指纹识别蓝牙智能车锁设计

随着我国经济的快速发展，人民生活达到小康，汽车作为一种代步工具已逐渐被广泛使用。随着社会上汽车的数量越来越多，汽车的安全问题越发严重，汽车盗窃案件时常发生。汽车门锁作为防止汽车被窃的第一道屏障，可以说是汽车安全中的重中之重。为了解决汽车门锁的安全问题，一部分车型上使用了汽车指纹识别技术用以提高汽车车门的安全系数。

然而，目前的汽车指纹识别系统均装载在汽车车门上，司机必须要伸手触碰车门上的指纹识别系统才能开锁。这与已有的遥控开锁相比并不简便，且目前汽车指纹识别系统大多均只配备在高端车型上，普通车型少有配备，这意味着大多数汽车门锁的安全问题依然没有得到解决。当今，包括智能手机在内的众多电子产品已经将指纹识别作为了一大卖点。因此，将高安全系数的指纹识别技术与能够在适当距离传输数据的蓝牙技术相互结合，已经成为汽车车锁系统发展的必然趋势。

为了解决汽车的门锁安全问题，本文设计了基于指纹识别的蓝牙车锁系统。其通过单片机将蓝牙模块与指纹识别模块相结合，让指纹识别系统可以随身携带，远距离使用，提高了系统的便利性。此外，系统采用了指纹解锁方式，相比传统解锁方式更加可靠。同时，还可以保证钥匙丢失或被盗后的车锁不会被他人打开，安全性能大幅增强。此外，本系统可以在多个方面进行功能扩展，以适应不同环境的特点，提供专门的应用需求，适用范围更加广泛。经过实验测试，文中设计的基于指纹识别的蓝牙车锁系统能够远程指纹识别开启车门，其在5 m内的开锁正确率高达97%。

一、指纹识别蓝牙车锁设计方案

文中提出的基于指纹识别的蓝牙车锁电路系统，包括一个具有指纹解锁和发送信号功能的钥匙以及一个具有接收信号后判断是否开锁功能的车锁。钥匙部分包括单片机系统、HC-05蓝牙模块、fm-608型指纹模块、12864液晶显示器、24c02储存器、键盘和供电部分等。车锁部分包括HC-05蓝牙模块、单片机系统、电磁继电器、LED指示灯、电磁锁和供电部分等。系统框图，如图1所示。

系统主要分为两个功能，即指纹信号的采集和处理以及验证码的传输与对比。首先，系统的钥匙部分通过指纹识别模块对用户的指纹进行采集和对比。然后，根据对比的结果向单片机系统发送不同的信号。单片机根据收到的信号进行下一步的动作，若是允许开锁的信号，则启动串口通信，利用蓝牙模块将存储的校验码发送至车锁部分；若是不允许开锁的信号，则串口不工作，不发送校验码。同时，钥匙部分组合报警系统报警，表示指纹错误，不能开锁。若校验码发送与接收成功，则车锁部分将接受到的校验码与其内部存储的校验码进行比较，若二者相同则车锁部分的LED亮起，同时启动连接的电磁继电器，电磁锁上电打开，实现开锁功能。经一段时间的延时后继电器断电，电磁锁断电关闭；若两个校验码不同或未接收到校验码，则车锁部分的单片机系统对外围设备不进行任何控制，电磁继电器不动作，始终等待下一个信号的到来。

同时，为防止因手指受伤、手指过脏或因其他一些因素导致的指纹识别暂时无法使用的情况，文中独立添加了密码开锁的功能，利用键盘输入密码。与指纹开锁类似，若输入的密码与钥匙内已存储的密码相同则发送校验码，不相同则不发送，同时组合报警系统响起报警。

二、指纹蓝牙车锁硬件设计

系统由钥匙部分和车锁部分组成。钥匙部分由FM-608型光学指纹识别模块、24c02存储芯片、HC-05蓝牙模块、12864有字库液晶、蜂鸣器、5MM红色LED和单片机系统组成。本次选用的是STC89C52单片机，具有生产量大、技术成熟、价格低廉的优势。由于52系列单片机只有一个全双工通信串口，因此采用一组微动开关将指纹识别模块与蓝牙模块的串口分离开来。

车锁部分则包括HC-05蓝牙模块、STC89C52单片机、5MM红色LED、电磁继电器和电磁锁等部分。由于车锁端只需要与蓝牙模块进行串口通信，因此车锁上的单片机串口无需再使用微动开关，直接与蓝牙模块相连。

（1）指纹识别模块：系统采用了FM-608系列光学指纹模块。此款指纹识别模块以高性能DSP处理器为核心，由光学指纹传感器、Flash芯片等共同构成，具有以下优点：

1）算法优良，符合指纹行业现行最高标准；

2）反应灵敏，指纹适应性强；

3）可定制自学习适应功能，根据使用者的习惯、气候等的变化自动调整参数，做到更好的匹配；

4）特定绿色LED高亮光源，抗衰老性能优越。当用户按住指纹识别模块时，该模块向单片机发送感应信号，收到信号后单片机系统向指纹识别模块发送指令开始采集用户的指纹。然后进行图像处理，并根据DSP中的算法提取指纹特征信息，与已存储的指纹信息进行比对，再根据对比的结果向单片机系统发送不同的信号。单片机系统则根据接收到的不同信号选择进行下一步的动作。指纹识别模块同时肩负了录入用户指纹和删除用户指纹的功能。

（2）光与声音的组合报警系统：当指纹识别模块经过查询与对比后发现指纹不正确时，系统处理判定指纹错误，组合报警系统在钥匙上启动。此时，LED灯长灭，蜂鸣器启动，发出刺耳的声音，表示指纹错误。此用户无开锁权利，只有按下复位键才能恢复到系统初始状态。若指纹正确，则组合报警系统不启动，LED灯亮起，蜂鸣器不启动，经过短暂的延时后钥匙将验证码发送至车锁，车锁验证无误后开锁。在手指受伤等无法使用指纹开锁而需要使用密码开锁时，密码错误则组合报警系统启动，LED灯长灭，蜂鸣器启动；密码正确时组合报警系统不启动，LED灯亮起，蜂鸣器不启动，其工作过程与使用指纹开锁时相同。

（3）蓝牙无线传输系统：HC-05型蓝牙模块是目前应用范围最广，技术成熟，且价格低廉的蓝牙模块。通过以下的设定，可以实现特定的两块蓝牙模块之间的信号传输与加密：利用上位机对蓝牙模块进行初始化时，首先设定两块蓝牙模块的主从角色；然后将两块蓝牙模块的地址进行绑定，让其只尝试与对方而不与其他的蓝牙模块配对连接；最后设置连接密码和查询访问码，达到对传输信号的加密。利用蓝牙模块进行数据的无线传输和实现数据的加密不仅方法简单，且具有较高的可靠性。

三、蓝牙指纹车锁软件设计

系统软件包括钥匙和车锁共两部分程序。钥匙部分程序流程图，如图5所示。

钥匙部分启动后，先进行初始化操作并判断钥匙是否与车锁连接成功。若不成功，则继续返回创建连接；若成功，则判断是否有指纹。若有指纹输入，则进行指纹匹配，当指纹匹配成功时，发送开锁信号；若匹配不成功，则返回继续采集指纹。当指纹输入次数达到上限时，断电退出。

车锁部分程序流程图，如图6所示。系统启动后进行初始化操作，并判断车锁是否连接钥匙。若连接成功，则接收校验码并与车锁系统内部存储的校验码进行匹配。若匹配成功，则开锁；若匹配不成功，则继续接收校验码。

总结

目前，随着社会上汽车数量的增多，其带来的汽车安全问题也日益显著。指纹识别作为一种人体识别技术，其能够在一定程度上增大汽车车门的防盗能力，然而市面上指纹识别的汽车车锁较少，且均是固定在汽车本身，并没有可以遥控使用的指纹识别车锁系统。为此，本文通过单片机将蓝牙模块与指纹识别模块结合起来，设计了基于指纹识别的蓝牙车锁系统，该系统使得指纹识别系统可以随身携带，远距离使用，提高了系统的便利性。此外，系统采用了指纹解锁方式，相比传统解锁方式更加可靠，同时还可以保证钥匙丢失或被盗后的车锁不会被他人打开，安全性能大幅增强。通过多次试验可知，本文设计的基于指纹识别的蓝牙车锁系统能够远程指纹识别开启车门，其在5 m内的开锁正确率高达97%。

该车锁系统成本低、安全系数高，使用方便并具备自动报警功能等优势，是可以为目前和未来人们使用汽车带来更多的便利的一款小型安全设备。

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