基于STM32的指纹锁控制系统设计

刘丹妮 韩佳志

摘 要：论文主要包括以下几个方面，首先对指纹密码锁控制系统的研究背景与研究意义进行简要的阐述，并针对国内外当今指纹锁的现状进行分析，发现并提出了一些可能存在的问题。然后思考本次设计所要完成的指纹密码锁所要实现的功能，初步确定出该设计所要达到的目标。再根据具体的任务，决定采用战舰STM-32作为本次控制系统的核心，并对该系统进行总体结构设计、软件设计、硬件设计，并针对核心模块，比如矩阵键盘、指纹识别、显示系统、报警系统等进行具体阐述，最后对本系统进行总结与展望。

关键词：指纹识别系统 STM32型 矩阵键盘 报警系统 显示系统

0 引言

每个人的指纹都有所不同，具有唯一性。它是人类进化过程中自然形成的一种位于我们手指尾部因为皮肤的凹凸程度不同而形成的一种纹路。除了唯一性以外，遗传性以及不变性也是指纹的两大特征。在当今世界的研究中，暂时还没有人发现某两人有相同的指纹，因此指纹是我们每个人都随身携带的一种特别的标志。而正因为这一特性，在国内外的公安部门中，利用指纹锁定犯罪嫌疑人是最常见的手段之一，当然，如今的科技越来越进步，指纹已经不仅仅运用于公安系统破案了，它越来越走近我们的生活。而这一切的功劳，则不得不归结于广电传感器的诞生。因此现在指纹识别已经被运用于各种场合。

指纹密码锁就是指纹识别技术应用的最广泛的场合之一。相较于传统的钥匙锁，指纹锁的出现，凭借着指纹的唯一性与多样性，更加保障了我们的人身安全与财产安全。因此，指纹密码锁的可靠性，就成为了它的核心竞争力。

1系统总体结构设计

1.1.系统设计总体要求：

以STM32开发板为核心，配合FM-180指纹识别模块和2.8寸TFT彩色液晶显示屏幕。使用的软件是KEIL4，并且通过硬件与软件联合仿真达到控制指纹密码锁。

1.2.硬件总体结构设计：

本系统的硬件由以下几个部分组成

整体步骤如下：1.用FM-180指纹识别模块进行指纹的采集。2.通过算法提取出指纹特征值并且发送给单片机3.单片机发送命令控制各个外围模块。3.显示器显示已录入的指纹号。

1.3.软件总体结构设计：

本系统的软件由以下几个部分组成

主控制器作为主要的控制中心对其他四个模块进行控制，其中指纹识别主要接收主控制器的指令并发送数据给主控制器并且对输入指纹进行采集处理。显示屏显示各个状态特别是录入的指纹号和识别的指纹号。按键主要实现模式切换、指纹录入、指纹清除三个功能。报警程序以蜂鸣器为主，通过驱动程序实现不同状态下不同次数和间隔的蜂鸣。

2系统硬件模块设计

2.1指纹识别模块设计：

指纹识别模块选用FM-180指纹识别设备实现，FM-180亮背景光学头指纹识别设备采用光学指纹传感器，由高性能DSP处理器和FLAH等芯片构成。供电电压3.6-6.0V，供电电流<120mA，匹配方式有比对方式（1：1）和搜索方式（1：N）

STM32开发板板载的USB串口和STM32F103ZET6的串口通过P6连接起来的，其中USART1_RX和USART1_TX是相对于STM32F103ZET6来说的。通过PA9和PA10接口与外部设备连接就能实现和外部设备的串行通信。

2.2TFT液晶显示模块设计：

显示模块选用2.8寸TFT液晶彩屏实现，相较于普通的LCD或者OLED有更多的色彩以及分辨率，观察数据更加清晰。

2.3键盘模块设计：

STM32开发板自带四个按键，键盘模块涉及3个按键，其中按键KEY0接PE4;按键KEY1接PE3;按鍵KEY2接PE2。按键另一端采用开关形式与GND相连，三个按键与STM32的连接原理如3所示：

2.4报警模块设计：

报警模块主要通过对蜂鸣器的控制来实现。STM32开发板自带蜂鸣器，蜂鸣器的驱动信号连接在STM32的PB8上，与STM32的连接原理如错误！未找到引用源。所示：

3系统实现结果

3.1系统总体框架：

本系统由战舰STM32为主要控制中心，同时外接FM-180指纹识别模块以及战舰STM32开发板自带的键盘、LCD液晶显示屏和蜂鸣器。通过对这些组成模块的程序控制实现整个设计。

3.2指纹录入模式：

按下按键KEY0从系统默认的识别模式转换到指纹录入模式，按下KEY1键开始录入指纹，录入成功之后就会生成并显示一个指纹号对应你现在的指纹，再次按KEY1键，继续录入指纹，成功之后按照加1的计数顺序继续生成新的指纹号码。

3.3指纹识别模式：

系统初始默认为指纹识别模式，进入系统就可以进行指纹识别的操作，当然如果通过按键KEY0切换到了指纹录入模式，同样可以切换回来。LCD液晶显示屏显示当前的模式。如果识别成功，LCD显示识别成功并显示匹配的指纹号;如果识别失败，显示红色的识别失败，并且将指纹号归零即当前无指纹。

总结

根据上述实验结果可以看出，实现了指纹录入和识别两个基本功能，并且在按下按键KEY2的情况下，清除所有指纹，指纹号显示为零，模式自动转换到录入模式。通过LCD液晶显示频显示当前模式和指纹输入和处理状态，键盘模块的按键功能也基本实现，蜂鸣器也能够按照预想的设定进行不同状态下不同次数和间隔的蜂鸣。指纹录入能够在上一个指纹录入成功的状态下继续进行指纹的录入。指纹识别也能够显示与当前现场指纹相匹配的指纹号。

参考文献

[1]张毅刚.单片机原理与应用[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]康华光.电子技术基础模拟部分第四版[M].北京：高等教育出版社，1999.

[3]曹承志.微型计算机控制技术[M].北京：机械工业出版社，2004.

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