基于单片机的指纹识别电子密码锁系统的设计

杨淑裕 鄢艳红

摘要：提供一基于51系列单片机的指纹识别电子密码锁系统设计。系统由STC89C52RC单片机为主控芯片、AS608指纹识别模块、矩阵键盘模块、LCD12864显示模块以及报警模块等组成。系统实现了指纹录入功能、指纹密码解锁和删除功能，以及通过按键重设密码等功能，达到了指纹识别系统设计的有效性和可靠性，方便安全。

关键词：单片机;指纹识别;AS608;矩阵键盘;门禁系统

中图分类号：TP39     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）15-0228-03

Abstract： This paper provides design of a fingerprint identification electronic password lock system based on a 51 series single-chip microcomputer. The system consists of STC89C52RC single chip microcomputer as the main control chip， AS608 fingerprint recognition module， matrix keyboard module， LCD12864 display module and alarm module. The system realizes fingerprint entry function， fingerprint password unlocking and deleting function， and password resetting function by pressing keys， which achieves the effectiveness and reliability of fingerprint identification system design， and is convenient and safe.

Key words： single chip microcomputer; Fingerprint recognition; AS608; Matrix keyboard; Access control system

随着时代的发展，在个人身份验证领域，有了新的选择——生物识别技术，利用纯天然信息——指纹，其具有的唯一性、广泛性和终身不变性设计指纹识别系统，其具有简单和便利的优势，识别精度高。用指纹锁替代传统锁具，设计一款使用指纹识别系统进行解锁的锁具，为工作和生活提供更加安全、便利的体验。

1系统总体方案设计

系统以单片机STC89C52RC为核心进行控制，与各个模块通信交互。硬件系统主要由主控电路模块、AS608指纹识别模块、矩阵键盘模块、LCD12864显示模块、AT24C02存储模块、继电器驱动模块以及报警模块组成。硬件系统结构框图及硬件电路设计原理图分别如图1、图2所示。

本系统设计主控电路模块选择STC89C52单片机作为核心处理器，主要起到输出时钟信号，控制系统程序的存储与执行作用。AS608指纹识别模块具有指纹图像处理、模板提取、匹配、存储，指纹搜索的功能，数据发送脚（2脚TD）连接单片机的数据接收端（RXD）;数据接收脚（3脚RD）连接单片机的数据发送端（TXD），完成指纹的识别。系统通过按键模块采集按键信息确认当前工作要求，通过显示模块显示当前的状态，可通过按键设置管理密码，并对指纹识别系统进行识别，对输入密码和指纹密码不正确的情况下，系统会给予蜂鸣器鸣叫和LED灯闪烁报警提示。

2 软件设计

本系统设计应用的编程是德国Keil Software公司推出的一款软件开发环境KeilVision4版本，与51系列单片机兼容，支持单片机C51程序设计语言。

本设计有两种解锁方式，一种是指纹解锁，一种是按键解锁。在指纹解锁模式下，可存入10个指纹，程序在获得用户的指纹图像后要与之前FLASH中存入的指纹数据对比，比对成功则解锁门禁系统，反之界面提示“无效指纹”，蜂鸣器鸣叫三声，指纹解锁失败，此时用户可使用六位按键密码解锁或者直接退出;在按键解锁模式下，通过矩阵键盘输入六位按键密码，与保存到AT24C02的数据对比，对比成功则解锁，反之则不解锁，并显示当前状态。总体软件主程序流程图如图3所示。

单片机会向指纹识别模块发送执行指纹采集的命令，在指纹识别模块收到指令后，开始执行采集指纹数据的命令，随后将采集到的新指纹数据反馈给单片机。而单片机根据返回的代码判断指纹是否采集成功，并在数据缓冲区读出对应的指纹数据。指纹识别模块先切换到识别模式，然后连续探测采集头上是否有指纹，在扫描到指纹后，与指纹库的指纹比对。比对成功，就读出指纹对应编号，指纹识别流程如图4所示。

3 系统实现

系统上电进行初始化，界面显示由上至下为“指纹密码锁”“编号”“状态”。如图5所示。

指纹录入和删除指纹界面如图6、7所示。按下键盘功能键，进入“录入指纹”界面，ASS608指纹采集头闪烁蓝色灯光，输入指纹编号为001，将手指轻放指纹采集头，采集完毕，指纹采集头光灭，松开手指，再完成第二次采集后，页面接着提示“录入成功”。

系统上电初始化，输入正确的六位管理密碼后，黄色LED灯闪烁，电磁锁打开。进入管理系统界面，按下功能键进入到“修改密码”部分，再次按下确认键，根据页面“请输入新密码”“请再次输入新密码”进行操作，界面提示密码修改成功。当指纹无效或指纹识别不匹配时，会产生蜂鸣器鸣叫和LED灯闪烁报警。界面如图8、9所示。

4总结

本文设计了一基于51单片机的指纹识别电子密码锁系统，系统实现了指纹录入功能、指纹密码解锁和删除功能以及通过按键重置6位密码功能，达到了指纹识别系统设计的有效性和可靠性，方便安全。

参考文献：

[1] 徐金荣，高磊.多功能生物识别智能锁系统设计与实现[J].电子技术与软件工程，2019（16）：78-81.

[2] 张萍，马树军，史可福.基于51单片机的指纹电子密码锁的设计与实现[J].实验室研究与探索，2018，37（8）：134-138，161.

[3] 张学斌.基于指纹识别的安全密码锁设计[D].长沙：湖南大学，2017.

[4] 钟鹏程.基于51单片机的多功能数字钟设计[J].电子制作，2019（7）：17-19.

[5] 王彬彬.基于STM32的指纹锁控制系统设计与实现[D].兰州：西北师范大学，2018.

【通联编辑：梁书】