基于STM32单片机的指纹识别系统

最新推荐文章于 2025-04-17 13:13:00 发布

zw_Loneranger

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文章标签：单片机 stm32 嵌入式硬件

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/zwLoneranger/article/details/139021541

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本文详述了基于STM32F103C8T6单片机的指纹识别系统设计，包括系统方案、指纹模块原理、单片机配置、软件设计与调试过程。系统由主控单片机、指纹识别模块、显示设备和按键组成，实现指纹录入、比对和结果显示。通过UART通信与R301模块交互，实现指纹数据的传输。

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基于STM32单片机的指纹识别系统

简介

指纹识别作为一种高效、便捷、安全的身份验证技术，在现代生活中应用非常广泛。本文将介绍基于STM32F103C8T6单片机以及指纹识别模块实现的指纹识别系统。本文将从硬件设计、软件实现、调试与测试等多个方面进行详细描述，帮助您快速了解和掌握指纹识别系统的设计与实现方法。

系统方案设计

系统总体设计

本指纹识别系统主要由以下几部分组成：

主控单片机：负责整个系统的控制与管理。
指纹识别模块：完成指纹的采集、比对等功能。
显示屏或LED指示灯：显示操作结果。
按键输入设备：用于输入操作指令。
电源模块：为整个系统提供稳定的电压与电流。

功能描述

系统主要完成以下功能：

指纹录入：将新的指纹录入系统并保存。
指纹比对：采集指纹并与已有指纹库进行比对。
操作结果显示：通过显示屏或LED指示灯显示比对结果。

指纹识别模块

指纹识别原理

指纹识别模块通常采用光学或电容等指纹传感器，在指纹捕捉面上获取指纹图像，然后通过数字图像处理算法提取关键特征点并进行比对。市面上常见的指纹模块包括ZFM-20、R301等。

接口定义和通信协议

以R301指纹模块为例，其主要通过串行通信（UART接口）与主控单片机进行通信。R301模块上的引脚主要包括：

VCC：电源供电（3.3V或5V）
GND：地
TX：发送数据
RX：接收数据

通信协议通常以固定格式的命令和数据包进行传输，包含包头、包标识、包长度、指令码及数据等信息。

单片机选型与配置

STM32F103C8T6 简介

STM32F103C8T6是STMicroelectronics公司的Cortex-M3内核的32位微控制器，具有较高性能、低功耗等特点，非常适合应用于复杂的控制、通信及传感系统。

主要特性：

主频：72MHz
Flash：64KB
SRAM：20KB
GPIO：37个
通信接口：2个I2C，3个USART，2个SPI，1个USB

硬件连接与引脚定义

下图为指纹识别模块与STM32F103C8T6的连接示意图：

  指纹模块    STM32F103C8T6
  --------    -------------
    VCC    ————   3V3
    GND    ————   GND
    TX     ————   PA10 (USART1_RX)
    RX     ————   PA9  (USART1_TX)

系统软件设计

初始化代码

系统软件主要采用C语言编写，开发环境为Keil uVision。以下为系统初始化以及指纹识别模块UART通信初始化代码。

#include "stm32f10x.h"

void USART1_Init(void) {
   
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    
    // Enable GPIOA and USART1 clock
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    
    // Configure USART1 TX (PA.09)
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    // Configure USART1 RX (PA.10)
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    // USART1 configuration
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 57600