指纹锁研究性学习报告

2017级 高二（8）班  组长：姚博文

现代社会越来越需要精准的鉴别手段，常用的口令、密码、身份证因其与人身份具有可分离性，容易假冒、伪造、盗用、破译，已经不能完全满足社会经济活动和安全防范的需要。指纹的复杂度足以提供用于鉴别的特征，利用指纹作为鉴别手段开发制作的指纹锁，具有很强的稳定性和独特性。指纹锁可以根据需要进行不同指纹的登记、删除，指纹锁采集头可以更加小型化，价格可以更加低廉，与传统机械锁相比，成本更加经济，管理更加方便，使用更加安全。高二、八班指纹锁研究性学习小组关于指纹锁的研究性学习报告如下。

一、指纹锁构成

    指纹锁构成包括指纹锁系统部分和机械装置部分。系统主要包括单片机主控模块、指纹识别模块、外部储存模块、液晶显示模块、4×4键盘输入口；机械装置主要包括骨架、齿轮等。

（一）单片机主控模块：作为系统的核心反应器，实现与外部设备数据采集、交换以及控制的操作。

（二）指纹识别模块：采集和录入用户指纹信息。

（三）外部储存模块：实现对管理员密码以及录入的指纹信息掉电情况下的保存，实现用户掉电情况下信息不丢失。

（四）液晶显示模块：显示各个操作步骤，实现对用户的文字提示和引导。

（五）4×4键盘输入口：用于后台信息的管控，包括指纹信息的采集、删除、管理员密码的修改以及备用情况下的开锁等操作。

二、指纹锁工作原理

（一）触控电路

1、指纹触控模块：核心部件为指纹传感器，如微型摄像机，能够精准捕捉到指纹特征信息，并将图像储存于数据库中。

2、矩阵按键模块：其原理是构造一个横纵坐标均有4个单位长度的坐标系，用坐标的交点定位你所按下按钮的位置。每个按键有4个接口，我们把每行的4个按键“a”接口串联分别接到4个不同引脚上，再把每列4个按键“d”接口串联分别接到另4个不同引脚上。按下按钮，会引起与之相连的导线的电流变化，进而引起与之相连的引脚的电平变化，系统通过检测电平变化的引脚反向推知导线交点，判断你按下那个按钮，从而执行相应功能。

（二）三极管电路

三极管电路相当于一个开关，待机状态下I=0，电路不通。当输入正确密码或检测到正确指纹时，主机识别后会传给16引脚一个特定电信号，接受到此电流后再经三极管放大后传到工作电路，表现为二极管接通--灯亮；线圈通电，吸合磁铁闭合，电磁继电器输出端牵动外端机械部件工作。

（三）单片机电路（最小单片机系统）

单片机--主机（相当于大脑）、晶振--选频稳频（共振）、复位（其原理为电容的充放电）

（四）机械部分

利用齿轮传动原理，同轴转角相等，相接转动线相等。

三、指纹锁模型制作工具材料

系统部分：9*15万用板（J2601A）；指纹传感器(J1105B);40脚IC座（HO202A）；Stc89c51单片机；8脚IC座（HO202H）；24c02芯片（H0113D）；12864有字库液晶（J1303A）;20p插针+6p插针；20p单排母座（H0204G）；按键*17（H0203G）;103蓝白电位器（H0205G）；2.2k电阻（H0201D）;3p接线端子（H0205M）；1k电阻（H0209D）；10uf电容（H0203H）；10k电阻（H0201C）；30pf瓷片电容*2（H0203C）；10欧姆电阻（H0201M）；11.0592m晶振（H0207B）；9012三极管（H0203B）；5MM红色LED（H0202L）

；5v松乐继电器（H0205K）；自锁开关（H0203F）；DC电源插口（H0211D）

    机械部分：微型电锯、热熔胶枪、用完的笔芯、雪糕棍、改正带上的齿轮

四、指纹锁模型制作

（一）热熔胶将雪糕棍粘合做成支架；

（二）笔芯嵌在支架上做齿轮轴；

（三）计算好位置和角度安装齿轮；

（四）对齿轮进行加固；

（五）将系统部分安装到支架上。

五、指纹锁实际测试

（一）打开开关，输入指令。液晶屏显示“没有搜索到指纹”，表示该设备没有储存指纹信息。

（二）按下复位键（A），输入6为数字密码（本设备的默认密码为000000）。按下按键（B），可删除输入的数字，按下按键（D），确认输入的数字。

（三）进入管理员模式后，按“1”（增加指纹），将手指按上去，屏幕显示“指纹采集成功”，编号为000，按复位键，退出管理员模式。将刚刚录入指纹的手指按上去，此时继电器吸合，然后红灯亮起。

（四）在管理员模式当中，按下按键“2”，可删除指定指纹，将该指纹号输入，按确认键删除；按下按键“3”，可进行备用情况下手动开锁；按下按键“4”，可进行管理员密码修改。

六、指纹锁研究性学习结论

本报告主要介绍了基于单片机的指纹识别系统的设计，使用的单片机、指纹模块来实现指纹识别，并且利用液晶来显示，辅助的硬件有按键可以准确的发送录入及识别信号，继电器及小灯用来提示是否已经完成指令；介绍了指纹识别的工作原理，并根据工作原理设计了基于单片机的指纹识别系统的各部分硬件电路。本设计可以完成指纹的录入，并且在录入的基础上可以准确识别出相应的指纹ID,可以在门、箱、柜上开锁使用。以上即为本设计的主要内容，指纹模块还有很多东西待开发，为了使人们生活更加便利，本设计还需创新完善。

赤峰二中2017级8班指纹锁研究性学习小组

2019年5月2日