单片机应用系统设计第五章

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众所周知，指纹是人体生物特征之一， 众所周知，指纹是人体生物特征之一， 具有惟一性、稳定性、不可复制、 具有惟一性、稳定性、不可复制、不可移植和 不可仿造的特点[1-3]，指纹识别技术已经取 不可仿造的特点 ， 得重大突破，如能在银行储蓄系统BSS中使用 得重大突破，如能在银行储蓄系统 中使用 该技术，可使每个储户的密码都具有与生俱来、 该技术，可使每个储户的密码都具有与生俱来、 终身不变的特点，从而确保银行储蓄系统BSS 终身不变的特点，从而确保银行储蓄系统 的安全。因此本文针对这类情况， 的安全。因此本文针对这类情况，研制了计算 机自动指纹识别技术的银行网络登陆系统。 机自动指纹识别技术的银行网络登陆系统。
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图2 指纹识别机的硬件组成框图
中央监控单元由单片机AT89C51担任，负责协调其他各 担任， 中央监控单元由单片机 担任 单元的工作和与主机通信；指纹采集单元由FDA01模块担任 单元的工作和与主机通信；指纹采集单元由 模块担任 [7,8]，负责指纹原始图像的采集、存储和比对；人机交互单 ，负责指纹原始图像的采集、存储和比对； 元由字符点阵式液晶显示器、蜂鸣器、 键小键盘组成 键小键盘组成； 元由字符点阵式液晶显示器、蜂鸣器、16键小键盘组成；串 行通信单元由RS232、RS485接口电路组成，完成单片机与 接口电路组成， 行通信单元由 、 接口电路组成 FDA01的通信和单片机与系统主机的通信。由于 的通信和单片机与系统主机的通信。 的通信和单片机与系统主机的通信 由于AT89C51单 单 片机的I/O口有限 为了充分利用其端口， 口有限， 片机的 口有限，为了充分利用其端口，AT89C51与 与 FDA01模块、LCD显示器的数据传输均采用串行通信方式。 模块、 显示器的数据传输均采用串行通信方式。 模块 显示器的数据传输均采用串行通信方式 AT89C51的P31/TXD和P30/RXD引脚通过 引脚通过CMOS模拟开关 的 和 引脚通过 模拟开关 CD4053切换，分别与 切换， 接口芯片ICL232和RS485接口 切换 分别与RS232接口芯片 接口芯片 和 接口 芯片MAX1487相连。ICL232再与 相连。 再与FDA01的RS232接口相连。 接口相连。 芯片 相连 再与 的 接口相连 AT89C51的P13 引脚与串并转换移位寄存器 引脚与串并转换移位寄存器74HC164的B端 的 的 端 相连，作为串行数据驱动口； 引脚与74HC164 的CL K 相连，作为串行数据驱动口；P14引脚与 引脚与 端相连； 引脚直接控制LCD芯片的 端和 端； 芯片的RS端和 端相连；P11、P12引脚直接控制 、 引脚直接控制 芯片的 端和E端 74HC164 的并行数据端 的并行数据端QA 2QH再与 再与LCD芯片的 芯片的D72-D0相 再与 芯片的 相 连。
关键词：指纹识别；识别技术； 关键词：指纹识别；识别技术；AT89C51
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AbstraБайду номын сангаасt
Using strictness and top end characteristic of biology recognition technology which makes up the instability and the unreliability of password , one kind of network landing system based on computer automatic fingerprint recognition technology is designed, and the machine hardware electric circuit realization as well as the software design which is responsible for the fingerprint image gathering, memory and matching, also caring on bi-directional data exchange with the main engine is presented, in addition, the system realization integrating VB Active with SQL, this system is applied in some bank with reliability, the practice proved it well meets the actual needs. Key words: Fingerprint Identification; Identification Technology; AT89C51
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第五章 基于指纹识别技术的银行 储蓄网络认证系统
5.1 引言 5.2 指纹识别的基本原理 5.3 指纹识别机硬件设计 5.4 指纹识别机软件设计 5.5 系统软件实现 5.6 系统功能 5.7 结束语
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摘要
利用指纹这一生物识别技术的严密性和尖端性来 弥补利用密码控制的不稳定性和不安全性， 弥补利用密码控制的不稳定性和不安全性，本文设计 出一种计算机自动指纹识别技术的银行网络登陆系统， 出一种计算机自动指纹识别技术的银行网络登陆系统， 介绍了负责指纹图像的采集、存储和匹配， 介绍了负责指纹图像的采集、存储和匹配，且与系统 主机进行双向数据交换等工作的指纹识别机的硬件电 路实现以及软件设计，采用ActiveX控件与 控件与SQL数据 路实现以及软件设计， 采用 控件与 数据 库管理结合的关键技术实现系统软件， 库管理结合的关键技术实现系统软件，该系统已经在 某银行中可靠的应用， 某银行中可靠的应用，实践证明它已很好的满足实际 的需要。 的需要。
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5.3 指纹识别机硬件设计
指纹识别机是一台典型的微处理机系统， 指纹识别机是一台典型的微处理机系统，负 责指纹图像的采集、存储和匹配， 责指纹图像的采集、存储和匹配，且与系统主机 进行双向数据交换等工作。 进行双向数据交换等工作。其硬件由中央监控单 指纹采集单元、人机交互单元、 元、指纹采集单元、人机交互单元、串行通信单 元组成。硬件组成框图如图2所示 所示。 元组成。硬件组成框图如图 所示。
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5.2 指纹识别的基本原理
指纹有两类特征： 总体特征和局部特征。 指纹有两类特征 ： 总体特征和局部特征 。 其中总体特 征是指那些用人眼直接就可以观察到的特征，包括： 征是指那些用人眼直接就可以观察到的特征，包括： 纹 模式区、核心点、三角点，以及纹数。 型、 模式区、 核心点、 三角点 ， 以及纹数。 而局部特征 是指指纹上的节点的特征， 是指指纹上的节点的特征，这些具有某种特征的节点称 为特征点。两枚指纹经常会具有相同的总体特征， 为特征点。 两枚指纹经常会具有相同的总体特征， 但它 们的局部特征即特征点，却不可能完全相同。 们的局部特征即特征点，却不可能完全相同。指纹纹路 并不是连续的、平滑笔直的，而是经常出现中断、 并不是连续的 、 平滑笔直的， 而是经常出现中断、 分叉 或打折。这些断点、分叉点和转折点就称为特征点。 或打折 。这些断点、 分叉点和转折点就称为特征点。 就 是这些特征点提供了指纹惟一性的确认信息[4]。 是这些特征点提供了指纹惟一性的确认信息 。
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5.2.2 指纹特征值提取
为了确保指纹特征数据的准确性， 为了确保指纹特征数据的准确性 ， 在设计 的系统中， 的系统中 ， 将对每个人采取同一指纹五次输入 提取特征。 提取特征 。 对五次提取出的指纹图像特征进行 对比， 对比 ， 抽取出其重要且易读的指纹特征存放于 特征数据库中，以供比对。 特征数据库中，以供比对。
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5.2.1 指纹图像预处理
指纹的预处理一般包括四个过程：灰度滤波过程、 指纹的预处理一般包括四个过程：灰度滤波过程、二值化 过程、二值去噪过程和细化过程（ 过程、二值去噪过程和细化过程（滤除噪声即为灰度滤波 和二值去噪） 这四个过程是非常重要的， 和二值去噪）。这四个过程是非常重要的，因为预处理的 目的是改善输入指纹图像的质量， 目的是改善输入指纹图像的质量，以提高特征提取的准确 性。指纹特征提取就是统计预处理后的指纹的末梢点数目 和分叉点数目，记录其特征信息结构供以后比对[5]。 和分叉点数目，记录其特征信息结构供以后比对 。
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在考虑局部特征的情况下，一般认为， 在考虑局部特征的情况下，一般认为， 只要比对13个特点重合 个特点重合， 只要比对 个特点重合，就可以确认为是同 一个指纹。理论上讲， 一个指纹。理论上讲，任何两枚纹都是不一样 一般将拒识率控制在千分之一以内， 的。一般将拒识率控制在千分之一以内，将识 率控制在百万分之一以内即可。 率控制在百万分之一以内即可。 指纹识别其实是比较复杂的,实际上指纹 指纹识别其实是比较复杂的 实际上指纹 识别技术并不直接存储指纹图像， 识别技术并不直接存储指纹图像，指纹识别最 终都归结为在指纹图像上提取指纹特征并比对 指纹的特征。其基本的识别原理如图1所示 所示。 指纹的特征。其基本的识别原理如图 所示。
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5.2.3 指纹比对算法
针对指纹匹配问题, 针对指纹匹配问题 利用指纹图的结构信息进行 初匹配,然后在此基础上采用遗传算法与补偿算法来 初匹配 然后在此基础上采用遗传算法与补偿算法来 匹配指纹图[6]。该算法不仅可以识别指纹图旋转、 匹配指纹图 。该算法不仅可以识别指纹图旋转、 平移参数，而且有较强的抵抗噪声和变形的能力。 平移参数 ， 而且有较强的抵抗噪声和变形的能力 。 该算法也不依赖指纹图的中心区域,可识别残缺指纹 可识别残缺指纹。 该算法也不依赖指纹图的中心区域 可识别残缺指纹。 达到了比对的精确性。 达到了比对的精确性。
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5.1 引言
随着科学技术的发展，信息技术已经融入国民经济的各个方面， 随着科学技术的发展 ， 信息技术已经融入国民经济的各个方面 ， 在金融机 银行的计算机网络系统中更是飞速发展。但因为技术或人为的缺陷， 构、银行的计算机网络系统中更是飞速发展。但因为技术或人为的缺陷，银行 安全管理和防范措施上往往存在不少漏洞，不时有相关的犯罪事件发生， 安全管理和防范措施上往往存在不少漏洞，不时有相关的犯罪事件发生，其中 利用计算机网络进行作案更是引起金融界的高度重视。 利用计算机网络进行作案更是引起金融界的高度重视。各金融单位采取了许多 措施，如进行网络加密，在中心机房安装防火墙，内部完善规章制度等。但是， 措施，如进行网络加密，在中心机房安装防火墙，内部完善规章制度等。但是， 仍存在着不安全的因素： 仍存在着不安全的因素： 首先，由于联机密码是由一串六位数字组成， 首先，由于联机密码是由一串六位数字组成，客户在使用有诸多的不便以及不 安全因素； 安全因素； 其次，由于频繁更换密码，客户容易记错或忘记自己的联机密码； 其次，由于频繁更换密码，客户容易记错或忘记自己的联机密码； 另外，只要作案人留意别人密码的输入操作，很容易掌握别人的联机密码。 另外，只要作案人留意别人密码的输入操作，很容易掌握别人的联机密码。 同时，银行操作员在业务处理中也存在着以下缺陷： 同时，银行操作员在业务处理中也存在着以下缺陷：(1) 联机密码不能锁定操 作者的身份； 很难发现非法操作。因此， 作者的身份；(2) 很难发现非法操作。因此，寻求更为安全网络安全系统已成 为急需解决的问题。 为急需解决的问题。