0 绪论

在科技日益发展的今天，物联网飞速发展的21世纪，智能锁的研究也不断地更新换代，智能门锁作为智能硬件入口的重要构成部分，研究一直在进行，从一开始的普通锁，到密码锁，再到今天的智能锁，跨越了一个一个的台阶，大大的提高了户主的安全性。如今利用单片机的技术，可以实现指纹和手势识别的双重开锁，并且通过GPS户主可以更好在了解家中的安全情况，可以更好的进行防盗措施。

一 工作原理

  从工作原理来说，该防盗锁可分为指纹识别模块和手势识别模块，报警模块，系统采用人体指纹作为开锁第一部的重要识别，通过指纹和手势的唯一性，只有用户才可以自己开锁，系统内含有GSM模块，系统识别三次错误后，GSM模块会向预留的手机号发送警报信息，采集的指纹和手势都会储存在DSP存储器中，其次，系统内安装了GPS定位，用户可以通过手机详细的定位安全锁的位置，大大的增加了安全性，系统具有非常高的灵活性和便捷性，如果以后需要给别人使用，完全可以用本人指纹取消撤防，在存储进入他人的指纹，方便给他人使用。

二 系统概述

系统硬件设计

采用STC89C51单片机作为主控电路, 同时采用DSP处理器, 系统整体由以下几部分构成:人机交互界面、单片机、GSM报警、数据处理、电源、指纹模块、手势识别, 其中, GSM报警、数据处理、指纹模块是三大重点部分。

1.指纹软件模块

该系统指纹软件模块，基于单片机的指纹电子密码锁主要有指纹传感器，电源，按键构成，其中一部分工合作由C语言编程来组建的控制系统，通过不同的按键来对单片机发送不同的指令，当硬件和软件匹配成功后，就可以构造出一个完善的指纹软件功能。指纹在注册时, 需要连续按两次指纹, 经过指纹传感器提出模板发送到DSP处理, 将它存储在指纹数据库中, 然后将两个指纹相对比, 发现特征, 返回最终相对应的结果。有两种比对的特征匹配方法, 一种数字密码匹配, 另一种就是指纹匹配, 在指纹识别之前, 必须先验证ID识别, 然后才能正确执行指纹特征匹配。在使用指纹防盗锁时, 用户一般会留下多个指纹, 用户开锁时, 需要将一个指纹与数据库里面多个指纹进行比对, 对应其中一个, 则锁开, 一个对多个匹配大多是在指纹识别系统运用的比较多。该系统软件主要是MCU控制系统监控程序, DSP处理系统, 指纹辨别的计算, 指纹的采集方法, 运行程序, 人机交互界面等部分。DSP处理系统主要用于DSP系统的初始化, 采集指纹的特征数据, 并且作出一系列处理, 保存指纹模板

2.指纹录入与删除模块

初步使用时, 系统会给用户发一个初始ID号, 密码会设计为六个零, 通过指纹传感器, 系统收集用户的指纹, 指纹防盗锁的DSP功能会识别并保存到指纹数据库。指纹会存储在指纹特定的数据库中, 记号为001然后, 指纹防盗锁会关联这个ID号。指纹模块是用于将收集的指纹特点与使用者一开始设定的指纹登录相比较, 这样就能够辨认是不是户主。用户能够使用不同的指纹来注册, 当然也会匹配不同的ID号。指纹登记之后, 指纹防盗锁会通过LCD显示屏向用户反映指纹对应的ID号, 有时候指纹过多, 也就方便通过不同的ID号来删除指纹。使用键盘按下生成新ID的键, MCU让HPI接口向DSP传输一系列命令。这个时候, 按住自己的手指到指纹识别模块上, 经过DSP控制收集指纹。若是指纹采集成功, 它会产生一个指纹模板, 系统会主动将其存储在数据库中, 在LCD屏幕上发出成功指令。若是按压指纹的方式不对, 或是滑动的速度过快, 指纹可能会采集不到, 这时候, 指纹无效, 无法打开指纹防盗锁。

在键盘里按下“删除”键后, LCD显示屏会出现登录用户指纹的ID号和所要删除的指纹模块, 这样能够方便用户选择指纹和要多余的ID号, 传送一个“删除”信息指令。当DSP微处理器收到MCU传输的信息指令, 系统会找到和该ID号相同的指纹模板, 接着, 传给到处理器, 处理器会在数据库中查找特征信息, 作出删除处理。当MCU接收到DSP返回的结果时, 若是DSP的删除成功, LCD屏幕上面也会显示删除成功, 若不符合权限或者是没有相应的ID号和指纹则无效。

        该模块为手势识别模块，主要包括传感器芯片及外接极板，系统控制模块（STM32单片机），显示模块和电源模块。在系统识别前，要对系统数据库内保存正确的手势进行参考，在进行识别的时候，因为不同的手势，外部极板会受到不同的频率值，之后单片机通过对比识别和正确的手势进行比对，并且在显示屏上进行显示。

3、系统定位和报警模块

        该模块为GPS定位和报警模块，该模块设计警报灯和LED灯，如果开锁人连续三次开锁错误，就会发出蜂鸣声，警报灯也会亮起，警示开锁人离开，并且向户主发行警报信息。

 3 人机交互

在指纹防盗系统中, 人机交互界面是用户最直接接触页面, 一个好的人机交互页面会给用户带来更舒适的体验, 指纹防盗锁的内部信息数据处理是通过单片机和程序控制, 但是最后处理完成的结果最终还是要反映到屏幕上的, 给用户最直观的了解, 从启动系统, 人机交互界面开始初始化, 经过指纹输入经过DSP处理产生信息, 或者是通过键盘输入密码产生一系列的指令, 人机交互界面会显示注册、登录、删除, 最后成功或失败，都会在页面上有所显示。

三 结束语

  本安全锁采用STC89C52单片机，指纹识别技术和手势识别技术和无线通信GSM技术和GPS定位系统设计了一款指纹防盗锁，它利用人体指纹的生物特征和手势特征的唯一性, 通过指纹识别控制锁的打开与关闭, 不仅具有自主报警功能, 能对非物主进行识别,若开锁失败, 能立刻通知户主, 增加了其安全性能，随着经济的发展，防盗锁的种类也日新月异，其安全问题也不容小觑，就算该锁被恶意破坏，用户马上也能得知, 以便用户及时做处理，是一种新型的高科技防盗锁，将物主与指纹防盗锁紧紧的联系在一起, 只要有异常, 用户时刻可以收到信息, 设计采用了LCD屏和键盘按键作为简要的人机交互部分, 键盘用来输入密码, 屏幕来传递信息, 这种结合GSM和GPS且具有唯一自身指纹识别的指纹防盗锁将会被广泛使用, 在将来, 可以将该设计更加简化, 缩小化, 容易安装, 如果技术允许，还可以增加像目前最先进的人脸识别开锁, 增加蜂鸣报警器, 还有一些列的震动传感器, 使指纹防盗锁更进一步, 扩展到更多的领域。