基于ARM的指纹识别门禁系统设计-图文.

课程设计任务书学生姓名：廖念强专业班：06自动化讲师：谢川工作单位：重庆工商大学纪信学院基于ARM的指纹识别门禁系统的设计已知技术参数和设计要求：1.硬件主要选用基于Xscale内核的PXA255处理器；2.传感器为互补金属氧化物半导体图像传感器；美国豪公司。3.设计系统的硬件和软件；4.硬件包括指纹识别模块、数据处理模块等。5.该软件包括系统初始化、指纹处理和识别以及电控锁控制。6.每组最多5人完成这项任务。需要完成的主要任务是：(包括课程设计的工作量及其技术要求，以及具体要求如手工编写等)。)1.完成元器件选择，设计硬件电路并提供保护电路图；2.设计中给出的最小系统的电路图扩展了相应的电路，最终形成一个完整的电路图，并按要求完成所有的源代码。3.每个小组成员完成了不少于3000字的不同内容的课程设计报告。4.科目索引基于学生的实际情况。难度适中。通过努力学习，学生们可以完成任务并获得一些东西。时间表：2009-2010学年第一学期17-18周讲师签名：YY教研室主任签字：月、年重庆工商大学课程设计成绩评价表学院：纪信学院班：06自动化二班学生姓名：廖念强学生编号。2006003921项目得分优秀的(100x90好的(90x80中等(80x70及格(70x60失败(x60得分参考标准参考标准参考标准参考标准参考标准学习态度15学习态度认真，科学作风严谨，严格保证设计时间并按任务书规定的进度开展各项工作学习态度比较认真，工作作风比较科学好，能按期顺利完成任务书规定的任务学习态度好，遵守组织纪律，基本保证设计时间，按时完成所有工作学习态度可以接受，能遵守组织纪律，能按期完成任务粗心的学习、松懈的纪律和松散的工作作风不能保证设计的时间和进度。技术水平和实践能力25设计合理，理论分析计算正确，实验数据准确，实践能力强，经济分析能力和计算机应用能力强，文献综述能力强，引用合理，调查研究非常合理可信。设计合理，理论分析计算正确，实验数据准确，实践能力强，经济分析能力和计算机应用能力强，文献引用、调查研究合理可信。设计合理，理论分析和计算基本正确，实验数据相对准确，具有一定的实践能力。主要文献的引用和调查相对可靠。设计基本合理，理论分析和计算无大误差，实验数据无大误差。设计不合理，理论分析和计算原则错误，实验数据不可靠，实际操作能力差，文献引用、调查研究存在较大问题。创新10有重大改进或独特见解，具有一定的实用价值。有了很大的改进或新颖的见解，实用性是可以接受的。有一定的改进或新想法有一定的意见旧思想论文(计算、绘图写作质量50结构严谨，逻辑性强，层次清晰，语言准确，书写流畅，完全符合标准化要求，书写工整或电脑打印；这些画非常整洁清晰。结构合理合理，层次分明，语言准确，书写流畅，符合标准化要求，字迹工整或电脑打印。图纸整洁清晰。结构合理，层次相对清晰，文理流畅，基本符合标准化要求，书写相对工整。抽签纪信学院06班自动化二班刘念强2006003921文摘介绍了基于ARM的指纹识别门禁系统的硬件和软件设计。硬件主要是基于英特尔公司Xscale内核的PXA255处理器和豪公司的FPS200图像传感器。软件设计包括系统初始化、指纹处理和识别、电控锁控制部分等。经过实际测试，系统工作稳定可靠，达到了设计目的。关键词 ARM门禁系统指纹识别TCP/IP图像一、门禁系统概述门禁系统(ACCESS CONTROL L System)，也称为门禁系统，是一种管理和控制重要通道的系统，以确保人们的生命、工作和财产安全。随着技术的发展，门禁系统已经从传统的卡门禁系统发展到今天的生物门禁系统。生物识别门禁系统有指纹比对、掌纹比对、语音比对等。其将人类生物特征作为识别条件。这些生理特征具有相同的达到数十亿倍的概率，因此具有不可复制、不可借用、不怕丢失、不需要携带、不可遗忘的特点，具有个体特征的独特性、唯一性和安全性，适用于高度机密场所的安全防护。指纹识别是发展最早、应用最广泛的一种。并逐渐融入网络。二。PXA 255处理器和指纹传感器介绍该系统使用基于Xscale内核的英特尔PXA255处理器。Xscale微体系结构采用ARMV 5TE指令集体系结构兼容指令集(浮点指令集除外，它以ARM内核为中心，并围绕其扩展指令和数据存储器管理(Inst)指令和数据远程RYM模拟单元、指令、数据和微型数据高速缓存、写缓冲区、全缓冲区、挂起缓冲区和分支目标缓冲区、电源管理单元、性能监控单元、调试和JTAG单元、协处理器接口、媒体访问控制协处理器、核心存储总线等。FPS系列CMOS图像传感器芯片是美国豪威尔公司的产品。FPS200是一款高度集成的1/4镜头彩色相机芯片。它支持多种格式，内置的sccb(串行摄像头控制总线)串行控制总线接口提供了一种简单的控制模式。通过该界面，我们可以修改FPS200芯片内部的所有寄存器值，从而完成对FPS200的控制，包括色饱和度的调整、伽玛校正等。该芯片可以达到每秒30帧的传输速率，用户可以根据自己的需要控制图像质量并选择合适的图像质量。此外，FPS200内置640480分辨率镜像阵列、模数转换器，支持外部水平和垂直同步输入格式、数字视频输出和增益控制、黑平衡和白平衡等。其内部框图如图1所示。图1 fps 200内部框图三、系统硬件设计1.结构框图该系统的硬件结构的原理框图如图2所示。该系统主要实现指纹识别、处理、特征模板提取，图2系统硬件结构图结果表明，个人身份识别/注册功能已经完成。它主要由ARM9处理模块、VGA控制模块和结果显示模块组成。2.指纹识别模块指纹识别模块的核心部分是指纹传感器芯片FPS200，它是一种触摸型的CMOS传感器器件，具有1.28厘米、1.50厘米、500dpi分辨率、内置8位模数转换器、微处理器总线和SPI总线三种接口模式。通过改变电容阵列的参数值，可以在一秒钟内扫描多幅指纹图像，并自动选择最佳指纹图像。指纹防盗系统采用传感器的USB模式传感器数据线直接与STR912x芯片扩展端口连接，对指纹传感器进行初始化控制和图像读取。指纹感测电路如图3所示。图3指纹传感电路指纹采集电路的原理图如图4所示。其工作原理是：PXA255处理器通过I2C总线设置FPS200寄存器。系统开启GPIO72(VSYNC中断使能)并检测中断。当GPIO72(电压同步中断到达时，开启GPIO73(HREF中断使能)并关闭其它中断使能。当GPIO73(HREF中断到达时，开启GPIO74(PCLK中断使能，关闭其他中断)。每当GPIO74(PCLK中断)到来时，GPI2Obuffer中的gpio 64 gpio 71数据被收集并存储在imgbuf阵列中。重复这个步骤，直到收获382，240次。通过每320个元素丢弃62个元素来处理Imgbuf，因此获得的数据是320-240大小的灰色指纹图像。图4指纹采集电路示意图3.数据处理模块数据处理模块主要完成指纹识别的全过程，包括指纹图像软化、模式提取、图像增强、二值化、图像滤波、图像细化等。该模块采用单片机TMS320VC5402，分别以闪存和软件无线电作为ARM处理器的程序存储器。TMS320VC5402是一款16位定点DSP，采用改进的哈佛结构，满足远程通信等实时嵌入式系统的需求。为了提高速度，本文对一些核心算法进行了优化。4.全局逻辑控制单元系统中外围设备和数字信号处理器之间的握手信号大部分是由可编程逻辑器件完成的。CPLD电路设计可分为两个模块，DSP寻址空间模块和芯片读写信号模块，其中DSP寻址空间模块根据DSP输出的控制信号和数据空间选择信号分时寻址SRAM和FLASH两个存储体。第四，系统软件设计指纹识别系统的主要程序流程图如图5所示。目标板通电后，整个识别系统初始化，包括DSP系统初始化和目标板上外设初始化，并设置参数。初始化完成后，开始检测指纹传感器上是否有手指，如果有，进行指纹图像的识别和识别，然后对指纹图像进行预处理，在预处理的前端，对识别出的指纹进行质量评估，判断指纹图像的预处理是否需要继续，如果指纹质量较好，继续进行预处理和数据上传；如果图像质量很差，指纹数据将会失效。指纹图像识别从中断程序开始。当指纹传感器上没有手指时，系统将进入省电模式，通过自动检测指纹传感器手指的中断来唤醒系统，并执行一次指纹图像识别、预处理和数据上传。指纹注册号3000。图5软件流程图系统设计完成后，可以脱机工作。12232点阵液晶显示器实时显示时钟和操作状态，并配有15键操作键盘，可独立完成归档和查询功能。系统检查指纹1: n和1: 1的兼容性，并提供RS232/R485和RJ45接口来支持局域网连接。V.结论和经验本设计主要介绍了基于ARM的指纹识别门禁系统的硬件和软件设计。ARM体系结构具有丰富的接口，在访问控制、监控等领域发挥着越来越重要的作用。集成、可扩展和可移植的特定嵌入式系统越来越多地出现在工程领域。随着性价比的提高和软件开发的成熟，ARM将在嵌入式领域得到越来越广泛的应用。考虑到指纹识别的可靠性和速度，门禁系统采用ARM微处理器作为控制器，充分利用其高速计算能力。通过这次课程设计，我真的意识到在未来的学习中，我们应该理论联系实际，将所学的理论知识应用到实践中，尤其是在嵌入式系统的学习中。该程序只能在常规的读写过程中进行改进。这是我在课程设计中最大的收获。附件是：程序代码：/fps200.h# ifndef _ FPS200 _ H _#定义_ FPS200 _ H _#定义ROW_NUM 300#定义COL_NUM 256#定义FPS 200 _ IOCRESET _ IO(FPS 200 _ IOC _ MAGIC#定义FPS_RAH0x00#定义FPS_RAL0x01#定义FPS_CAL0x02#定义FPS_REH0x03#定义FPS_REL0x04#定义FPS_CEL0x05#def#设置FPS _ DCR _当前0x6#定义fps _ ctrl la0x 08#定义fps _ ctrl _ ASM _ arch _ EP 7211 _ ha _ getsub0x 04#定义FPS _ CTRLA _ GETIMG0x02#定义fps _ ctrl la _ getrw0x 01#将fps _ ctrl _ en _ El设置为0x08#定义fps _ ctrl lb0x 09#设置fps _ ctrlb _ mode 0 xc 0#定义fps _ ctrl lb _ rdy0x 20#定义fps _ ctrl lb _ afden0x 08#定义fps _ ctrl lb _ auto cen0x 04#将fps _ ctrlb _ xtalsel设置为0x02#定义fps _ ctrl lb _ enable0x 01#将fps _ ctrlc设置为0x0A#定义FPS_SRA_ASM_ARCH_EP7211_H0x0B#定义FPS_SRA_GETSUB0x04#定义FPS _ SRA _ GETIMG0x02#设置fps _ SRA _ getrw0x 01#定义FPS_PGC0x0C#定义fps _ PGC _值0x 4/0x XB#设置FPS_ICR0x0D#定义FPS _ ICR _ IP1 _上升0x80#定义FPS _ ICR _ IP0 _