基于单片机的指纹识别门禁系统的设计开题报告

1. 研究目的与意义

门禁系统是对出入口通道进行管制的安全系统，是一种新型现代化安全管理系统，其是在传统门锁基础上发展而来的，当前的门禁系统早已超越了单纯的门锁及钥匙管理，它已经逐渐发展成为一套完整的出入管理系统，是保障建筑内用户的生命及财产安全的重要设施。以生物指纹识别为主要技术手段的智能化门禁系统，对提取的指纹图像特征进行数字化图像处理，并将处理结果与之前录入到指纹库中的指纹作比对，这样可避免门禁系统被仿造、被盗刷、被破解等情况发生，有助于提高门禁系统的安全性。

本课题基于上述考虑，要求选用合适的主控芯片，设计一个基于单片机的指纹识别门禁系统，结合指纹模块进行指纹信息存储和指纹识别，能够实现指纹开锁、密码开锁等功能。指纹识别技术使门禁系统变得更加便捷和安全，具有一定的实用价值。

2. 课题关键问题和重难点

本课题将研究一种基于单片机的指纹识别门禁系统，该系统主要由单片机、4*4矩阵键盘、指纹识别模块、rfid模块、显示屏、蜂鸣器和继电器等部分构成。在此设计系统中，以stm32f103c8t6 为控制核心，实现指纹识别、读卡、键盘、显示以及驱动继电器模拟开门功能，以指纹模块从系统库中查找家庭成员的指纹信息的识别任务、以非接触ic卡模块实现对ic卡信息的读取，以完成对卡片的识别或以4*4矩阵键盘可以通过手动输入的方式完成密码输入，避免卡片丢失影响到无法出入门的情况出现从而启动继电器开启门锁；若发生错误时，蜂鸣器将启动进行报警。

课题难点：

1.如何将指纹模块与微处理器进行连接，最终实现指纹的采集、识别和认证。

3. 国内外研究现状（文献综述）

近年来，随着国家对高科技领域的重视，越来越多的国家和地区开始享受科技带来的成果——走上了智能化、舒适化、高品质生活质量道路，便利了人们的衣食住行，但也使得许多心术不正的人犯罪手段更加高明多样。针对此种情况，一大批智能门禁系统应运而生。智能门禁系统在日常生活中应用非常广泛，到处可见，它是用来保护小区，重要场所的一种智能控制系统，然而在安全性和实用性方面这些系统有进步提高的空间^[1]。

当今，随着计算机技术、传感技术、射频识别技术^[2]的发展，智能化产品越来越受到人们的青睐。人们对安全的要求的越来越高，促进了新型智能门禁系统的诞生，在科技力量的推动下，智能识别技术应用在人们生活的众多领域，逐渐走向成熟，开始为人们生活服务。

传统的身份鉴定方法包括身份标识物品（如钥匙、证件、atm卡等）和身份标识知识（如用户名和密码）但由于主要借助体外物，一旦证明身份的标识物品和标识知识被盗或遗忘，其身份就容易被他人冒充或取代。生物识别技术比传统的身份鉴定方法更具安全、保密和方便性。生物特征识别技术具不易遗忘、防伪性能好、不易伪造或被盗、随身携带和随时随地可用等优点。生物识别技术^[3]主要是指通过人类生物特征进行身份认证的一种技术，人类的生物特征通常具有可以测量或可自动识别和验证、遗传性或终身不变等特点，因此生物识别认证技术较传统认证技术存在较大的优势。由于人体特征具有人体所固有的不可复制的独一性，这一生物密钥无法复制，失窃或被遗忘，利用生物识别技术进行身份认定，安全、可靠、准确。而常见的口令、ic卡、条纹码、磁卡或钥匙则存在着丢失、遗忘、复制及被盗用诸多不利因素^[4]。

4. 研究方案

设计方案：

在智能门禁系统设计方案中，用户可以通过密码方式、刷卡方式和指纹识别方式开锁。具体工作过程是：密码方式开锁是用户需要事先设置密码，然后通过矩阵键盘输入预先设置的密码，密码正确门禁将会自动开锁；否则会提醒重新输入密码，如果输入密码三次错误，系统将会发出报警信号；刷卡方式是用户首先持有一张系统能够识别的ic卡，用户拿卡靠近刷卡模块，门禁系统进行识别，若为事先预设的有效卡，门禁系统将会自动开锁，若为无效卡，门禁系统将不会自动开锁，并发出报警信号；指纹识别方式开锁是用户首先录入指纹，当用户需要进行指纹采集时，将手指放在取像光学摄像头上，摄像头会自动扫描读取指纹特征，并由专门的内部cmos芯片存储。由于每个人的指纹都是不同的，特征也不同，因此每次指纹的采集需要进行两次，并通过cmos芯片进行模糊处理，生产计算机能够识别的二进制语言，最后把这个结果保存至flash芯片里，构成一个库，方便之后的匹配调用。当用户需要入户进入时，将进行新的指纹采集，模块内部的cmos芯片会再次捕捉并存储指纹图像，然后经过模糊处理生产二进制编码，并且把新生成的编码与事先存储的库中指纹进行比较，判断是否与库中的某个编码匹配。一旦匹配到一样的编码，便返回相应编码，并从库中读取这个指纹。门禁系统进行识别，若指纹事先录入，门禁系统将会自动开锁；否则系统将会发出报警信号。系统构成框图如图1所示。

5. 工作计划

第1周（2.20-2.24） 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；翻译相关英文资料；

第2周（2.27-3.03） 阅读相关资料，理解有关内容；写出开题报告一份；

第3周（3.06-3.10） 进行电路元器件选择、参数计算等，进行软件结构和流程图设计；