基于指纹识别的汽车防盗系统设计

随着汽车市场的飞速发展和人们生活水平的提高，越来越来多的汽车进入普通家庭。汽车防盗就显得尤为重要，成为一个亟待解决的重要的社会问题。目前市场上销售的汽车防盗报警器多为加装式汽车防盗器和采用电子密码钥匙的汽车防盗器。加装式汽车防盗器主要采用串接式的线路，对于精通汽车电路的盗贼来说，用跨接的方法可很轻松地避开防盗电路，防盗系统如同虚设。对于采用电子密码钥匙的汽车防盗器，盗贼一般通过偷取钥匙，并利用遥控器快速寻车并实施盗窃。这说明现有的汽车防盗装置的防盗手段并不可靠。而采用指纹识别模块验证车主身份并辅助多种报警措施来完成汽车防盗报警器的设计，能够在不改变汽车整体电路的情况下尽可能地保障汽车的安全。指纹识别是生物特征识别的一种，它利用指纹特征的惟一性和终身不变性对个人身份进行认证，具有极高的安全性和易用性。本文将指纹识别技术应用于汽车防盗系统中，并结合GSM无线通信网络，实现远程报警，有效地保障了汽车的安全。
系统结构和工作原理
该汽车防盗器主要由MCU、指纹识别模块、无线通信模块、LCD显示屏、语音电路、电子密码钥匙接口电路、键盘、控制电路和电源电路等组成。MCU选用意法半导体公司推出的基于低功耗的嵌入式ARM CortexTM—M3内核的增强型32位芯片STM32F10 3VC，它的工作电压为2．0～3．6 V，本设计采用3．3 V，其最高工作频率可达到72 MHz，具有多达80个快速I／O端口，所有I／O口可以映像到16个外部中断，几乎所有端口均可容忍5 V信号。片内具有256 KB的FLASH，2个I2C接口，2个SPI接口，3个USART接口，3个16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获／输出比较／PWM或脉冲计数的通道和增量编码器输入，2个看门狗定时器(独立的和窗口型的)等。图l中“KEY—ON”为汽车钥匙位置，取自钥匙开关，经光电耦合后送入STM32F103VC的PE10。无线通信模块和指纹识别模块分别经RS 232收发器MAX3232接STlM32F103VC的USART1和USART2；密码钥匙由U盘实现，USB接口连接STM32F103VC的SPI1；语音电路接STM32F103VC的SPI2；4×4键盘与PE0～PE7连接，液晶显示数据由PD0～PD7提供。
主要工作原理如下：车主停车熄火后，防盗器进入锁定状态。此时如果汽车钥匙不在ON位，就不能进行指纹识别；只有当汽车钥匙在ON位，才可用指纹识别解锁防盗器并自动点火。在锁定状态下，汽车的油路、电路等被切断，汽车钥匙无法点火；如果强行剪断指纹采集模块和控制盒的连线，或者不识别指纹而强行用汽车钥匙点火，汽车会通过鸣号、闪灯和无线通信网络报警。在锁定状态插入密码钥匙可进入解锁状态，并可根据LCD和语音提示通过小键盘进行指纹注册／删除、手机号码设置和应急点火等操作。

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 指纹识别门禁系统设计

    现代社会高速发展，很多场合需要身份确认，传统的身份识别技术已经不能满足社会要求。人的身体特征具有不可复制性，因此人们开始研究生物识别技术，而指纹具有唯一性、终生不变性、难于伪造等特点，安全性高，因而得到了广泛应用。在一些机要部门，如银行、宾馆、机房等一般都安装有门禁系统，门禁系统是为保障人们生活、工作及财产安全， 对重要通道的出入口进行管理与控制的系统，基于指纹识别技术的门禁系统是一项高科技安全设施，提高了系统的安全性。作为一种嵌入式系统处理器，具有高性能、低功耗、低成本等特点，因而在工业控制领域、成像和安全产品方面得到了广泛应用。
    指纹识别技术通过分析指纹的局部特征，从中抽取详尽的特征点，从而可靠地确认个人身份。指纹识别技术主要涉及四个功能：读取指纹图象、提取特征、保存数据和比对。首先从获取的指纹图像上找到“特征点”，然后根据特征点的特性建立用户活体指纹的指纹特征数据(一种单向的转换，可以从指纹图像转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹图像)。由于两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据，所以通过对所采集到的指纹图像的特征数据和存放在数据库中的指纹特征数据进行模式匹配，从而计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果，根据匹配结果来鉴别用户身份。
    光学取像有着悠久的历史，它可以追溯到上世纪70年代，依据的是光的全反射原理。现在一般采用光学指纹传感器来采集指纹，取得指纹具有图像清晰、功耗低、稳定性高等特点。本系统采用的是TFS—D0303光学指纹传感器。
    指纹识别算法的有效性直接影响着指纹识别的精确度和指纹识别门禁系统的安全性和稳定性，对整个门禁的安全性和可靠性起着决定性的作用。指纹识别算法的处理过程主要包括：图像处理、纹路细化、特征提取和特征匹配等。
预处理在指纹识别中是不可缺少的步骤。其目的是去除图像获取时所引入的噪声，消除低质量图像的影响，以便后续环节能够正确地进行特征提取和分类识别。预处理过程主要包括图像分割、平滑、图像增强、二值化和细化等步骤，每经过一个步骤都可以改善图像的质量，有利于后面的工作。
指纹识别门禁系统的软硬件设计有丰富的接口，在门禁、监控等领域正发挥越来越重要的作用，面向可集成、可移植的特定嵌入式系统越来越多地出现在工程应用领域。本文实现的指纹识别门禁系统具有轻便、易安装、成本低的优点，具有良好的发展前景。