考试管理指纹身份验证系统

摘要

随着社会的不断发展，考试管理水平也在不断地提高，而传统考试管理中的身份认证审核工作，主要通过监考人员识别把关，难于从根本上解决身份验证问题。近年来，指纹识别技术日益完善，已经广泛应用于各种身份验证管理系统中，同时，短距离无线数据传输的快速、准确、灵巧、方便也使其很好地应用在各种数据传输系统中。本文正是基于这两种先进技术研究并设计了一套考试管理指纹身份验证系统。 本系统设计思想为，采用无线通讯方式，通过连接考试管理部门的数据中心，下载考生基本信息和考试公共信息到指纹身份验证手持机里，通过手持机对学生身份进行验证，并且记录考试中考生迟到、缺考、作弊等信息，考试结束后再通过无线方式反馈考生情况给数据中心，系统具有验证快速准确、使用安全可靠的特点。 本课题分别从硬件电路设计、数据传输协议设计、软件上位机设计、数据加密算法等方面对考试管理指纹身份验证系统进行了详细设计。首先完成了考试管理指纹身份验证系统的系统结构设计和各模块及外围器件的选型，完成了电路原理图和PCB图的设计。其次，研究了无线传输网络的设计，其中包括数据帧结构的设计、命令设计和工作过程设计，并对所设计的无线通信网络进行了实际验证。然后，编写了上位机控制软件，并编写了AES 数据加密算法的C语言代码。最后，对设计目标进行了检验。 本设计中，采用了指纹身份验证方法来验证身份，基于指纹的唯一性及指纹识别成熟应用，使用 SM-L62 指纹识别模块可以实现验证学生身份的目标。采用了最新的 PTR8000 无线传输模块，通过建立无线传输网络实现考试信息的快速、准确的传输。采用了ODBC 数据库访问技术，通过对上位机的可视化操作完成对系统的管理。整个系统无线方式传输数据、使用方便、易培训和维护，具有很好的实际应用意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题工作的背景

1.2指纹识别的基本原理和方法

1.2.1指纹的采集

1.2.2指纹图像的预处理和指纹特征

1.2.3指纹识别的过程和工作模式

1.3无线数据传输技术

1.4本课题研究的必要性和可行性

1.5本文的主要工作及意义

第2章系统的硬件电路设计

2.1系统的硬件结构

2.1.1系统结构

2.1.2无线数据收发器结构

2.1.3手持式指纹身份验证机结构

2.2核心处理器PIC18F5620

2.3无线数传模块PTR8000

2.3.1无线收发芯片nRF905简介

2.3.2无线传输模块PTR8000

2.4指纹模块SM-L62

2.5外部数据存储器

2.6外围电路设计

2.6.1手持机的液晶

2.6.2手持机的键盘

2.6.3手持机的时钟

2.6.4电平转换

2.6.5电源电路

2.7本章小结

第3章数据传输协议的设计

3.1无线数据收发器与数据中心的数据传输

3.1.1 RS232接口简介

3.1.2异步串行通信简介

3.1.3异步串行通信协议设计

3.2 CRC校验

3.3指纹模块数据传输

3.3.1指纹模块数据包类型及格式

3.3.2指纹模块数据包的编码和解码

3.3.3指纹模块的命令控制流程

3.4无线射频数据传输

3.4.1 PTR8000的SPI配置

3.4.2 PTR8000的编程配置

3.4.3 PTR8000的数据发射

3.4.4 PTR8000的数据接收

3.5无线传输网络的建立

3.5.1无线传输命令字定义

3.5.2无线传输的帧格式

3.5.3无线传输网络的建立

3.5.4无线传输网络的维护

3.6本章小结

第4章上位机软件设计

4.1串口通信设计

4.1.1 CSerialPort类的引用

4.1.2串口通信编制

4.2数据库实现

4.2.1数据库的建立

4.2.2 ODBC数据库访问技术

4.2.3 ODBC数据库的操作

4.3系统的管理

4.3.1串口收发数据的管理

4.3.2数据库的管理

4.4本章小结

第5章数据加密

5.1数据加密算法简介

5.2 AES数据加密算法简介

5.3 AES算法中的基本运算

5.4 AES加密过程

5.5 AES的加密变换

5.5.1 S盒变换Sub Bytes

5.5.2行变换ShiftRows

5.5.3列混合MixClolumns

5.5.4轮密匙加AddRoundKey

5.5.5密匙扩展

5.6 AES解密过程

5.7 AES的安全性与效率

5.7.1 AES的安全性

5.7.2 AES的效率

5.8本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢