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基于指紋識(shí)別的汽車防盜系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著汽車市場(chǎng)的飛速發(fā)展和人們生活水平的提高，越來(lái)越來(lái)多的汽車進(jìn)入普通家庭。汽車防盜就顯得尤為重要，成為一個(gè)亟待解決的重要的社會(huì)問(wèn)題。目前市場(chǎng)上銷售的汽車防盜報(bào)警器多為加裝式汽車防盜器和采用電子密碼鑰匙的汽車防盜器。加裝式汽車防盜器主要采用串接式的線路，對(duì)于精通汽車電路的盜賊來(lái)說(shuō)，用跨接的方法可很輕松地避開(kāi)防盜電路，防盜系統(tǒng)如同虛設(shè)。對(duì)于采用電子密碼鑰匙的汽車防盜器，盜賊一般通過(guò)偷取鑰匙，并利用遙控器快速尋車并實(shí)施盜竊。這說(shuō)明現(xiàn)有的汽車防盜裝置的防盜手段并不可靠。而采用指紋識(shí)別模塊驗(yàn)證車主身份并輔助多種報(bào)警措施來(lái)完成汽車防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)，能夠在不改變汽車整體電路的情況下盡可能地保障汽車的安全。指紋識(shí)別是生物特征識(shí)別的一種，它利用指紋特征的惟一性和終身不變性對(duì)個(gè)人身份進(jìn)行認(rèn)證，具有極高的安全性和易用性。本文將指紋識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于汽車防盜系統(tǒng)中，并結(jié)合GSM無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警，有效地保障了汽車的安全。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理
該汽車防盜器主要由MCU、指紋識(shí)別模塊、無(wú)線通信模塊、LCD顯示屏、語(yǔ)音電路、電子密碼鑰匙接口電路、鍵盤、控制電路和電源電路等組成。MCU選用意法半導(dǎo)體公司推出的基于低功耗的嵌入式ARM CortexTM—M3內(nèi)核的增強(qiáng)型32位芯片STM32F10 3VC，它的工作電壓為2．0～3．6 V，本設(shè)計(jì)采用3．3 V，其最高工作頻率可達(dá)到72 MHz，具有多達(dá)80個(gè)快速I／O端口，所有I／O口可以映像到16個(gè)外部中斷，幾乎所有端口均可容忍5 V信號(hào)。片內(nèi)具有256 KB的FLASH，2個(gè)I2C接口，2個(gè)SPI接口，3個(gè)USART接口，3個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá)4個(gè)用于輸入捕獲／輸出比較／PWM或脈沖計(jì)數(shù)的通道和增量編碼器輸入，2個(gè)看門狗定時(shí)器(獨(dú)立的和窗口型的)等。圖l中“KEY—ON”為汽車鑰匙位置，取自鑰匙開(kāi)關(guān)，經(jīng)光電耦合后送入STM32F103VC的PE10。無(wú)線通信模塊和指紋識(shí)別模塊分別經(jīng)RS 232收發(fā)器MAX3232接STlM32F103VC的USART1和USART2；密碼鑰匙由U盤實(shí)現(xiàn)，USB接口連接STM32F103VC的SPI1；語(yǔ)音電路接STM32F103VC的SPI2；4×4鍵盤與PE0～PE7連接，液晶顯示數(shù)據(jù)由PD0～PD7提供。
主要工作原理如下：車主停車熄火后，防盜器進(jìn)入鎖定狀態(tài)。此時(shí)如果汽車鑰匙不在ON位，就不能進(jìn)行指紋識(shí)別；只有當(dāng)汽車鑰匙在ON位，才可用指紋識(shí)別解鎖防盜器并自動(dòng)點(diǎn)火。在鎖定狀態(tài)下，汽車的油路、電路等被切斷，汽車鑰匙無(wú)法點(diǎn)火；如果強(qiáng)行剪斷指紋采集模塊和控制盒的連線，或者不識(shí)別指紋而強(qiáng)行用汽車鑰匙點(diǎn)火，汽車會(huì)通過(guò)鳴號(hào)、閃燈和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)報(bào)警。在鎖定狀態(tài)插入密碼鑰匙可進(jìn)入解鎖狀態(tài)，并可根據(jù)LCD和語(yǔ)音提示通過(guò)小鍵盤進(jìn)行指紋注冊(cè)／刪除、手機(jī)號(hào)碼設(shè)置和應(yīng)急點(diǎn)火等操作。

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 指紋識(shí)別門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    現(xiàn)代社會(huì)高速發(fā)展，很多場(chǎng)合需要身份確認(rèn)，傳統(tǒng)的身份識(shí)別技術(shù)已經(jīng)不能滿足社會(huì)要求。人的身體特征具有不可復(fù)制性，因此人們開(kāi)始研究生物識(shí)別技術(shù)，而指紋具有唯一性、終生不變性、難于偽造等特點(diǎn)，安全性高，因而得到了廣泛應(yīng)用。在一些機(jī)要部門，如銀行、賓館、機(jī)房等一般都安裝有門禁系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)是為保障人們生活、工作及財(cái)產(chǎn)安全， 對(duì)重要通道的出入口進(jìn)行管理與控制的系統(tǒng)，基于指紋識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)是一項(xiàng)高科技安全設(shè)施，提高了系統(tǒng)的安全性。作為一種嵌入式系統(tǒng)處理器，具有高性能、低功耗、低成本等特點(diǎn)，因而在工業(yè)控制領(lǐng)域、成像和安全產(chǎn)品方面得到了廣泛應(yīng)用。
    指紋識(shí)別技術(shù)通過(guò)分析指紋的局部特征，從中抽取詳盡的特征點(diǎn)，從而可靠地確認(rèn)個(gè)人身份。指紋識(shí)別技術(shù)主要涉及四個(gè)功能：讀取指紋圖象、提取特征、保存數(shù)據(jù)和比對(duì)。首先從獲取的指紋圖像上找到“特征點(diǎn)”，然后根據(jù)特征點(diǎn)的特性建立用戶活體指紋的指紋特征數(shù)據(jù)(一種單向的轉(zhuǎn)換，可以從指紋圖像轉(zhuǎn)換成特征數(shù)據(jù)但不能從特征數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為指紋圖像)。由于兩枚不同的指紋不會(huì)產(chǎn)生相同的特征數(shù)據(jù)，所以通過(guò)對(duì)所采集到的指紋圖像的特征數(shù)據(jù)和存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中的指紋特征數(shù)據(jù)進(jìn)行模式匹配，從而計(jì)算出它們的相似程度，最終得到兩個(gè)指紋的匹配結(jié)果，根據(jù)匹配結(jié)果來(lái)鑒別用戶身份。
    光學(xué)取像有著悠久的歷史，它可以追溯到上世紀(jì)70年代，依據(jù)的是光的全反射原理�，F(xiàn)在一般采用光學(xué)指紋傳感器來(lái)采集指紋，取得指紋具有圖像清晰、功耗低、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。本系統(tǒng)采用的是TFS—D0303光學(xué)指紋傳感器。
    指紋識(shí)別算法的有效性直接影響著指紋識(shí)別的精確度和指紋識(shí)別門禁系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，對(duì)整個(gè)門禁的安全性和可靠性起著決定性的作用。指紋識(shí)別算法的處理過(guò)程主要包括：圖像處理、紋路細(xì)化、特征提取和特征匹配等。
預(yù)處理在指紋識(shí)別中是不可缺少的步驟。其目的是去除圖像獲取時(shí)所引入的噪聲，消除低質(zhì)量圖像的影響，以便后續(xù)環(huán)節(jié)能夠正確地進(jìn)行特征提取和分類識(shí)別。預(yù)處理過(guò)程主要包括圖像分割、平滑、圖像增強(qiáng)、二值化和細(xì)化等步驟，每經(jīng)過(guò)一個(gè)步驟都可以改善圖像的質(zhì)量，有利于后面的工作。
指紋識(shí)別門禁系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)有豐富的接口，在門禁、監(jiān)控等領(lǐng)域正發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，面向可集成、可移植的特定嵌入式系統(tǒng)越來(lái)越多地出現(xiàn)在工程應(yīng)用領(lǐng)域。本文實(shí)現(xiàn)的指紋識(shí)別門禁系統(tǒng)具有輕便、易安裝、成本低的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的發(fā)展前景。