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基于DSP的指纹锁系统设计与实现

2020-11-30阅读(692)

基于DSP的指纹锁系统设计与实现

论文摘要

随着信息技术的快速发展,传统的身份识别方式(诸如密码、证件等)已经不能满足不断增加的安全需要,身份识别已经成为信息安全领域所面临的一个难题。生物特征识别技术利用人体的某些生理特征(如人脸、指纹、虹膜和掌纹等)能够准确和快速的鉴别个人的身份,因而受到了广泛的关注。指纹识别是生物特征识别中的一项重要内容,一直以来是国内外的研究热点。嵌入式指纹锁是指纹识别技术在嵌入式系统上的应用。现有国内市场上的嵌入式指纹识别系统产品有的是通过购买国外的产品模块再开发,不具备自主知识产权,有的是自主研发的,但其系统功耗与成本都比较高,不具有广泛的实用价值。为了克服这些缺点,本文设计一种基于定点DSP的嵌入式指纹锁硬件系统方案。该系统具有结构简单、功耗低、成本低、具有自主知识产权等优点,可以适用于门禁等多种应用场合,有很好的市场前景。本文的主要工作如下:1.设计了一种高性能、低功耗的硬件系统,包括核心处理模块、指纹传感器模块、输出控制模块、人机交互模块、电源管理模块等。同时,还设计了各硬件模块的驱动程序,为应用程序提供控制接口。在电源管理模块部分,采用了高转换效率的DC/DC开关电源芯片,并第一次在指纹识别系统中采用了两路电源自动切换的电路,增强了系统的实用性。2.指纹匹配算法对整个指纹算法的影响较大,针对原有匹配算法的准确性不够高的特点,本文改进了原有的指纹匹配算法。考虑了以往算法中未考虑进去的一些特征信息,使得在同等信息量条件下,可以获取更多的特征点信息,从而提高匹配算法的精确度。这是首次将新的特征信息用于匹配算法中。通过实验发现,新算法精确度和鲁棒性更好。3.完成了系统应用程序设计。在使用DSP/BIOS实时操作系统的基础上设计了各系统任务,通过调用驱动程序控制和协调各硬件模块,实现了自动指纹识别,密码识别以及对电子锁的控制等功能。通过对系统程序的优化处理,使得该系统效率得到了极大的提高。最终,本系统实现了指纹注册、匹配以及开锁等功能,各功能模块工作稳定。同时,模块化的软硬件设计使本系统便于进行二次开发,快速应用于各种场合。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 生物识别技术
  • 1.3 指纹识别技术
  • 1.3.1 指纹识别技术的现状
  • 1.3.2 指纹识别技术的前景
  • 1.4 论文工作简介及章节安排
  • 第二章 嵌入式自动指纹识别系统
  • 2.1 指纹识别的基本原理
  • 2.1.1 全局特征
  • 2.1.2 局部特征
  • 2.1.3 局部全局特征
  • 2.2 指纹处理基本流程
  • 2.2.1 指纹图像预处理
  • 2.2.2 提取特征点
  • 2.2.3 特征点匹配
  • 2.3 自动指纹识别系统
  • 2.4 嵌入式指纹识别系统
  • 2.5 本章小节
  • 第三章 嵌入式指纹锁系统硬件平台设计
  • 3.1 DSP 处理器
  • 3.1.1 DSP 芯片的特点
  • 3.1.2 DSP 芯片的分类
  • 3.1.3 TMS320C5000 系列DSP
  • 3.2 系统电源管理模块设计
  • 3.2.1 系统电源转换
  • 3.2.2 自动电源切换
  • 3.3 存储器模块设计
  • 3.3.1 片内DARAM
  • 3.3.2 SDRAM 接口设计
  • 3.3.3 FLASH 接口设计
  • 3.3.3.1 FLASH 接口硬件设计
  • 3.3.3.2 FLASH 接口驱动设计
  • 3.4 指纹传感器模块设计
  • 3.4.1 指纹传感器介绍
  • 3.4.1.1 光学传感器工作原理
  • 3.4.1.2 硅晶体传感器工作原理
  • 3.4.1.3 超声波传感器工作原理
  • 3.4.2 FPS200 指纹传感器介绍
  • 3.4.3 指纹传感器硬件接口设计
  • 3.4.4 指纹传感器硬件驱动设计
  • 3.5 人机交互模块设计
  • 3.5.1 I2C 串行总线协议原理
  • 3.5.2 键盘及LED 驱动器硬件接口设计
  • 3.5.3 键盘及LED 驱动设计
  • 3.6 电子锁控制模块设计
  • 3.7 UART 接口模块设计
  • 3.8 本章小结
  • 第四章 指纹匹配算法的研究
  • 4.1 点模式匹配算法介绍
  • 4.2 基于极坐标的指纹匹配算法介绍
  • 4.3 基于脊线追踪的指纹匹配算法研究
  • 4.3.1 算法原理
  • 4.3.2 脊线追踪方法
  • 4.3.3 提取特征点信息
  • 4.3.4 特征点匹配算法
  • 4.3.4.1 寻找参考点
  • 4.3.4.2 极坐标转换
  • 4.3.4.3 特征点匹配
  • 4.4 实验结果
  • 4.5 本章小结
  • 第五章 系统应用程序设计
  • 5.1 CCS 集成开发环境
  • 5.2 嵌入式DSP/BIOS 实时操作系统
  • 5.2.1 嵌入式实时操作系统特点与分类
  • 5.2.2 常用嵌入式实时操作系统介绍
  • 5.2.3 DSP/BIOS 主要功能模块介绍
  • 5.2.3.1 任务管理
  • 5.2.3.2 任务间通信
  • 5.2.3.3 中断管理
  • 5.3 嵌入式操作系统多任务设计
  • 5.3.1 需求分析
  • 5.3.2 分解任务
  • 5.3.3 任务间的通信方式
  • 5.3.4 各个任务的具体实现
  • 5.3.4.1 键值解析
  • 5.3.4.2 指纹注册
  • 5.3.4.3 指纹匹配
  • 5.3.4.4 密码注册
  • 5.3.4.5 密码匹配
  • 5.3.4.6 结果处理
  • 5.4 系统程序优化
  • 5.4.1 标准程序优化
  • 5.4.2 基于硬件特性的优化
  • 5.5 系统引导和初始化
  • 5.6 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 本文工作总结
  • 6.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录：印制板实物图片
  • 硕士研究生期间取得的研究成果

    • 相关论文文献

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