基于51单片机的指纹考勤系统
目录
第一章 绪论
第二章 系统方案的制定
2.1 方案一
2.2 方案二
2.3 方案三
2.4 最终方案的确定
第三章 系统硬件设计
3.1 系统主芯片
3.2 单片机最小系统的设计
3.4 独立按键输入部分电路设计
3.5 矩阵键盘输入电路
3.6 LCD12864液晶显示电路设计
3.7 DS1302时钟电路设计
3.8 AT24C02储存电路设计
第四章 系统软件设计
4.1 系统主程序设计
4.2 指纹录入程序设计
4.3 指纹删除程序设计
4.4 系统签到程序设计
4.5 系统软件开发环境介绍
第一章 绪论
1.1 指纹识别的研究意义
如今，无论在工作或是生活中，越来越多的场合都需要对我们身份进行认证，而传统的身份认证技术在科技越来越发达的现代，逐渐地显现出有些心。。。。。。。。。。。
该种技术是依由人体的部分特征，如视网膜、指纹、声音等进行身份辨识的科学解决方案。其优势主要有：1、对于身份的假冒现象可以有效的减少甚至是完全消除；2、无需在管理方面投入大量的人员，有效地节省了人力资。。。。。。。。。。
现代电子技术和快速且可靠的算法的研究是指纹识别技术得以发展的前提。指纹虽然面积不大，但其蕴含的数据量相当大，在认证和识别的时候对于这些数据进行比对也不光是传统意义上的简单的判断等与否的问题，而是需要使用。。。。。。。。。。。。。
就传统的考勤方式而言，无论是哪一种都会存在一些不可避免的不完善之处。诚如，在磁卡考勤系统使用中，某员工可把自己的Ic卡转交他人，代其打卡，由此。。。。。。。。。
1.2 课题的国内外发展现状
。。。。。。。。。。。。。。。。
的采集到图像的处理、识别、对比等技术从技术层面上来看都很完善。在完善成熟的技术作为强有力的后盾的支持下，此种技术在国际市场中的应用也是相当普遍，其核心应用范围是在有关金融、信息需高度保密的、安保等行业，该种技术为这些行业提供了安全可靠使用的个人身份是确认识别等服务。
1.3 指纹识别的原理
在目前被人们所熟知的所有的生物识别技术中,有一种相对来说是最为成熟,也因为其操作过程较为简便,在识别的时候准确率较高的原因成为了最为被人们接受，也是在日常生活中应用最为广泛的。这种技术是利用每个人身上的指纹的。。。。。。。。。。
采集是第一个进程，它是运用嵴即指纹的突起部分和峪即指纹的凹陷部分在物理和生理上的不同特质传输电脑中绘制出无可比拟的图像来实行的。物理上。。。。。。。。。。。。。
接下来的步骤就是对特征的提取，这个流程囊括了“总――分”两个方面。首先“总”便是对已经搜集到的指纹实行指纹特点以及各式特征点的种类和离散。。。。。。。。。。。。
这识别过程的最后一个环节就是要开展匹配运算，此运算是针对已被录入和尚需要检验的指纹通过对比已有的数字模板的总。。。。。。。。。。。
第二章 系统方案的制定
2.1 方案一
方案一系统框图如下图2.1所示：
图2.1 方案一系统框图
方案一采用DSP作为系统的主控芯片，通过DSP的高速运算能力来实时采集指纹图像信息，并对图像信息进行保存。存储采用铁电存储器，因为铁电存储器速度非常的快，几乎是零延时，这样刚好可以配合DSP。。。。。。。。。。。。。。
2.2 方案二
方案二系统框图如下图2.2所示：
图2.2 方案二系统框图
方案二使用的是ARM芯片，ARM芯片是32位的处理器，运算能力虽然不如DSP那么强，但是也属于比较强的。ARM可以用MDK来进行开发，这样比较容易上手，存储芯片使用ATMEL的AT93C56，AT93C56使用的是SPI的通信协议，显示使用TFT彩屏，ARM中可以移植ucGUI函数来控制TFT彩屏的显示。指纹传感器的信号。。。。。。。。。。。。
2.3 方案三
方案三系统框图如下图2.3所示：
图2.3 方案三系统框图
方案三综合考虑了成本，开发难度，和稳定性这三个方面的要素。方案三采用了51单片机作为系统的主控制器，51单片机采用的是台湾宏晶公司的STC12C5A60S2系列增强型1T速率的单片机。指纹录入使用的是现成的指纹识别模块FM-180，。。。。。。。。。。
2.4 最终方案的确定
综合考虑开发难度和成本方面的因素，我最终选择了方案三，即采用51单片机作为系统的主控制器，51单片机采用的是台湾宏晶公司的STC12C5A60S2系列增强型1T速率的单片机。指纹录入使用的是现成的指纹识别模块FM-180，该模块。。。。。。。。。。。。。
第三章 系统硬件设计
3.1 系统主芯片
担当着本系统心脏功能的核心芯片的就是STC89C52RC，与传统的51单片机相较而言它更为强大，内部的第二脚不仅得到了功能上的更为丰富完善，其运行速率也得到了提升。
相较于其他种类的单片机而言，51系列能长期占有较大市场比例的原因也是其闪光点之一便是在于它有一套相当完善的按位操作系统贯穿于它内部的硬件部分和软件部分，也就是它的位处理器，该处理器其处理的目标为位而非字或字节，。。。。。。。。。。
3.2 单片机最小系统的设计
单片机最小系统的设计如下图3.2所示：
图3.2 单片机最小系统的设计
复位电路：复位RESET作为一个重新调配整合的操作,对单片机来说是格外关键的.复位时,需在RST脚施加一个一直处于高电平状态持续时间大于两个机器周期即2us的复位电压。
人在按下key到松开的反应时间必定大于2us，由此餍足了复位的必要时间长度，复位也就成为板上钉钉的了。在尚未按下key之前，阻值为块的介绍
指纹识别模块采用的是FM-180，模块连接电路图如下图3.3.1所示：
图3.3.1 指纹识别模块接口电路
本次设计中用到的是FM-180指纹识别模块，其经由数据线即为通信连接线与主机想连通。此模块气功能十分强劲，它有性能完备的算法和在高科技技术支持下再由特殊技艺处理过的采集头，对于各类型的指纹都有较强的容错和校正，极大。。。。。。
FM-180在本作品中扮演了一个异常关键的“相机”，其光学头就犹如相机的镜头，指纹作为其拍摄对象，在经CMOS芯片“拍照”后，再有DSP芯片“冲洗”出来，存放到FLASH芯片中。在进入识别签到模式后，模块会通过CMOS芯片给需要验证的指纹。。。。。。。。。。。。。。
指纹图像如下图3.3.2所示：
。。。。。。。。。。。。。
图3.3.2 指纹图像展示
指纹识别模块实物展示图如下图3.3.3和图3.4.4所示：
图3.3.3 指纹识别模块展示图
图3.3.4 指纹识别模块展示图
我们进行在对该模块进行各类操作时，都需要主机串口发出或接受与其对应的指令，而且这些指令以及模块的回馈或是与主机简单额数据传递均要参照固有格式的数据包来执行。例如：在录入指纹时会需要到验证口令、录入图像、生成特征、合成特征、储存模板这几个步骤。
验证口令（PS_VfyPwd），此步骤是针对系统默认口令被修改后在进行新的指纹录入是的前期必要指令，若看默认口令未曾被改。。。。。。。。。。。。
3.4 独立按键输入部分电路设计
当按键使用量较少也就是对I/O口占用量较少时，为使系统按键部分简化，通常会选取独立按键作为输入方式。
但无论是独立按键亦或是矩阵按键在使用中都会存在一个问题，即在按键被按下后，其弹片会抖动，不能在接触的第一时间就形成紧密。。。。。。。。。。。。
3.5 矩阵键盘输入电路
矩阵键盘输入电路如下图3.6所示：。。。。。。。。。。。。。。。
。。。。。。。。。。。。。。
图3.6 矩阵键盘输入电路
在有些情况下，在一个系统中有时会使用到较多的按键，但众所周知的是一个按键需要占用一个I/O口，这在按键使用数量较多时实现起来是有技术上的难度，而且从经济效益的角度出发，这也是不明智的资源浪费，由此可见，矩阵模式的键盘的诞生就成为了必然。
该种键盘透过在每一条横向和纵向。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
3.6 LCD12864液晶显示电路设计
LCD12864显示电路如下图3.7所示：
图3.6 LCD12864显示电路
LCD作为兼于固体形态和液体形态存在的一类物质。其之所以能产生出光亮的本质和月亮能发光的道理如出一辙，二者都是要凭靠其他光源发出光亮后对其进行反射才能发光，而两者自身都是无法作为发。。。。。。。。。。。。。
LCD用来制作液晶显示器时，它的架构原理是在两片置于水平状态下的，且拥有若干纵横交错的微小电线的玻璃基板中加入液。。。。。。。。。。。。。
3.7 DS1302时钟电路设计
DS1302时钟电路设计如下图3.7所示：
图3.7 DS1302时钟电路设计
系统的时钟功能全是依靠DS1302来完成的,他的作用是将人员签到的签到时间登记下来,再同签到人员的一些个人信息一并放入AT24C。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
DS1302作为DS1202的强化版诞生，其性能上变得愈加强悍。首先除了对原有功能的吸收外，还扩充其原有的电源引脚的功效，升级为了双电源引脚，即如上图所示的主电源引脚为Vcc2,后备电源引脚为Vcc1。在运用主电源供电，即此时Vcc2的电压要大于Vcc1的电压，且要满足0.2V加上Vcc1的电压小于Vcc2的电压值时，一并。。。。。。。。。。。。。
3.8 AT24C02储存电路设计
AT24C02存储电路设计如下图3.8所示：
图3.8 AT24C02存储电路设计
在采用控制模式为I2C总线的AT24C02储存芯片中存放着系统的签到信息，已被录入的指纹信息，以及管理员身份等
I2C总线的数据传输协议可以被AT24C02所支持，且在改协议中已明确定义了发生器为被总线接收数据的器件；接收器为从总线获取数据的器件。操控着数据传输的主器件必须拥有产生串行时钟和全部起止信号的能力。无论是主器。。。。。。。。。。。。。
第四章 系统软件设计
4.1 系统主程序设计
系统主程序流程图如下图4.1所示：
图4.1 系统主程序流程图
系统在启动后，首先便是会对各个模块执行初始化处理，进入主界面，以按键进入指纹识别模式，如若扫描到为管理员功能，则通过相应按键可。。。。。。。。。。。
4.2 指纹录入程序设计
指纹录入程序流程图如下图4.2所示：
图4.2 指纹录入程序
按下录入按键后，有关指纹采取存录的程序便开始执行，此时单片机处于等待状态，当有指纹信息通过模块采集后传入主芯片，主模块
4.3 指纹删除程序设计
指纹删除程序流程图如下图4.3所示：。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
图4.3 指纹删除程序流程图
单片机会在删除按键被闭合后，向相应的模块发送出清除指纹的命令。接收到主芯片下达的指令后，模块会实施相关的运作，完成后模块将会向主机反馈信息，并将删除成功登字样在LCD12864中显示出来，寄存器地址也将回到0。
4.4 系统签到程序设计
系统签到程序设计如下图4.4所示：
图4.4 签到程序流程图
进入签到模式后，主模块运行签到程序，模块等待先关人员的指纹信息的录入，如若该操作人员的指纹信息是已有记录的，在身份验证后，单片机便会将相应的人员信息和时间信息一同存放到存贮器中，并在显示屏上提示签到成功的字样；如若扫描到的指纹是未经录入的，那在液晶屏上将一直持续提示只为你是被模式，以此告知签到者无法进行该项操作。
4.5 系统软件开发环境介绍
系统软件开发环境界面如下图4.5所示：
图4.5 系统软件开发环境
本系统运用的编程语言为Ｃ语言。因此选用了keil c51软件进行开发，因其不仅支持汇编和C语言作为编译语言，还有一个优点就。。。。。。。。。。。。。。
本文介绍了在设计的过程的关键点，供大家参考学习，如果想获取实物、对其他单片机硬件设计感兴趣、有不明白的或者错误的，可以添加徽biyezhan007
结论
依由设计要求在制作毕业设计的整个过程中,不可避免的遇到了一些问题。
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
郑重声明，此文章提供给大家做参考模板，杜绝一切不良学术不良行为。
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