1.1.1 指纹识别原理
指纹识别技术的原理与其他生物识别技术类似。 它利用人体的指纹特征来区分和识别个人身份。 在所有生物识别技术中，指纹识别技术是目前最成熟、应用最广泛的生物识别技术。 这主要是因为指纹采用过程对于人们来说非常简单，并且指纹识别的准确率很高。 严格来说，指纹识别的原理包括三个部分：指纹采集原理、指纹特征提取原理和指纹特征匹配原理。 指纹采集的原理主要是根据指纹的几何特征或生理特征，通过各种传感技术将指纹显示出来，形成数字化表示的指纹图案。
由于指纹的脊和谷具有不同的几何特征，主要表现为脊凸、谷凹，因此在光照下，反射光的强度也不同。 当它与平坦的表面接触时，它在平坦的表面上产生的压力也不同。 另一方面，由于指纹的脊和谷的生理特性不同，主要表现为脊和谷的温度不同，其电导率也不同，对波长的反馈也不同。 通过这些几何和生理特征的差异，将人类指纹采集到计算机系统中形成指纹图像。
指纹特征分析的原理是提取并识别指纹图案的整体特征和细节特征。 其分析的对象包括图案特征和特征点的分布和类型，以及一组或多组特征点之间的平面几何关系。 特征点的平面几何关系表示为某些特征点之间的距离，或者由三个或三个以上特征点组成的多边形的几何特征。 无论是特征点的单一特征还是特征点的组合特征，都是指纹特征的组成部分。 通过将这些指纹特征以数字模板的形式表达，实现指纹特征分析过程。 将人们的指纹采集到计算机系统中形成指纹图像。
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指纹特征值匹配的原理是基于模式识别的原理，对指纹图案的整体特征和细节特征进行比较和匹配。 将已注册的指纹与当前待验证的指纹进行比对。 匹配操作并不是比较两张指纹图像，而是将已经形成数字模板的指纹特征值进行匹配。
1.1.2 指纹识别应用
指纹识别技术是最早由计算机实现的识别方法，也是应用最广泛的生物识别技术。 过去主要用于刑事侦查系统。 近年来，它逐渐走向更广阔的民用市场。 指纹技术在现代生活和工作中的应用已经越来越普遍。 指纹考勤机、指纹社保、指纹银行、指纹商场、指纹投票、指纹防护电脑等生活、工作中的新现象已为人们所熟知。 它的应用广泛，指纹技术日益刷新着我们现代的生活方式。 指纹识别技术是目前国际公认的生物识别认证技术，应用广泛、价格低廉、使用方便。 指纹只是人类皮肤的一小部分，但却包含了大量的信息。 这些皮肤纹理在图案、断点、交叉点上具有明显的区别，在信息处理中被称为“特征”。 医学证明，每个手指的这些特征都是不同的，并且这些特征是唯一且永久的。 因此，我们可以将一个人与他的指纹进行匹配，通过将他的指纹特征与预先保存的指纹特征进行比较，我们可以验证他的真实身份。
1.1.3 指纹识别技术发展
经过近10年的缓慢自然增长后，指纹识别技术即将迎来快速发展的黄金时期。 专家保守估计，未来五年，我国将有近百亿元的市场等待企业开拓。 指纹识别技术巨大的市场前景将对国际国内安防行业产生巨大影响。 小公司将面临传统行业大公司新进入者的残酷竞争。 面对这些巨头，现有的中小企业很难说有多大竞争力。 行业洗牌不可避免，并购退出可能成为大多数中小企业的无奈选择。 最终可能会导致传统行业或大资本的公司在较短时间内主导生物识别行业的局面。 这也是每一个新兴市场的必然结果。 竞争的结果将是形成一个新的大产业。
国内生物识别技术的应用主要集中在企业级应用。 2002年终端市场规模约为2.5亿元，其中40%以上的产品用于考勤、门禁系统。 自2002年以来，指纹识别已占据整个生物识别市场98%以上的份额。 从需求角度来看，中国13亿人口决定了未来中国将是全球最大的指纹识别认证技术市场。
1.2 系统设计目的
现代社会越来越需要高效可靠的识别系统。 传统的个人身份识别手段包括口令、口令、身份——甚至磁卡、IC卡等身份识别卡。 由于其与人身份的分离性，可被伪造、伪造、盗用、破译，已不能完全满足现代社会经济活动和社会治安防范的需要。 从消除人为不安全因素的角度来看，只有身份错误编码的凭证不能轻易被他人替换或复制，甚至不能被本人转让，才能成功。 因此，基于人体生理特征的身份识别系统逐渐受到社会的关注。 随着识别技术的不断成熟和计算机技术的飞速发展，各种基于人体生理特征的识别系统，如指纹、手掌、声音、视网膜、瞳孔、面纹等识别技术已经走出实验室。 ，从小型机到微型机，再到民用。 从易用性、安全性、成熟度和成本等方面综合比较，指纹识别技术将成为未来主流的人体生理特征识别技术之一。 指纹自动识别技术开创了个人身份识别的新时代。 未来，我们生活中的很多场合都会用到指纹。 指纹让我们的生活更加便捷、安全。
1.3 课题背景
指纹检测可以很好地确定和定义一个人的真实生物身份，从而降低社会活动的信任成本。 从根本上改变经济社会互动模式，提高效率。 未来，社会上应用生物识别技术的场合将会越来越多。 指纹识别技术将越来越完善，指纹检测将变得越来越重要。 本次设计的指纹识别电子密码锁基于深圳市志昂科技有限公司生产的ZAZ-010指纹模块，可以按照串行通信协议与上位机进行通信，从而实现录入、存储和指纹比对，并通过HS12864-15C LCD显示指纹采集存储过程及比对结果。 指纹电子密码锁安全可靠、使用方便。
2 总体设计方案
2.1 系统总体设计
2.1.1 系统功能说明
本系统是针对指纹采集和识别模块而开发的指纹识别电子密码锁系统。 该系统使用指纹模块来搜索手指。 一旦发现手指，立即采集指纹图像，并将采集到的图像转化为数据发送出去。 它利用人类指纹的异构性和不变性为用户提供加密方法。 使用时只需将手指平放在指纹采集器的采集窗口上即可完成采集任务。 操作非常方便快捷。 主要功能是利用LCD显示指纹模块采集指纹图像的各种过程和比对结果。 指纹模块在采集指纹图像之前，必须检测手指是否放置在采集窗口上，因此必须具有记录指纹的功能。 简单描述本设计的功能是利用指纹模块检测并录入指纹，并在液晶屏上显示比对数据。 该系统能够一次输入最多三个指纹。
系统主要功能如下：
1、指纹录入：系统必须具备预先录入指纹的功能，即通过指纹采集器采集个人指纹，采集用户指纹的特征信息。
2、合成指纹模板并存储：经过光电转换，将指纹特征值和对应的ID号存储到存储器中。 只要上位机有上传指纹的命令，模块就能立即将数据传输到指定位置。
3、检索指纹库并比对指纹：录入指纹后，模块会响应上位机的指令，检索指纹库并比对指纹。 同时液晶屏显示比较结果，继电器动作，发光二极管点亮。
2.1.2 系统总体框架
系统总体框架是指根据设计任务要求，对系统所需的部件和设备参数进行必要的计算，通过认真研究、分析、比较，选择设备型号，然后通过可靠的接口将设备和部件连接起来。电路组成系统。 完整的系统。 在确定系统总体方案之前，首先要明确设计要求，然后进行系统软硬件设计，包括绘制原理框图和电路图，对原理进行必要的说明，综合考虑性能以及系统的稳定性要求，以确保所有设计的系统满足预期的要求。 通过查阅大量文献并综合分析和思考。 主控芯片采用Atmeg16单片机。 系统整体框图如图2-1所示：
系统主要由MCU、液晶屏、指纹模块组成。 系统的主要工作方式是当检测到按键时，MCU通过串口通信控制指纹模块进行指纹采集、录入、存储、比对。 然后，根据获取的数据响应其他接口设备，例如液晶屏和继电器。
2.2 系统核心部件单片机
2.2.1 单片机的选择
单片机是微型计算机的一个重要分支，也是一种重要的机型。 单片机，简称单片机，特别适用于控制领域，因此也称为微控制器。
通常，单片机由单个集成电路芯片组成，它包含计算机的基本功能部件：中央处理单元、存储器和I/O接口电路。 因此，单片机只需与适当的软件和外部设备相结合，就成为单片机控制系统。
20世纪末，电子技术迅速发展。 在它的带动下，现代电子产品几乎渗透到社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化的提高。 与此同时，现代电子产品的性能也不断提高。 随着进一步完善，产品更新换代的步伐越来越快。 时间对于人们来说总是那么宝贵，而工作的忙碌和复杂很容易让人忘记当前的时间。 当事情不是很重要时，忘记必须做的事情并没有什么坏处。 然而，当重要的事情发生时，片刻的拖延可能会导致灾难。
2.3 液晶显示模块
显示模块采用HS12864-15C系列中文图形系列液晶模块。 由控制器ST7920控制和驱动。
2.3.1 HS12864-15C系列液晶屏特点
HS12864-15系列的硬件特性如下：
.提供8位、4位并行接口及传输接口可选
.自动开机复位功能
.内部自建振荡源
.6416位字符显示RAM（DDRAM最多16个字符和4行）
.2M位中文字体ROM（CGROM），共8192个中文字体
HS12864-15系列软件特点如下：
.文字与图形混合显示功能
.屏幕清除功能
.光标返回功能
.显示开/关功能
.高亮显示功能
.竖屏旋转功能
。睡眠模式
2.4.3 电源模块
电源模块可直接提供正5V直流电压。 然而，在一些工业环境中，不提供直流电源，而是提供交流电源。 为了保证其实用性，在电源部分设置了整流稳压电路，可以将交流电压变为5V，为整个电路板提供电源。
从图2-6可以看出，按下开关时，电路导通，首先经过整流电路，将交流电压变成直流电压。 为了保证输出电压为5V，其后面连接了稳压电路，该电路由7805稳压器和发光二极管组成。 发光二极管作为电源开启指示灯。 当电源打开时，二极管发光。 其中电容C1起滤波作用，电容C2抑制高电平信号。 电容C3、C4直接接地，起到抗干扰作用，可以将电压稳定在5V。 电源模块避免了因缺少直流电源而无法使用的问题，让该仪器可以在更多的环境下使用。 电源模块电路图如图2-6所示：
3 系统软件设计
3.1 系统程序工作分析
在本文的电路板中，微控制器作为控制器嵌入到系统中。 应用程序的开发主要分为两部分，即ZAZ-010指纹识别模块的应用开发和HS12864 LCD及按键程序的开发。 因此，要实现其应用，需要联合调试。 基于设计的硬件开发电路软件应用程序。 程序开发的方法主要会建立一系列C语言功能子程序供主程序随时调用。 即分别为ZAZ-010指纹识别模块或液晶电路编写C语言函数子程序。 因此需要专门的开发工具。 本设计中采用AVRStudio4.0单片机软件开发环境对单片机进行编程。 由于编译器支持模块化编程，因此可以将源程序分成几个模块分别编写，然后编译器生成最终文件。 。 该开发环境可以进行软件仿真和程序调试，因此可以方便地编写和调试程序。 通过调试的代码文件通过开发板下载到单片机中。 单片机上电后，主程序应完成相应的初始化工作。 根据电路的功能要求，主程序必须初始化LCD，同时检测按钮，是否有相应的按钮按下。 执行相应操作，单片机通过串行接口读写指纹模块。
