份的人的指紋與指紋庫(kù)中有犯罪記錄的人指紋進(jìn)行比對(duì)，來(lái)確定此人是否曾經(jīng)有過(guò)犯罪記錄。驗(yàn)證和識(shí)別在比對(duì)算法和系統(tǒng)設(shè)計(jì)上各具技術(shù)特點(diǎn)。驗(yàn)證系統(tǒng)一般只考慮對(duì)完整的指紋進(jìn)行比對(duì)，而識(shí)別系統(tǒng)要考慮殘紋的比對(duì)；驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)比對(duì)算法的速度要求不如識(shí)別系統(tǒng)高，但更強(qiáng)調(diào)易用性。除了驗(yàn)證和識(shí)別比對(duì)方法外，在實(shí)際中還有“一對(duì)幾”匹配。它主要應(yīng)用于只有幾個(gè)用戶(hù)的系統(tǒng)中，比如一個(gè)家庭的成員要進(jìn)入他們的房子。一對(duì)幾個(gè)匹配一般使用與一對(duì)一匹配相同的方法。2基于指紋識(shí)別技術(shù)的銀行營(yíng)業(yè)廳門(mén)禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1門(mén)禁系統(tǒng)的硬件功能設(shè)計(jì)對(duì)于一般的指紋門(mén)禁系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其實(shí)現(xiàn)的主要功能就是用手指開(kāi)門(mén)。在用手指開(kāi)門(mén)之前，指紋庫(kù)中必須要有相應(yīng)的指紋特征信息，所以就要有錄入指紋這一項(xiàng)功能。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)指紋庫(kù)中指紋的靈活管理，就要有刪除指紋這一項(xiàng)功能。若室內(nèi)存有貴重物品，如果出現(xiàn)丟失等意外情況，那么需要可以查看開(kāi)門(mén)記錄，確定是誰(shuí)在什么時(shí)候開(kāi)過(guò)門(mén)。指紋門(mén)禁子系統(tǒng)主要利用指紋采集儀來(lái)完成客戶(hù)指紋的采集、比對(duì)和驗(yàn)證。通過(guò)門(mén)禁系統(tǒng)管理軟件實(shí)現(xiàn)了客戶(hù)原始數(shù)據(jù)錄入、授權(quán)、客戶(hù)身份驗(yàn)證、數(shù)據(jù)的傳輸及處理、電控鎖開(kāi)閉鎖的控制。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖2.1所示：指紋采集儀指紋采集儀主控微機(jī)門(mén)禁控制器轉(zhuǎn)換器門(mén)內(nèi)開(kāi)門(mén)按鈕電控鎖報(bào)警器圖2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖該系統(tǒng)硬件部分主要有：計(jì)算機(jī)、指紋采集儀、門(mén)控制器及電鎖、232/485轉(zhuǎn)換器。計(jì)算機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的中樞，它存儲(chǔ)和管理著所有使用者的信息，在需要的時(shí)候向門(mén)禁控制器發(fā)出開(kāi)門(mén)信號(hào)，同時(shí)存儲(chǔ)并管理門(mén)的出入紀(jì)錄，可提供給管理者進(jìn)行查詢(xún)。門(mén)控制器主要接收微機(jī)發(fā)出的開(kāi)門(mén)信號(hào)以及發(fā)送開(kāi)鎖信號(hào)。報(bào)警器用來(lái)接收從門(mén)禁控制器發(fā)出的報(bào)警信號(hào)，對(duì)非法開(kāi)門(mén)進(jìn)行報(bào)警。主控微機(jī)與門(mén)禁控制器系統(tǒng)之間的通訊是通過(guò)RS232/RS485轉(zhuǎn)換裝置完成的。本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為門(mén)禁控制電路的控制中心,其使用是單片機(jī)內(nèi)部的4K程序存儲(chǔ)器，這時(shí)EA/VPP信號(hào)線(xiàn)應(yīng)該接低電平。單片機(jī)的復(fù)位電路分為上電復(fù)位和人工復(fù)位兩種。本次設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位，在RST端高電平信號(hào)保持兩個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)，就能保證單片機(jī)有效地復(fù)位。上電瞬間，電路電容通過(guò)電阻充電，RST引腳端出現(xiàn)正脈沖[10]。本系統(tǒng)的時(shí)鐘電路采用內(nèi)部振蕩時(shí)鐘電路，其由晶體振蕩器和微調(diào)電容組成。該電路晶體頻率12MHz，電容取30pf，振蕩器具有較高的頻率穩(wěn)定性。石英晶體起振后，產(chǎn)生一個(gè)正弦波，使片內(nèi)的OSC電路產(chǎn)生自激振蕩[11]。該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)主要集中在指紋門(mén)禁系統(tǒng)的門(mén)禁控制部分。指紋門(mén)禁系統(tǒng)的前端是用于指紋采集的指紋儀，它通過(guò)USB接口與微機(jī)聯(lián)接，可以快速的將用戶(hù)的指紋采集到微機(jī)中進(jìn)行存儲(chǔ)和比對(duì)。利用它軟件開(kāi)發(fā)包中的指紋識(shí)別模塊可以對(duì)它進(jìn)行操作。門(mén)禁控制器是由AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)組成，為了提高系統(tǒng)通信的可靠性和抗干擾性能，本系統(tǒng)采用RS485標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，PC機(jī)通過(guò)接口電路實(shí)現(xiàn)RS232到RS485的轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)485總線(xiàn)傳輸后通過(guò)接口電路將RS485標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL信號(hào)供單片機(jī)串口接收[12]，從而實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和門(mén)禁系統(tǒng)的電氣物理連接。2.2門(mén)禁系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)門(mén)禁控制器是整個(gè)指紋門(mén)禁系統(tǒng)的中樞，它的主要功能是實(shí)現(xiàn)與主控PC機(jī)的通信以及報(bào)警和開(kāi)門(mén)信號(hào)的輸出。當(dāng)用戶(hù)身份驗(yàn)證合法后，門(mén)禁控制器接收從主控PC機(jī)發(fā)出的開(kāi)門(mén)信號(hào)，收到后發(fā)出開(kāi)鎖信號(hào)。若用戶(hù)身份驗(yàn)證不合法，接收從主控PC機(jī)發(fā)出的報(bào)警信號(hào)，其中單片機(jī)則發(fā)出信號(hào)驅(qū)動(dòng)報(bào)警器報(bào)警。門(mén)禁控制器上設(shè)有出門(mén)按鈕，當(dāng)室內(nèi)的人出門(mén)或出現(xiàn)緊急情況時(shí)按下此按鈕即可開(kāi)門(mén)。對(duì)于系統(tǒng)本身而言，它實(shí)現(xiàn)微機(jī)RS-232電平與單片機(jī)TTL電平的相互轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)兩者間的通訊。2.2.1門(mén)禁系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)概述門(mén)禁控制器[13]主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)，串口通信電路，輸出控制部分室內(nèi)開(kāi)門(mén)鈕，電源組成。其中輸出控制部分又包括報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路、開(kāi)鎖驅(qū)動(dòng)電路。其結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2所示。MAX232作為接口芯片用于實(shí)現(xiàn)微機(jī)串口的RS-232信號(hào)與AT89C51串行口的TTL信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。電源部分包括DC+5V電路。圖2.2門(mén)禁控制器結(jié)構(gòu)框圖2.2.2門(mén)禁控制器核心控制部件AT89C51是一種低功耗、高性能的8位單片機(jī)，它采用了CMOS工藝和ATMEL公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，片內(nèi)帶有一個(gè)4K字節(jié)的Flash可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS-51兼容[14]。因此AT89C51是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，它可方便地應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域。我們將P3口的RXD（P3.0），TXD（P3.1）作為轉(zhuǎn)換后的信號(hào)傳輸端，P2.3接報(bào)警電路，P2.4接執(zhí)行電路。單片機(jī)I/O口的分配如圖2.3所示：圖2.3單片機(jī)I/O接口分配圖2.2.3執(zhí)行電路的實(shí)現(xiàn)單片機(jī)完成控制處理總是以數(shù)字信號(hào)形式通過(guò)I/O口或數(shù)據(jù)總線(xiàn)傳送給控制對(duì)象，這些數(shù)字信號(hào)形態(tài)主要有開(kāi)關(guān)量、數(shù)字量和頻率量，這里我們選擇開(kāi)關(guān)量形態(tài)的數(shù)字信號(hào)通過(guò)I/O口送給控制對(duì)象。這些信號(hào)須經(jīng)過(guò)功率放大才能用來(lái)驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象，并且在單片機(jī)和功率放大電路之間需使用電氣隔離技術(shù)，用以去掉被控對(duì)象與輸入輸出通道之間的公共地線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)彼此間的隔離以抑制干擾脈沖。電氣隔離通常可分為繼電器隔離和光電隔離兩類(lèi)，這里我們選用光電隔離器。光電隔離器[15]由發(fā)光二極管和光敏三級(jí)管組成，當(dāng)在發(fā)光二極管兩端加正向電壓時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，通過(guò)一定的作用使光敏管導(dǎo)通，產(chǎn)生高電平輸出信號(hào)，反之，則產(chǎn)生低電平輸出信號(hào)。該部分電路是用于控制電控鎖開(kāi)關(guān)的。2.2.4門(mén)禁控制器串行接口電路的實(shí)現(xiàn)在門(mén)禁控制器的設(shè)計(jì)中，由于開(kāi)鎖命令來(lái)自上位微機(jī)，故需要設(shè)計(jì)控制器和上位機(jī)間的通信硬件電路。在設(shè)計(jì)時(shí)，我們使用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)TTL電平和上位機(jī)RS-232電平的轉(zhuǎn)換，使用該芯片可使外圍電路簡(jiǎn)單，且工作可靠。MAX232是一種雙組驅(qū)動(dòng)器/接收器，片內(nèi)含有一個(gè)電容性電壓發(fā)生器用以在單個(gè)電源供電時(shí)提供EIA/TIA-232-電平，每個(gè)接收器將EIA/TIA-232-E電平輸入轉(zhuǎn)換為5VTTL/CMOS電平。這些接收器具有l(wèi).3V的典型門(mén)限值及0.5V的典型遲滯，而且可以接收+/－30V的輸入，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器將TTL/CMOS輸入電平轉(zhuǎn)換為EIA/TIA-232-E電平，工作溫度范圍為0℃至70℃。2.2.5報(bào)警電路的實(shí)現(xiàn)報(bào)警器的種類(lèi)很多，比如揚(yáng)聲器，蜂鳴器等。蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，通過(guò)一個(gè)三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)，廣泛應(yīng)用于打印機(jī)、報(bào)警器、汽車(chē)電子設(shè)備、電話(huà)機(jī)等。蜂鳴器的結(jié)構(gòu)原理[16]：(1)壓電式蜂鳴器壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成，有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成，在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。

(2)電磁式蜂鳴器電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線(xiàn)圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線(xiàn)圈，使電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，振動(dòng)膜片在電磁線(xiàn)圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。在本設(shè)計(jì)中采用壓電式蜂鳴器作為報(bào)警器，由單片機(jī)中的P2.3口完成報(bào)警。當(dāng)報(bào)警時(shí)，該位置位，打開(kāi)三極管接通電路，使發(fā)光二極管發(fā)光，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在報(bào)警聯(lián)動(dòng)方面，采用與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)視頻圖像的時(shí)時(shí)抓拍，當(dāng)發(fā)生意外時(shí)，可實(shí)現(xiàn)雙門(mén)死鎖或雙門(mén)同時(shí)打開(kāi)的功能，并實(shí)現(xiàn)多種報(bào)警功能：強(qiáng)迫開(kāi)門(mén)報(bào)警、脅迫開(kāi)門(mén)報(bào)中心報(bào)警、開(kāi)門(mén)超時(shí)報(bào)警、防拆（控制器非法開(kāi)蓋）報(bào)警、手動(dòng)報(bào)警、紅外線(xiàn)探測(cè)報(bào)警等。當(dāng)報(bào)警事件發(fā)生時(shí)，觸發(fā)事件由繼電器輸出，可用來(lái)控制警燈、警鈴或者聯(lián)動(dòng)相應(yīng)的攝像頭動(dòng)作，同時(shí)上傳警情中心報(bào)警。聯(lián)動(dòng)功能：當(dāng)發(fā)生消防報(bào)警時(shí)，聯(lián)動(dòng)輸入門(mén)禁控制器，可以聯(lián)動(dòng)控制所有的門(mén)都處于開(kāi)啟狀態(tài)，便于所有人員快速撤離、逃生（可設(shè)置打開(kāi)或者關(guān)閉該功能）。緊急狀態(tài)閉鎖聯(lián)動(dòng)，當(dāng)發(fā)生偷盜事件時(shí)，可以聯(lián)動(dòng)控制相應(yīng)的門(mén)處于緊急關(guān)閉狀態(tài)。與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)刷卡（按指紋）正常開(kāi)門(mén)時(shí)，輸出聯(lián)動(dòng)信號(hào)至閉路監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)入畫(huà)面圖像的抓拍，當(dāng)系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，輸出聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)啟動(dòng)相應(yīng)攝像頭抓拍。3指紋識(shí)別門(mén)禁系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1門(mén)禁系統(tǒng)的軟件功能設(shè)計(jì)指紋門(mén)禁系統(tǒng)的管理軟件主要完成了人員信息管理、通信、出入記錄統(tǒng)計(jì)和查詢(xún)?nèi)齻€(gè)功能[17]。人員信息管理部分處理所有系統(tǒng)使用者的信息，它包括人員基本信息、指紋信息的登記更改、刪除和查詢(xún)以及人員門(mén)禁權(quán)限的分配。通迅部分實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與門(mén)禁控制器之間開(kāi)門(mén)信號(hào)及報(bào)警信號(hào)的傳輸。出入記錄查詢(xún)部分記錄了使用人員的出入操作紀(jì)錄并按照需要生成出入記錄報(bào)表，以供管理員查詢(xún)或打印。指紋門(mén)禁系統(tǒng)的工作流程圖如圖3.1所示：圖3.1指紋門(mén)禁系統(tǒng)的工作流程圖圖3.1的偽代碼如下：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<math.h>charID[10]//全局變量，ID號(hào)最大長(zhǎng)度設(shè)為10voidmain(){voidID_input();//引用函數(shù)聲明ID_identify();voidFingerprint_get(); Fingerprint_identify();voidstore_record();voidoutput_alarm();voidRead_clock();voidShow_time();while(1)//ID號(hào)與指紋驗(yàn)證，ID匹配成功后相關(guān)信息均存入歷史記錄{do//ID號(hào)無(wú)效則重新輸入，否則程序繼續(xù)進(jìn)行{ID_input();ID_identify();}while(ID_matchingiswrong)Fingerprint_get(); Fingerprint_identify();//指紋驗(yàn)證if(fingerprint_matchingisright)//匹配則開(kāi)門(mén)，否則輸出報(bào)警信號(hào){store_record();openthedoor;Read_clock();Show_time();}else{store_record();displaymatchingfailure;output_alarm();}}}voidID_input()//ID號(hào)獲取{scanf("%s",ID)}ID_identify()//與管理員已經(jīng)輸入的ID號(hào)進(jìn)行匹配，匹配成功則返回真，否則為假voidFingerprint_get()//獲取指紋信息Fingerprint_identify()//與系統(tǒng)中相應(yīng)ID號(hào)的指紋進(jìn)行匹配，匹配成功則返回真，否則為假voidstore_record()//將訪問(wèn)者的ID號(hào)、訪問(wèn)時(shí)間等信息存入歷史記錄voidoutput_alarm()//輸出報(bào)警信號(hào)voidRead_clock()//讀時(shí)鐘芯片voidShow_time()//顯示時(shí)間根據(jù)系統(tǒng)功能來(lái)分，該系統(tǒng)軟件主要由開(kāi)/關(guān)門(mén)程序、錄入指紋程序、刪除指紋程序等幾部分組成。根據(jù)程序功能模塊要求來(lái)分，系統(tǒng)軟件主要由以下幾部分構(gòu)成：與指紋識(shí)別模塊通訊的程序模塊、開(kāi)門(mén)控制程序模塊、關(guān)門(mén)控制程序模塊，時(shí)鐘模塊。門(mén)禁控制器的控制程序采用的是標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51匯編語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)的。整個(gè)程序分為：?jiǎn)纹瑱C(jī)串口接收主程序、串行口中斷處理子程序以及外部中斷子程序。3.2門(mén)禁控制器控制程序概述指紋門(mén)禁系統(tǒng)中單片機(jī)的通訊功能是：當(dāng)用戶(hù)指紋通過(guò)驗(yàn)證時(shí)上位機(jī)通過(guò)串口向單片機(jī)發(fā)出開(kāi)門(mén)信號(hào)，當(dāng)用戶(hù)身份驗(yàn)證未通過(guò)時(shí)上位機(jī)則向單片機(jī)發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)警信號(hào)。此時(shí)，單片機(jī)只用判斷從上位機(jī)發(fā)出的是何種信號(hào)就可以執(zhí)行相對(duì)應(yīng)的子程序。門(mén)禁控制器串口中斷處理子程序設(shè)計(jì)是指當(dāng)串行口接收到來(lái)自上位機(jī)的命令時(shí)，產(chǎn)生中斷，在串行口中斷處理子程序中讀取命令，然后對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，最后根據(jù)判斷結(jié)果輸出控制信號(hào)。門(mén)禁控制器出門(mén)開(kāi)鎖功能的軟件設(shè)計(jì)是指在室內(nèi)需要打開(kāi)門(mén)時(shí)，不需要通過(guò)指紋識(shí)別，而是直接通過(guò)室內(nèi)開(kāi)門(mén)按鈕輸入開(kāi)鎖命令，即產(chǎn)生一個(gè)單片機(jī)的外部中斷信號(hào)，門(mén)禁控制器中的單片機(jī)通過(guò)響應(yīng)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)鎖。開(kāi)門(mén)程序的任務(wù)主要是開(kāi)門(mén)者是否有權(quán)開(kāi)門(mén)，關(guān)門(mén)程序?qū)嶋H上是中斷INTO程序的一個(gè)分支，它的任務(wù)是控制電機(jī)將鎖桿伸出去，以達(dá)到關(guān)門(mén)上鎖的目的。3.3門(mén)禁系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)主程序的任務(wù)主要是系統(tǒng)初始化、指紋識(shí)別模塊、確定門(mén)狀態(tài)、顯示時(shí)間等，系統(tǒng)初始化就是設(shè)置TMOD寄存器來(lái)制定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式、設(shè)置寄存器來(lái)開(kāi)放/屏蔽中斷源、設(shè)置IP寄存器來(lái)設(shè)定中斷源的優(yōu)先級(jí)、給部分參數(shù)賦值。指紋識(shí)別模塊就是發(fā)送測(cè)試命令，并判斷模塊是否能正常工作。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)沒(méi)有采用限位開(kāi)關(guān)來(lái)測(cè)試門(mén)的狀態(tài)，而是用測(cè)試電流的方法來(lái)測(cè)試鎖桿是否到位，所以約定：門(mén)狀態(tài)程序控制的鎖桿狀態(tài)是鎖桿伸出狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)上電啟動(dòng)后，鎖桿為縮回狀態(tài)，安裝人員就要將電機(jī)的兩根線(xiàn)交換一下，主程序流程圖如圖3.2所示。錄入指紋的任務(wù)就是將采集的指紋特征信息存到指紋庫(kù)，對(duì)錄入的指紋給出相應(yīng)的ID號(hào)。在錄入新指紋之前，先比對(duì)管理者的指紋，通過(guò)管理者授權(quán)后才能錄入新指紋。對(duì)于一個(gè)新系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，指紋庫(kù)里沒(méi)有指紋特征信息，自然也沒(méi)有管理者，所以，錄入第一枚指紋時(shí)，不需要管理者指紋比對(duì)這個(gè)過(guò)程，錄入的第一枚指紋系統(tǒng)將默認(rèn)為管理者，ID號(hào)為01號(hào)，在錄入時(shí)也不需要輸入ID號(hào)。接著每錄入一枚指紋，根據(jù)其ID號(hào)，修改EEPROM中的“占用/空閑ID號(hào)位”對(duì)應(yīng)位的值，表示該ID號(hào)己經(jīng)占用。刪除指紋的任務(wù)根據(jù)實(shí)際需要可將這項(xiàng)操作分為分級(jí)刪除和按ID號(hào)刪除。按ID號(hào)刪除就是管理者輸入要?jiǎng)h除指紋的ID號(hào)，確認(rèn)后刪除存儲(chǔ)器中對(duì)應(yīng)ID號(hào)的指紋特征信息。這項(xiàng)功能在日常的管理中常用，而分級(jí)刪除適于存儲(chǔ)有大量用戶(hù)指紋信息，需要?jiǎng)h除大部分指紋的情況。初始化初始化指紋識(shí)別模塊確定門(mén)狀態(tài)開(kāi)始讀時(shí)鐘芯片喚醒后進(jìn)入空閑狀態(tài)顯示時(shí)間正常工作？顯示錯(cuò)誤信息NY圖3.2主程序流程圖3.4門(mén)禁系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)抗干擾設(shè)計(jì)的基本原則是：抑制干擾源、切斷干擾傳播路勁和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(shè)備或者信號(hào)，這是抗干擾設(shè)計(jì)中最優(yōu)秀考慮和最重要的原則。減少干擾源主要是通過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)。2.切斷干擾傳播路徑：按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類(lèi)。所謂傳導(dǎo)干擾是指通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和有用信號(hào)的頻帶不同，可以通過(guò)在導(dǎo)線(xiàn)上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播，有時(shí)也可加隔離光耦來(lái)解決。所謂輻射干擾是指通過(guò)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于敏感器件的距離，用地線(xiàn)把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩。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(duì)于干擾噪聲的拾取，以及從不正常狀態(tài)盡快恢復(fù)的方法。3.4.1硬件抗干擾措施：本指紋門(mén)禁系統(tǒng)在印刷電路板設(shè)計(jì)過(guò)程中，從尺寸的選擇、元器件的布置、地線(xiàn)布置、電源線(xiàn)布置以及去藕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(jī)、指紋識(shí)別模式等耗能較大芯片的電源端與接地端之間并接0.01μf的獨(dú)石電容，以減少與電源間的耦合作用。(2)高頻電容的布線(xiàn)，連線(xiàn)靠近電源端并盡量粗短。(3)底線(xiàn)盡量加粗，系統(tǒng)中地線(xiàn)一般使用30mil（1mil=0.0254mm），最粗達(dá)到了100mil。(4)布線(xiàn)時(shí)避免90度折線(xiàn)，減少高頻噪聲發(fā)射。2.切斷干擾插傳播路(1)電路合理分區(qū)，用地線(xiàn)把數(shù)字與模擬區(qū)隔離。(2)給單片機(jī)電源加SPY0029穩(wěn)壓器，給指紋識(shí)別模塊和液晶顯示模塊加降壓型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源控制器AE2596，以減小電源噪聲對(duì)系統(tǒng)的干擾。(3)晶振與SPCE061A單片機(jī)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DSL302引腳盡量靠近。(4)單片機(jī)和大功率器件(如繼電器)的地線(xiàn)單獨(dú)接地，以減少相互干擾。(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(jī))遠(yuǎn)離。3.提高敏感器件的抗干擾性能(1)SPCE061單片機(jī)自帶硬件看門(mén)電路，它在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中是一個(gè)最忠實(shí)的可信賴(lài)的硬件，用來(lái)保證系統(tǒng)長(zhǎng)久運(yùn)行。SPCE061A單片機(jī)的看門(mén)電路的清除時(shí)間周期為0.75s，如果看門(mén)電路的計(jì)數(shù)在國(guó)定的時(shí)間間隔內(nèi)被程序指令不斷的清除而不產(chǎn)生溢出，表明程序運(yùn)行正常。但若在規(guī)定的時(shí)間間隔里看門(mén)電路的計(jì)數(shù)未被清除而產(chǎn)生溢出，則表示程序運(yùn)行正常，CPU自動(dòng)使系統(tǒng)復(fù)位處理(相當(dāng)于硬件復(fù)位)。(2)線(xiàn)路板上除SPACE061A、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。軟件件抗干擾措施：3.4.1軟件件抗干擾措施：為提高系統(tǒng)軟件可靠性，在系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，采取了如下可靠措施。重復(fù)設(shè)置各種工作方式控制字單片機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，如果受到較強(qiáng)的干擾，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(lái)定義的功能，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作，針對(duì)這種情況，在循環(huán)處理程序中定期地、有條件地對(duì)各種方式控制單元進(jìn)行重復(fù)的初始化，這樣方式控制字一旦被破壞，還可以及時(shí)得到修復(fù)。采用軟件陷進(jìn)法單片機(jī)最易受干擾的是內(nèi)部程序計(jì)數(shù)器PC的值，在受到強(qiáng)電干擾時(shí)，PC的值會(huì)改變，使得CPU誤將程序從正確位置跳到一些意義的區(qū)域內(nèi)執(zhí)行，導(dǎo)致程序運(yùn)行跑飛。在程序模塊間和程序之后增設(shè)由若干個(gè)空操作指令和1條吳條件跳轉(zhuǎn)指令組成的陷阱。一旦程序跑飛跌落陷阱，便轉(zhuǎn)入相應(yīng)的失控處理程序，在進(jìn)行了工作單元的初試化以及有關(guān)控制字的設(shè)定后，跳到正常的循環(huán)處理程序中，從而恢復(fù)程序的正確流程。結(jié)束語(yǔ)本文闡述了基于指紋識(shí)別技術(shù)的銀行營(yíng)業(yè)廳門(mén)禁系統(tǒng)，指紋識(shí)別門(mén)禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，包括功能的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)抗干擾措施。從功能上，具有授權(quán)錄入指紋、按功號(hào)或按級(jí)刪除指紋、記錄最近10次開(kāi)門(mén)記錄(開(kāi)門(mén)者的ID號(hào)和開(kāi)門(mén)時(shí)間)并通過(guò)顯示器顯示出來(lái)。該系統(tǒng)的硬件主要由計(jì)算機(jī)、指紋采集儀、門(mén)控制器及電鎖、232/485轉(zhuǎn)換器等部分組成。軟件設(shè)計(jì)主要完成了人員信息管理、出入記錄查詢(xún)和通訊三種功能。當(dāng)然還有許多地方是有待改進(jìn)的，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)門(mén)禁系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理將會(huì)進(jìn)一步提高安全性，門(mén)禁系統(tǒng)的人機(jī)界面將中文輸入設(shè)計(jì)進(jìn)去，省去ID號(hào)對(duì)應(yīng)使用者名字這樣一個(gè)過(guò)程，使用起來(lái)將更加便捷。系統(tǒng)提示信息若用中英文顯示，可以滿(mǎn)足不同使用者的需求。考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)抗干擾設(shè)計(jì)原則，最后設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了印刷電路板并進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定工作?？傊鞠到y(tǒng)基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)功能，系統(tǒng)的運(yùn)行可靠，操作簡(jiǎn)便，但該系統(tǒng)也存在一些不足，對(duì)該課題的研究可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行展開(kāi)：利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)門(mén)禁系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，比如主任遠(yuǎn)程授權(quán)開(kāi)門(mén)，遠(yuǎn)程監(jiān)控門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，這將使系統(tǒng)更加便捷。指紋門(mén)禁系統(tǒng)的人機(jī)界面必須進(jìn)一步提高，將中文輸入法設(shè)計(jì)進(jìn)去，用使用者名字代替ID號(hào)，使用起來(lái)更加便捷，系統(tǒng)提示信息用中英文現(xiàn)實(shí)以滿(mǎn)足不同使用者得需求這使得指紋門(mén)禁系統(tǒng)更加完善。參考文獻(xiàn)[1]張鐸.生物識(shí)別技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2009.[2]李晶皎,王愛(ài)俠,張廣淵等譯.模式識(shí)別[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.[3]KalleK,AnlK.FingerprintClassification[J].PatternRecognition,1996,29(3):389-404.[4]DuoqianMiao,QingshiTangaandWenjieFua.Fingerprintminutiaeextractionbasedonprincipalcurves[J].PatternRecognitionLetters,2007,28(4):184-189.[5]F.Benhammadi,M.N.Amirouchea,H.Hentousa,K.BeyBeghdadaandM.Aissania.Fingerprintmatchingfr