【强烈推荐】智能指纹摇控器设计毕业论文设计(4)

指纹识别模块价格迥异的根本原因。 在本系统中，指纹识别是用户身份识别的主要途径，选择何种指纹识别模块，直接影响着本系统的综合性能，——特别是系统的安全性能。

考虑之后，我们选择了基于生物电感晶片录入技术的活体指纹识别， 由杭州中正公司推出的 SM-2B 指纹识别模块。选择这种模块至少有以下优 点：基于生物电感的晶片录入技术已经比较成熟，灵敏度高，识别效果好， 而且指纹识别速度快；基于活体指纹识别技术，拥有更高的识别效果和安 全特性；此指纹识别模块的默认认假率只有 0.01%，拒真率只有 1%，而且 认假率和拒真率宽范围内可调。 2.2.2.2 通信方式的选择

要更好的实现遥控的功能，选择哪种无线通信方式显的至关重要。综 合比较了红外线通信、无线电通信、蓝牙通信等几种方案，结合本系统的 应用特点，我们最终优选了红外通信作为本系统的无线通信方式。

之所以优选了红外通信方式，可以从以下几个方面谈：

① 通信速率上，红外通信有其自身的优势。早在IrDA 协会成立的第二年，IrDA1.0 协议就已在串口上实现了最高速率达 115.2kbps的红外通信速率；随后的 IrDA1.1 版协议，就能够实现 4Mbps 的通信速率；而依照最新发布的 IrDA1.4 协议，则可以实现高达16Mbps的红外通信。蓝牙技术，描述了传输速率达1Mbps 的通信方案；通用无线电通信通信速率往往较低。

② 可靠性上，红外通信有着得天独厚的长处。蓝牙通信因为采用了跳 频技术，并采用了复杂的协议作保障，因而传输的可靠性比较高。但是， 蓝牙通信归根结底仍是一种无线电通信，在苛刻的环境内，仍可能受到电 磁干扰。

③ 安全性上，红外通信也占据了有利的优势。红外通信以防窃听著称，只在理论上存在窃听的可能。蓝牙技术设计成：在有效的范围内，任何运行中蓝牙产品均可以自动实现相互之间的连接。通用无线电通信是一种广泛采用的技术。鉴于此，采用红外通信有利于增强系统的安全性。

④ 在通信的有效距离上：红外通信最短，大都在 10m 的范围之内，——利用专门的装置进行大功率的发射的情况下，也可以实现近 200m 的直线 无线通信，但实现相当困难；蓝牙通信次之，通常可以实现几十米之内的 有效通信距离，并且中间可以有障碍物，——在功率适当加大的情况下，可以实现100m~200m 的有效通信距离；通用无线电通信距离较远，通信的有效距离随发射功率与通信频率改变。本系统中，红外通信已经能够满足系统通信距离的需求。

⑤ 功耗上，红外通信最低。用于红外通信的红外发光管，工作功率大都不到 0.2W；而蓝牙通信的需求功率普遍要高于这个值；通用无线电功率 要求大多较高。

⑥ 体积上，红外通信只需要两个发光二极管大小的发射管与接收管，辅助简单的电路即可。 2.2.2.3 MCU 的选型

在嵌入式设计中，首先应该确定是应该选择哪种MCU.采用不同的MCU，将决定着开发环境和开发工具、以及开发平台的异同。同时,MCU往往也直接或间接的影响着系统的设计结构与模式。因此，MCU的选型与 确定在嵌入式开发中具有举足轻重的地位。

在嵌入式系统设计倍受关注的今天，已经有很多嵌入式微处理器可供 选择。其中有：最流行、最普遍的 8 位单片机（如 MCS-51 系列），功能强大的 Power PC嵌入式微处理器，综合性能突出的AVR 系列嵌入式微控

制器，性能稳定可靠的68HC0X 系列嵌入式微控制器，以及 PIC 系列嵌入式控制器，TMS320C20005000 系列数字信号处理器；16 位MCS-96 系列嵌入式微控制器，16位68HC16系列嵌入式微控制器；功能卓越的32位386EX系列嵌入式微处理器，电源效率高、功能强、应用越来越广泛的 32位 ARM 系列嵌入式微处理器等。究竟选择哪种嵌入式 MCU，并不是没有考究的。

要选择一款合适的嵌入式 MCU 往往从以下几个方面来综合考虑：首先，选嵌入式MCU的位数，通常位数高低的选择一般根据 MCU 所需要处理数据的速度和数据量的大小决定；其次选嵌入式 MCU 的技术支持，是否有便于设计和调试的集成开发环境，是不是有比较好的调试方法及调试工具；再者选嵌入式 MCU 的集成外设，能否最大限度的减少周围接口电路的复杂性；此外，还应该注意选 MCU 的生命力与以后的发展空间等。

综合考虑之后，由于我们的红外数据对传输速度的数据量的要求都不是太高所以决定选择基于 MCS－51 系列结构的嵌入式 MCU。

MCS51系列单片机指令是面向硬件的代码效率高，运行速度快，综合性能强；Intel公司自1976年推出8位单片机之后，至今不过20多年的时间，他们的产品就遍及世界各地，销售居各复单片机生产公司之首。它们取处这样的成果是因为它们始终坚持超大规模集成电路工艺技术与用户的需求紧密结合在一起，也就是随着集成电路工艺的发展，不断革新自己的产品，使其集成度更高、性能更优异，同时又根据用户需求研制各种高性能的产品。例如MCS-51系列中80528032是分别把80518031的片内RAM和ROM增大一倍，同时把16位计数器增为3个，这些改进型产品一方面是根据当时集成电路的工艺水平，但主要还是采纳用户反馈的信息加以研制的。使芯片集成各种富有特色、性能突出的外设，提高系统的综合性能，从而普遍具有较高的性能价格比；MCS-51 提供开放的设计平台，这样，其他公司或个人可以根据 MCS-51的特点设计出各种 MCS-51 的支持系

统，——这包括各种开发环境，调试、测试工具，实用文档等；此外，基于MCS-51体系结构的嵌入式微处理器普遍具有较低的价格和高性能。

在基于 MCS-51 体系结构的嵌入式 MCU 中，我们优选了Atmal的8位Flash AT89系列的AT89C2051嵌入式微处理器。这款嵌入式微处理器在国内拥有较好的技术支持。

AT89C2051(图2.2.4)是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory），高性能CMOS8位微处理器，而且只有20只引脚，体积小，便于使用和携带。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位MCU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

图2.2.4 AT89C2051

2.2.3 设计方案的比较与确定

通过比较，我们优选了如图 2.2.5 的方案：

(e)

(f)

图2.2.5 方案三 (e) 发射模块 (f) 接收模块

在本指纹遥控器设计方案中：采用基于生物电感的活体指纹识别模块，利用基于 MCS-51 体系结构的嵌入式微处理器，综合嵌入式设计技术，通过红 外通信的方式，实现对保险柜控制器的控制。并以此实现系统的高性能,小体积，与低功耗。 2.2.4 本设计方案的特点

之所以选择本方案，是因为采用这种方案设计出来的指纹遥控器，将具有非常突出的特性：

可靠性高。由于采用嵌入式设计，并采用红外通信作为系统的无线通信方式，使得系统具有极高的安全特性的同时，也具有极强的可靠性。

安全性好。由于采用了基于活体指纹识别技术的指纹模块，使得系统具有更高的安全特性；这是采用干指纹所不能比拟的。此外，采用红外通

信作为无线通信方式，使得系统的安全性能得到加强。

功耗低。采用基于电源效率高的MCS51 体系结构的微控制器，将使系统具有超低的功耗成为可能。

人机界面友好。由于普遍采用了基于表贴的芯片，并结合了嵌入式设计的特点，使得本系统具有小巧的体积与人性化的用户接口。 2.3 方案的综合论证 2.3.1 市场分析

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