基于STM32单片机的电子指纹身份鉴别系统的设计与实现

肖厚祥 王莉 盛宇彪 李澜兴 彭志强 钱燕芝

摘要：该文进行了基于STM32单片机的电子指纹身份鉴别系统的设计。该指纹鉴别系统的硬件由STM32F103开发板、指纹鉴别传感器STK-AS608光学指纹鉴别模块、WIFI模块ATK-ESP8266、2.8寸ALIENTEKTFTLCD模块组成。软件根据系统设计要求分成指纹鉴别模块、信息显示模块、信息发送模块三个模块，实现了指纹从鉴别、信息显示到指纹信息发送的整个过程。该指纹鉴别系统精度较高，轻巧方便，具有一定的应用价值。

关键词：指纹鉴别;WIFI信息发送;液晶显示;STM32

中图分类号：TP39 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）32-0261-03

1概述

随着时代的发展，网络基础设置逐渐完善，网络智能设备慢慢取代传统的设备，社会网络信息化的发展也给我们带来了新的挑战。对于信息化的安全，一些简单的身份鉴别方式由于其本身存在的局限性随时代发展慢慢地被新的鉴别方式取代。而指纹鉴别系统它具有简单和便携的优势，且指纹正是生物特征中具有代表性的一种，识别错误率低，精度高，现在已经是主流的一种身份鉴别方式。

2总体设计方案

系统总体框图如图1所示，整个系统环绕STM32F103开发板进行控制，实现与各个模块的通信交互。输入开发板的信息有：按键输入信息，TFT电容触屏输入信息，指纹模块鉴别信息。开发板输入信息有：蜂鸣器报警，TFTLCD液晶显示，ESP8266WIFI发送指纹鉴别信息。

2.1指纹模块电路设计

指纹模块ATK-AS608内部自带手指探测电路，通过读取引脚（WAK）狀态判断有无手指按下，以此来决定是否继续进行指纹处理，节约系统的能耗。引脚描述如表1所示。AS608模块的Tx、R）（分别连接到STM32F103开发板的串口2引脚PA3（RX）、PA2（TX）。指纹模块的串口输人输出是通过串口USART2连接通信。触摸感应通过GPIOA.6连接开发板，触摸感应是输出高电平。

2.2触屏显示模块电路设计

TFTLCD模块与开发板STM32F103ZET6的10口对应关系如下：LCD_BL对应PB0，推挽输出，这个连接时背光控制;LCD_CS对应PGl2即FSMC_NE4，使用复用推挽输出;LCD_RS对应PG0即FSMC_A10，使用复用推挽输出;LCD_WR对应PD5即FSMC_NWE;LCD-RD对应PPD4即FSMC_NOE;LCD_D[15：0]直接连接在FSMC.D15-FSMC_DO。以上使用的GPIOD端口都是复用推挽输出。

2.3 WIFI模块电路设计

本系统WIFI模块ATK-ESP8266使用TCP/IP协议，实现数据传输和转换。通过串口USART3与开发板连接。10_0端口接GPIOA.15，其目的是控制进入固件烧写模式，处于低电平时为烧写模式，高电平时为运行模式。

3软件设计

本系统设计应用的编程软件是KEILuVISION5，可以用于调试Cortex-M内核的芯片，实时观察变量值的变化，而本系统的主芯片STM32F103正是内核为Cortex-M3的芯片。

3.1主程序流程

主程序的目的时为了要合理配置各个功能而调用各个功能模块的子程序，有序管理各部分模块能够正常运行，达到系统整体功能正常运行的实现。具体工作流程为：系统初始化各个硬件后，然后检查中文字库。因为功能的选择是通过触屏选择，因此，要进行触摸屏校准（电阻屏）。与AS608模块通讯，通讯成功读取模块参数，显示模块参数，加载虚拟键盘，wile循环获取触摸键值，判断键值进入录取指纹或删除指纹流程，判断触摸感应状态，计入刷指纹流程。

3.2 TFTLCD模块流程图

TFTLCD模块流程图如图3所示。首先将TFTLCD液晶显示模块相连的通用10口初始化，通过此来使得液晶模块驱动，初始化TFTLCD模块，通过字符和数字转换液晶显示数据软件获取数据，编写对应的搜索字符数据程序，调用显示函数显示到TFTLCD液晶显示模块上。显示字符首先要获取字符库，然后对要显示的字符区字符库中寻找对应的字符显示数据，最后通过打点函数在对应位置打点。

3.3指纹鉴别流程

指纹鉴别流程如图4所示。先获取指纹图像，如果获取图像成功，则蜂鸣器响，表示指纹特征生成成功，关闭蜂鸣器。然后通过指纹特征搜索指纹，搜索成功通过液晶显示鉴别信息，如果没有鉴别成功显示指纹错误信息。

4系统调试与仿真

AS608模块通讯成功后的主界面如图5所示。界面显示指纹模块的信息：波特率、指纹存储地址、剩余存储库容量，删指纹，录指纹等。

指纹录入和存储操作如图6所示。按下“录指纹”，系统会提示“请按指纹”，录入第一次成功后系统会提示“请再按一次指纹”，当第二次成功后，系统提示“请输入存储ID”，输入指纹ID号，按"En～r”保存指纹，保存成功后系统会提示“录入指纹成功”。按下“删指纹”后，系统会提示“请输入指纹ID”，输入删除的指纹ID可以删除对应指纹，按下“清空指纹”会清空库中所有指纹。删除成功后，系统提示“删除指纹成功”，库容量也会相应地改变。

5总结

本文设计了基于STM32的嵌入式指纹鉴别系统，实现了指纹信息的录入、鉴别、存储及发送等功能。采用的ATK-AS608指纹模块在进行指纹鉴别时对指纹库的搜索更加高速，提高了指纹鉴别的速度。