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基于指紋識別的汽車防盜系統設計

隨著汽車市場的飛速發展和人們生活水平的提高，越來越來多的汽車進入普通家庭。汽車防盜就顯得尤為重要，成為一個亟待解決的重要的社會問題。目前市場上銷售的汽車防盜報警器多為加裝式汽車防盜器和采用電子密碼鑰匙的汽車防盜器。加裝式汽車防盜器主要采用串接式的線路，對于精通汽車電路的盜賊來說，用跨接的方法可很輕松地避開防盜電路，防盜系統如同虛設。對于采用電子密碼鑰匙的汽車防盜器，盜賊一般通過偷取鑰匙，并利用遙控器快速尋車并實施盜竊。這說明現有的汽車防盜裝置的防盜手段并不可靠。而采用指紋識別模塊驗證車主身份并輔助多種報警措施來完成汽車防盜報警器的設計，能夠在不改變汽車整體電路的情況下盡可能地保障汽車的安全。指紋識別是生物特征識別的一種，它利用指紋特征的惟一性和終身不變性對個人身份進行認證，具有極高的安全性和易用性。本文將指紋識別技術應用于汽車防盜系統中，并結合GSM無線通信網絡，實現遠程報警，有效地保障了汽車的安全。
系統結構和工作原理
該汽車防盜器主要由MCU、指紋識別模塊、無線通信模塊、LCD顯示屏、語音電路、電子密碼鑰匙接口電路、鍵盤、控制電路和電源電路等組成。MCU選用意法半導體公司推出的基于低功耗的嵌入式ARM CortexTM—M3內核的增強型32位芯片STM32F10 3VC，它的工作電壓為2．0～3．6 V，本設計采用3．3 V，其最高工作頻率可達到72 MHz，具有多達80個快速I／O端口，所有I／O口可以映像到16個外部中斷，幾乎所有端口均可容忍5 V信號。片內具有256 KB的FLASH，2個I2C接口，2個SPI接口，3個USART接口，3個16位定時器，每個定時器有多達4個用于輸入捕獲／輸出比較／PWM或脈沖計數的通道和增量編碼器輸入，2個看門狗定時器(獨立的和窗口型的)等。圖l中“KEY—ON”為汽車鑰匙位置，取自鑰匙開關，經光電耦合后送入STM32F103VC的PE10。無線通信模塊和指紋識別模塊分別經RS 232收發器MAX3232接STlM32F103VC的USART1和USART2；密碼鑰匙由U盤實現，USB接口連接STM32F103VC的SPI1；語音電路接STM32F103VC的SPI2；4×4鍵盤與PE0～PE7連接，液晶顯示數據由PD0～PD7提供。
主要工作原理如下：車主停車熄火后，防盜器進入鎖定狀態。此時如果汽車鑰匙不在ON位，就不能進行指紋識別；只有當汽車鑰匙在ON位，才可用指紋識別解鎖防盜器并自動點火。在鎖定狀態下，汽車的油路、電路等被切斷，汽車鑰匙無法點火；如果強行剪斷指紋采集模塊和控制盒的連線，或者不識別指紋而強行用汽車鑰匙點火，汽車會通過鳴號、閃燈和無線通信網絡報警。在鎖定狀態插入密碼鑰匙可進入解鎖狀態，并可根據LCD和語音提示通過小鍵盤進行指紋注冊／刪除、手機號碼設置和應急點火等操作。

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 指紋識別門禁系統設計

    現代社會高速發展，很多場合需要身份確認，傳統的身份識別技術已經不能滿足社會要求。人的身體特征具有不可復制性，因此人們開始研究生物識別技術，而指紋具有唯一性、終生不變性、難于偽造等特點，安全性高，因而得到了廣泛應用。在一些機要部門，如銀行、賓館、機房等一般都安裝有門禁系統，門禁系統是為保障人們生活、工作及財產安全， 對重要通道的出入口進行管理與控制的系統，基于指紋識別技術的門禁系統是一項高科技安全設施，提高了系統的安全性。作為一種嵌入式系統處理器，具有高性能、低功耗、低成本等特點，因而在工業控制領域、成像和安全產品方面得到了廣泛應用。
    指紋識別技術通過分析指紋的局部特征，從中抽取詳盡的特征點，從而可靠地確認個人身份。指紋識別技術主要涉及四個功能：讀取指紋圖象、提取特征、保存數據和比對。首先從獲取的指紋圖像上找到“特征點”，然后根據特征點的特性建立用戶活體指紋的指紋特征數據(一種單向的轉換，可以從指紋圖像轉換成特征數據但不能從特征數據轉換成為指紋圖像)。由于兩枚不同的指紋不會產生相同的特征數據，所以通過對所采集到的指紋圖像的特征數據和存放在數據庫中的指紋特征數據進行模式匹配，從而計算出它們的相似程度，最終得到兩個指紋的匹配結果，根據匹配結果來鑒別用戶身份。
    光學取像有著悠久的歷史，它可以追溯到上世紀70年代，依據的是光的全反射原理。現在一般采用光學指紋傳感器來采集指紋，取得指紋具有圖像清晰、功耗低、穩定性高等特點。本系統采用的是TFS—D0303光學指紋傳感器。
    指紋識別算法的有效性直接影響著指紋識別的精確度和指紋識別門禁系統的安全性和穩定性，對整個門禁的安全性和可靠性起著決定性的作用。指紋識別算法的處理過程主要包括：圖像處理、紋路細化、特征提取和特征匹配等。
預處理在指紋識別中是不可缺少的步驟。其目的是去除圖像獲取時所引入的噪聲，消除低質量圖像的影響，以便后續環節能夠正確地進行特征提取和分類識別。預處理過程主要包括圖像分割、平滑、圖像增強、二值化和細化等步驟，每經過一個步驟都可以改善圖像的質量，有利于后面的工作。
指紋識別門禁系統的軟硬件設計有豐富的接口，在門禁、監控等領域正發揮越來越重要的作用，面向可集成、可移植的特定嵌入式系統越來越多地出現在工程應用領域。本文實現的指紋識別門禁系統具有輕便、易安裝、成本低的優點，具有良好的發展前景。