摘 要

随着科学技术的进步，企业对仓库安全越来越重视。解决这类需求，首先就要把门禁这一块做好，门禁是最重要也是企业基础的安全保护墙。根据调查，门锁和防盗门无法保证企业安全。市场上的门禁技术各有特点，但都无法在安全的基础上又具有便捷性，总之找不到平衡点。人类的指纹具有唯一性、稳定性、普遍性及简易采集性。企业利用指纹识别技术开发的门禁管理系统可以实现安全与便捷的统一，以致指纹识别技术被广泛应用于各个领域，从银行、仓库、酒店、学校等。

本文利用指纹识别技术设计仓库指纹门禁系统，仓库安全是企业的核心问题之一。门禁控制系统是仓库货物和设备安全管理体系中的重要环节。指纹识别技术用于仓库门禁控制系统能够显著提高仓库的安全性和可靠性，且无须携带卡片，使用非常方便。仓库门禁采用指纹实现开锁，其中显示模块用来显示人机交互提示信息，单片机传输命令用来控制驱动电路开锁；管理员模式下的指纹添加、指纹删除、指纹清空等功能。

关键词：指纹识别；TMS320VC5509；触摸屏

Warehouse Fingerprint Access Controller Design

ABSTRACT

With the progress of science and technology, the enterprise is more and more attention to the warehouse safety to solve this kind of demand, you will take entrance guard, this plot entrance guard is the most important and most basic safety protection wall according to the survey, enterprise security locks and security door does not guarantee the access control technology on the market have different features, but neither on the basis of the safety and convenience, anyhow can not find a balance between human fingerprint universality has uniqueness stability and easy collection enterprise using fingerprint identification technology development of entrance guard management system can realize the unity of the safety and convenience.

This paper USES the fingerprint identification technology to design the warehouse fingerprint access control system, which has the pattern identification module display module indicating alarm module relay module key module data storage module and other warehouse access control modules using fingerprint to open the lock, the display module used to display human-computer interaction prompt information; Indicating that the alarm module will sound and light alarm when illegal personnel input occurs; The relay module is used to control the action of electromagnetic lock. The key module can realize the function of adding, deleting and clearing fingerprints in the administrator mode.

Key words：Fingerprint identification；TMS320VC5509 ；preprocessorTouch screen

目录

1 绪论 1

1.1引言 1

1.2指纹识别的发展现状 1

1.2.1国内指纹识别的发展状况 1

1.2.2国外指纹识别的发展状况 2

1.3系统目标 3

1.4本文的内容安排 4

2 指纹识别技术的基本原理 5

2.1指纹的特征介绍 5

2.1.1指纹的类型 5

2.1.2指纹的结构 6

2.2指纹识别认证算法 6

2.1.1识别原理 6

2.1.2获取方式 8

2.1.3识别系统 9

2.3本章小结 10

3 总体设计方案 11

3.1嵌入式自动指纹识别系统平台设计方案 11

3.1.1核心处理器TMS320VC5509 11

3.1.2指纹传感器SynapticsFS4300 Fingerprint 14

3.1.3 UART接口模块 15

3.2指纹门禁系统的设计方案 16

3.2.1液晶触摸屏显示器 16

3.2.2 MP3模块 18

3.3本章小结 21

4 指纹门禁系统硬件系统设计 22

4.1指纹识别系统的硬件平台设计 22

4.1.1系统电源模块设计 22

4.1.2存储器模块设计 23

4.1.3串口通讯设计 24

4.2 指纹门禁系统的硬件连接设计 25

4.2.1 单片机与 DSP 连接设计 25

4.2.2 单片机与 MP3 连接设计 25

4.2.3 单片机与触摸屏的连接设计 26

4.2.4单片机和电子锁连接设计 27

5 仓库指纹门禁系统流程和软件设计 29

5.1单片机系统程序设计 29

5.1.1单片机主程序设计 29

5.1.2单片机与触摸屏的程序设计 31

5.2指纹识别系统软件设计 32

5.2.1 SynapticsFS4300指纹传感器程序控制流程 32

5.2.2指纹识别算法软件设计 35

5.2.3指纹别系统流程 36

6 总结与展望 39

6.1总结 39

6.2展望 39

致谢 40

参考文献 41

1 绪论

1.1 引言

随着科学技术的进步，企业越来越关注仓库安全。解决这类需求，首先就要把门禁这一块做好，门禁是最重要也是企业基础的安全保护墙。根据调查，门锁和防盗门无法保证企业安全。市场上的门禁技术各有特点，但都无法在安全的基础上又具有便捷性，难以找到平衡点。例如电子锁，密码的短长各有优劣势，但是都达不到要求。面对种种困难，企业把关注点转向了指纹识别技术，期待可以利用指纹识别技术带来革命性的突破，通过人的指纹来认证身份。企业利用指纹识别技术开发的指纹识别系统可以实现安全与便捷的统一，以致指纹识别技术被广泛应用于各个领域。

指纹识别技术是最成熟的生物识别技术。仓库的门禁和酒店的门禁等场合都可以采用指纹识别技术。随着指纹识别技术产品的不断更新迭代，计算机领域也利用指纹识别技术对重要隐私文件进行保护，这是计算机领域对指纹识别技术的一次重要推动，将用户名密码与指纹识别实现了完美的融合。

指纹识别技术产品的推陈出新，不断推动指纹识别技术进入科技创新公司。例如Authentek、Validity、FPC、富士通公司等许多公司都在指纹识别技术领域取得了突破性进展和丰富的知识储备，推出许多指纹识别与传统IT技术相融合的最新科技产品，这些科技产品已经被越来越多人们所认可^[1]。

1.2 指纹识别的发展现状

1.2.1 国内指纹识别的发展状况

上个世纪90年代，我国开始引入国外先进的指纹识别技术，专家不断对指纹识别技术进行研究和突破，最终研发出属于我国自己的指纹自动识别技术。许多大学和科研院所，如北京大学、清华大学、中科院研究所、国防科技大学、南京光学精密机械相继推出了和指纹识别技术相关的研究项目，对指纹识别技术进行专业的探究和研发工作。北大院士程民德和石青云最早开展了指纹识别技术的研究探索，在石青云院士推动的国家指纹识别技术项目中，最早在国内对指纹图像的预处理进行了深入研究，通过预处理的指纹灰度图像精确计算指纹的纹路方向，从而获取指纹类型结构信息的理论与方法，具有先进性和独创性^[3]。之后在国家科学技术重点探索项目中，成功突破了用于日常民用身份鉴别的全自动指纹识别系统，还有创建针对公安刑事侦破的指纹识别系统，这极大推动了指纹识别技术的普及应用，从而为指纹识别技术的发展提供了模板。国内的创新型公司通过代理外国先进的指纹识别技术产品的同时，并引进国外先进的技术，开设自己的工厂。自主研究出拥有自主知识产权的高性能产品，综合各方面表现不差于国外生产的指纹识别产品，国内创新公司的自主产品有的还出口到海外。杭州中正科技研发提供给酒店运营系统需要的先进指纹识别器，许多高端酒店都采用它的产品。南京康宁科技通过对系统软件的开发研究完成和指纹识别系统的匹配。北京中控科技有限公司基于指纹识别技术，在门禁和考勤及等方面进行了深入的研究和开发，并且拥有了丰富的知识储备^[2]。

通过调查发现，指纹识别器主要有3种，分别是电容指纹识别器、射频指纹识别器和光学指纹识别器。各种各样的指纹识别技术产品在国内的市场上不断推出，如北京中控科技的电容式指纹门禁产品fingerprint4，400字节大小的指纹特征识别仅仅只需要1秒的时间，内部的内存可承载10000条记录。最方便的是在多台指纹识别器联网的情况下，用户不需要考虑繁琐的程序，可以在任意一台指纹识别器上完成指纹的录入，系统会接收用户指纹特征并保存数据库，最重要的是支持网络直接连接互联网。调查发现目前市场上尚未出现先进的逻辑结构的指纹识别器。面对中国的巨大市场，有关专业人士保守估计，未来10年，我国将有近百亿元的市场等待着创新型科技企业去开拓。因此，对指纹识别技术的研究和发展具有重要的意义。

1.2.2 国外指纹识别的发展状况

指纹识别技术的应用在联合国社会安全会议里公布了规划要求，将在个人进出入一个国家边境时，不仅需要护照进行认证，还要加入指纹识别认证。目的是通过双保险来加强出入境安全管理。此规划已在美国、加拿大、韩国、德国、英国、等欧盟国家和地区通过，并预计在2008年底实现全方位覆盖。联合国的这项规划显示，指纹识别认证技术已经进入了快速发展时期，并在向大规模应用推进^[7]。指纹识别技术在美国一直重点发展的创新领域,全球最大的指纹识别技术研究基地在美国硅谷。美国国家安全局是最早推动指纹识别技术开发和应用的国家安全机构。美国在指纹识别技术领域投入了大量的资金和人力。所以指纹识别技术在美国不断的有新发展和新发现。如今美国在全球指纹识别技术市场拥有70%以上软件系统份额,全球所有的供应商里80%以上是美国芯片厂商，同时美国也是指纹需求领域里最大的一块达到60%。美国通过它先进的技术以及应用超前性在指纹识别技术发展中一直处于领先地位。美国绝大多数口岸都装备了指纹识别通关系统,总体来说美国是指纹识别技术领域里的领头羊^[11]。20世纪70年代的日本，美国帮助日本国家安全警署通过富士通公司成功开发了指纹识别系统。日本由于有富士通、东芝、卡西欧等公司在芯片研制方面有优势，在指纹识别系统市场上日本出现追赶美国的情景，日本科技公司也在不断地推出最新的指纹识别器，性能表现也相当优异 ^[4]。