تشخیص اثر انگشت با استفاده از خصلت بیومتریک با آردوینو

به نام خدا

تشخیص اثر انگشت با استفاده از خصلت بیومتریک با آردوینو

سیستم های اثر انگشت معمولا برای ثبت حضور در ادارات و یا مدارس استفاده می شوند. این سیستم ها بر اساس خصلت های بیومتریک کار می کنند و همچنان در حال پیشرفت و توسعه هستند. در این پروژه ما از یک ماژول اثر انگشت و آردوینو استفاده کردیم و داده ها را دریافت و ذخیره می کنیم. امنیت هر سیستمی با استفاده از سنسور اثر انگشت برای کاربران بیشتر می می شود.

قطعات مورد نیاز برای پروژه ی تشخیص اثر انگشت با استفاده از خصلت بیومتریک با آردوینو

آردوینو

ماژول اثر انگشت

4 عدد میکروسوئیچ

یک عد ال ای دی

2 عدد مقاومت 1 کیلو اهم و یک عدد مقاومت 2.2 کیلو اهم

منبع تغذیه

سیم برد بورد

جعبه

بازر

ال سی دی

بردبورد

ماژول RTC

همانطور که مشاهده می شود در این پروژه از 4 میکرو سوئیچ برای اضافه کردن ، حذف کردن ، بالا و پایین استفاده شده است.دو میکرو سوئیچ هایی که برای عمل اضافه کردن و حذف کردن استفاده می شود که با آن می توان اثر انگشت افراد جدیدی را ثبت کرد و یا اینکه آن ها را حذف کرد.  پس هنگامی که شخصی بخواهد اثر انگشتش را ثبت کند  باید میکروسوئیچ ENROLL را بزند و باید اثر انگشت خود را وارد کند. حال اگر از این تصمیم منصرف شد کافی ست که دوباره ENROLL را بزند در این حالت ENROLL نقش بازگشت را ایفا می کند. مشاهده می شود که میکرو سوئیچ ENROLL دو کار برد دارد. به همان صورت میکرو سوئیچ DEL  هم دو کاربرد دارد و با آن می توان اثر انگشت مورد نظر را حذف کرد و هم می تواند به عنوان دکمه ی OK ایفای نقش کند. که این عمل با میکرو سوئیچ های بالا و پایین قابل انجام است. برای حذف یک اثر انگشت کافیست میکرو سوئیچ DEL را بزنید و سپس شناسه ی مورد نظر را انتخاب کنید.

ماژول اثر انگشت

این ماژول از انگشت شما تصویری می گیرد و سپس آن را مدلسازی و سپس ذخیره می کند. تمامیه این پروسه زیر نظر آردوینو انجام می شود . به این صورت که هنگامی شما انگشت خود را بر روی ماژول قرار می دهید آردوینو فرمان شروع پروسه را صادر می کند و اثر انگشت به عنوان یک شناسه هویت ذخیره می شود.

همانطور که در بالا اشاره شد میکرو سوئیچ های ENROLL و DEL دارای دو کاربرد هستند که این کابرد ها با دو میکرو سوئیچ دیگر قابل استفاده هستند. میکرو سوئیچ ENROLL  دو عمل اضافه کردن نمونه اثر انگشت و عمل باز گشت را انجام می دهد.به همان صورت میکرو سوئیچ DEL  هم دو کاربرد دارد و با آن می توان اثر انگشت مورد نظر را حذف کرد و هم می تواند به عنوان دکمه ی OK ایفای نقش کند. که این عمل با میکرو سوئیچ های بالا و پایین قابل انجام است. برای حذف یک اثر انگشت کافیست میکرو سوئیچ DEL را بزند و سپس شناسه ی مورد نظر را انتخاب کند.

مدیریت حافظه

آردوینو 1023 بایت حافظه دارد که باید 1018 بایت آن را به ذخیره سازی داده های 5 نفر برای 30 روز اختصاص بدیم. هر داده مربوط به شخص شامل زمان و تاریخ را ذخیره می کند که 7 بایت دارد. شما می توانید این پروژه را برای 4 نفر به اجرا در آورید که محاسبات مدیریت حافظه ی آن به صورت زیر است.

4*30*7=840

شماتیک مدار

همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید ، شماتیک مدار به طور کامل ارائه شده است که شامل تمامیه قطعات مورد نیاز می باشد. میکرو سوئیچ ها به طور مستقیم به پین های (A0(ENROL), A1(DEL), A2(UP), A3(DOWN آردوینو متصل شده اند. ال ای دی زرد با مقاومت 1 کیلو اهم به پین دیجیتال A7  آردوینو متصل شده است. پین های ماژول یعنی Rx و Tx به طور مستقیم به پین سریال D2 و D3  متصل می شوند. بازر نیز به پین A5 متصل است. ماژول RTC ، برای ثبت زمان و تاریخ استفاده می شود که اتصالات آن به شکل زیر است. هنگامی که فرد انگشتش را بر روی ماژول قرار داد اطلاعات تاریخ و زمان آن نیز ثبت خواهد شد.

کد پروژه:

[maxbutton id=”184″ url=”http://avatrobo.ir/wp-content/uploads/2018/02/Fingerprint-Based-Biometric-Attendance-System-using-Arduino.txt” ]

#include<EEPROM.h>
#include<LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(13,12,11,10,9,8);
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial fingerPrint(2, 3);

#include <Wire.h>
#include "RTClib.h"
RTC_DS1307 rtc;

#include "Adafruit_Fingerprint.h"
uint8_t id;
Adafruit_Fingerprint finger = Adafruit_Fingerprint(&fingerPrint);

#define enroll 14
#define del 15
#define up 16
#define down 17
#define match 5
#define indFinger 7
#define buzzer 5

#define records 4  // 5 for 5 user

int user1,user2,user3,user4,user5;

DateTime now;

void setup()
{
    delay(1000);
    lcd.begin(16,2);
    Serial.begin(9600);
    pinMode(enroll, INPUT_PULLUP);
    pinMode(up, INPUT_PULLUP);
    pinMode(down, INPUT_PULLUP);
    pinMode(del, INPUT_PULLUP);
    pinMode(match, INPUT_PULLUP);
    pinMode(buzzer, OUTPUT);
    pinMode(indFinger, OUTPUT);
    digitalWrite(buzzer, LOW);
    if(digitalRead(enroll) == 0)
    {
      digitalWrite(buzzer, HIGH);
      delay(500);
      digitalWrite(buzzer, LOW);
      lcd.clear();
      lcd.print("Please wait");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print("Downloding Data");

      Serial.println("Please wait");
      Serial.println("Downloding Data..");
      Serial.println();

      Serial.print("S.No.         ");
      for(int i=0;i<records;i++)
      {
              digitalWrite(buzzer, HIGH);
      delay(500);
      digitalWrite(buzzer, LOW);
        Serial.print("         User ID");
        Serial.print(i+1);
        Serial.print("                   ");
      }
      Serial.println();
      int eepIndex=0;
      for(int i=0;i<30;i++)
      {
        if(i+1<10)
        Serial.print('0');
        Serial.print(i+1);
        Serial.print("          ");
        eepIndex=(i*7);
        download(eepIndex);
        eepIndex=(i*7)+210;
        download(eepIndex);
        eepIndex=(i*7)+420;
        download(eepIndex);
        eepIndex=(i*7)+630;
        download(eepIndex);
      //  eepIndex=(i*7)+840;   // 5th user
      //  download(eepIndex);
        Serial.println();
      }
    }
    if(digitalRead(del) == 0)
    {
      lcd.clear();
      lcd.print("Please Wait");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print("Reseting.....");
      for(int i=1000;i<1005;i++)
      EEPROM.write(i,0);
      for(int i=0;i<841;i++)
      EEPROM.write(i, 0xff);
      lcd.clear();
      lcd.print("System Reset");
      delay(1000);
    }

    
    lcd.clear();
    lcd.print("   Attendance   ");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print("     System     ");
    delay(2000);
    lcd.clear();
    lcd.print("Circuit Digest");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print("Saddam Khan");
    delay(2000);
          digitalWrite(buzzer, HIGH);
      delay(500);
      digitalWrite(buzzer, LOW);
  for(int i=1000;i<1000+records;i++)
  {
    if(EEPROM.read(i) == 0xff)
        EEPROM.write(i,0);
   }

    finger.begin(57600);
    Serial.begin(9600);
    lcd.clear();
    lcd.print("Finding Module");
    lcd.setCursor(0,1);
    delay(1000);
    if (finger.verifyPassword())
    {
      Serial.println("Found fingerprint sensor!");
      lcd.clear();
      lcd.print("Found Module ");
      delay(1000);
    }
    else
    {
    Serial.println("Did not find fingerprint sensor :(");
    lcd.clear();
    lcd.print("module not Found");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print("Check Connections");
    while (1);
    }

     if (! rtc.begin())
       Serial.println("Couldn't find RTC");

    // rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__)));

    if (! rtc.isrunning())
    {
    Serial.println("RTC is NOT running!");
    // following line sets the RTC to the date & time this sketch was compiled
       rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__)));
    // This line sets the RTC with an explicit date & time, for example to set
    // January 21, 2014 at 3am you would call:
    // rtc.adjust(DateTime(2014, 1, 21, 3, 0, 0));
    }
lcd.setCursor(0,0);
 lcd.print("Press Match to ");
 lcd.setCursor(0,1);
 lcd.print("Start System");
 delay(2000);

 user1=EEPROM.read(1000);
  user2=EEPROM.read(1001);
   user3=EEPROM.read(1002); 
   user4=EEPROM.read(1003);
    user5=EEPROM.read(1004);
    lcd.clear();
    digitalWrite(indFinger, HIGH);
    
}

void loop()
{
    now = rtc.now();
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Time->");
    lcd.print(now.hour(), DEC);
    lcd.print(':');
    lcd.print(now.minute(), DEC);
    lcd.print(':');
    lcd.print(now.second(), DEC);
    lcd.print("    ");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print("Date->");
    lcd.print(now.day(), DEC);
    lcd.print('/');
    lcd.print(now.month(), DEC);
    lcd.print('/');
    lcd.print(now.year(), DEC);
    lcd.print("     ");
    delay(500);
    int result=getFingerprintIDez();
    if(result>0)
    {
              digitalWrite(indFinger, LOW);
              digitalWrite(buzzer, HIGH);
              delay(100);
              digitalWrite(buzzer, LOW);
              lcd.clear();
              lcd.print("ID:");
              lcd.print(result);
              lcd.setCursor(0,1);
              lcd.print("Please Wait....");
              delay(1000);
              attendance(result);
              lcd.clear();
              lcd.print("Attendance ");
              lcd.setCursor(0,1);
              lcd.print("Registed");
              delay(1000);
        digitalWrite(indFinger, HIGH);
        return;
 }
 checkKeys();
 delay(300);
}

//     dmyyhms - 7 bytes
void attendance(int id)
{
  int user=0,eepLoc=0;
  if(id == 1)
  {
    eepLoc=0;
    user=user1++;
  }
  else if(id == 2)
  {
    eepLoc=210;
    user=user2++;
  }
  else if(id == 3)
  {
    eepLoc=420;
    user=user3++;
  }
  else if(id == 4)
  {
    eepLoc=630;
    user=user4++;
  }
  /*else if(id == 5)   // fifth user
  {
    eepLoc=840;
    user=user5++;
  }*/
  else 
  return;
  
    int eepIndex=(user*7)+eepLoc;
    EEPROM.write(eepIndex++, now.hour());
    EEPROM.write(eepIndex++, now.minute());
    EEPROM.write(eepIndex++, now.second());
    EEPROM.write(eepIndex++, now.day());
    EEPROM.write(eepIndex++, now.month());
    EEPROM.write(eepIndex++, now.year()>>8 );
    EEPROM.write(eepIndex++, now.year());

    EEPROM.write(1000,user1);
    EEPROM.write(1001,user2);
    EEPROM.write(1002,user3);
    EEPROM.write(1003,user4);
  //  EEPROM.write(4,user5);   // figth user
}

void checkKeys()
{
   if(digitalRead(enroll) == 0)
   {
    lcd.clear();
    lcd.print("Please Wait");
    delay(1000);
    while(digitalRead(enroll) == 0);
    Enroll();
   }

   else if(digitalRead(del) == 0)
   {
    lcd.clear();
    lcd.print("Please Wait");
    delay(1000);
    delet();
   }
}

void Enroll()
{
   int count=1;
   lcd.clear();
   lcd.print("Enter Finger ID:");

   while(1)
   {
    lcd.setCursor(0,1);
     lcd.print(count);
     if(digitalRead(up) == 0)
     {
       count++;
       if(count>records)
       count=1;
       delay(500);
     }

     else if(digitalRead(down) == 0)
     {
       count--;
       if(count<1)
       count=records;
       delay(500);
     }
     else if(digitalRead(del) == 0)
     {
          id=count;
          getFingerprintEnroll();
          for(int i=0;i<records;i++)
          {
            if(EEPROM.read(i) != 0xff)
            {
              EEPROM.write(i, id);
              break;
            }
          }
          return;
     }

       else if(digitalRead(enroll) == 0)
     {
          return;
     }
 }
}

void delet()
{
   int count=1;
   lcd.clear();
   lcd.print("Enter Finger ID");

   while(1)
   {
    lcd.setCursor(0,1);
     lcd.print(count);
     if(digitalRead(up) == 0)
     {
       count++;
       if(count>records)
       count=1;
       delay(500);
     }

     else if(digitalRead(down) == 0)
     {
       count--;
       if(count<1)
       count=records;
       delay(500);
     }
     else if(digitalRead(del) == 0)
     {
          id=count;
          deleteFingerprint(id);
          for(int i=0;i<records;i++)
          {
            if(EEPROM.read(i) == id)
            {
              EEPROM.write(i, 0xff);
              break;
            }
          }
          return;
     }

       else if(digitalRead(enroll) == 0)
     {
          return;
     }
 }
}

uint8_t getFingerprintEnroll()
{
  int p = -1;
  lcd.clear();
  lcd.print("finger ID:");
  lcd.print(id);
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("Place Finger");
  delay(2000);
  while (p != FINGERPRINT_OK)
  {
    p = finger.getImage();
    switch (p)
    {
    case FINGERPRINT_OK:
      Serial.println("Image taken");
      lcd.clear();
      lcd.print("Image taken");
      break;
    case FINGERPRINT_NOFINGER:
      Serial.println("No Finger");
      lcd.clear();
      lcd.print("No Finger");
      break;
    case FINGERPRINT_PACKETRECIEVEERR:
      Serial.println("Communication error");
      lcd.clear();
      lcd.print("Comm Error");
      break;
    case FINGERPRINT_IMAGEFAIL:
      Serial.println("Imaging error");
      lcd.clear();
      lcd.print("Imaging Error");
      break;
    default:
      Serial.println("Unknown error");
       lcd.clear();
      lcd.print("Unknown Error");
      break;
    }
  }

  // OK success!

  p = finger.image2Tz(1);
  switch (p) {
    case FINGERPRINT_OK:
      Serial.println("Image converted");
      lcd.clear();
      lcd.print("Image converted");
      break;
    case FINGERPRINT_IMAGEMESS:
      Serial.println("Image too messy");
       lcd.clear();
       lcd.print("Image too messy");
      return p;
    case FINGERPRINT_PACKETRECIEVEERR:
      Serial.println("Communication error");
            lcd.clear();
      lcd.print("Comm Error");
      return p;
    case FINGERPRINT_FEATUREFAIL:
      Serial.println("Could not find fingerprint features");
            lcd.clear();
      lcd.print("Feature Not Found");
      return p;
    case FINGERPRINT_INVALIDIMAGE:
      Serial.println("Could not find fingerprint features");
                  lcd.clear();
      lcd.print("Feature Not Found");
      return p;
    default:
      Serial.println("Unknown error");
                  lcd.clear();
      lcd.print("Unknown Error");
      return p;
  }

  Serial.println("Remove finger");
  lcd.clear();
  lcd.print("Remove Finger");
  delay(2000);
  p = 0;
  while (p != FINGERPRINT_NOFINGER) {
    p = finger.getImage();
  }
  Serial.print("ID "); Serial.println(id);
  p = -1;
  Serial.println("Place same finger again");
   lcd.clear();
      lcd.print("Place Finger");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print("   Again");
  while (p != FINGERPRINT_OK) {
    p = finger.getImage();
    switch (p) {
    case FINGERPRINT_OK:
      Serial.println("Image taken");
      break;
    case FINGERPRINT_NOFINGER:
      Serial.print(".");
      break;
    case FINGERPRINT_PACKETRECIEVEERR:
      Serial.println("Communication error");
      break;
    case FINGERPRINT_IMAGEFAIL:
      Serial.println("Imaging error");
      break;
    default:
      Serial.println("Unknown error");
      return;
    }
  }

  // OK success!

  p = finger.image2Tz(2);
  switch (p) {
    case FINGERPRINT_OK:
      Serial.println("Image converted");
      break;
    case FINGERPRINT_IMAGEMESS:
      Serial.println("Image too messy");
      return p;
    case FINGERPRINT_PACKETRECIEVEERR:
      Serial.println("Communication error");
      return p;
    case FINGERPRINT_FEATUREFAIL:
      Serial.println("Could not find fingerprint features");
      return p;
    case FINGERPRINT_INVALIDIMAGE:
      Serial.println("Could not find fingerprint features");
      return p;
    default:
      Serial.println("Unknown error");
      return p;
  }

  // OK converted!
  Serial.print("Creating model for #");  Serial.println(id);

  p = finger.createModel();
  if (p == FINGERPRINT_OK) {
    Serial.println("Prints matched!");
  } else if (p == FINGERPRINT_PACKETRECIEVEERR) {
    Serial.println("Communication error");
    return p;
  } else if (p == FINGERPRINT_ENROLLMISMATCH) {
    Serial.println("Fingerprints did not match");
    return p;
  } else {
    Serial.println("Unknown error");
    return p;
  }

  Serial.print("ID "); Serial.println(id);
  p = finger.storeModel(id);
  if (p == FINGERPRINT_OK) {
    Serial.println("Stored!");
    lcd.clear();
    lcd.print("Stored!");
    delay(2000);
  } else if (p == FINGERPRINT_PACKETRECIEVEERR) {
    Serial.println("Communication error");
    return p;
  } else if (p == FINGERPRINT_BADLOCATION) {
    Serial.println("Could not store in that location");
    return p;
  } else if (p == FINGERPRINT_FLASHERR) {
    Serial.println("Error writing to flash");
    return p;
  }
  else {
    Serial.println("Unknown error");
    return p;
  }
}

int getFingerprintIDez()
{
  uint8_t p = finger.getImage();

  if (p != FINGERPRINT_OK)
  return -1;

  p = finger.image2Tz();
  if (p != FINGERPRINT_OK)
  return -1;

  p = finger.fingerFastSearch();
  if (p != FINGERPRINT_OK)
  {
   lcd.clear();
   lcd.print("Finger Not Found");
   lcd.setCursor(0,1);
   lcd.print("Try Later");
   delay(2000);
  return -1;
  }
  // found a match!
  Serial.print("Found ID #");
  Serial.print(finger.fingerID);
  return finger.fingerID;
}

uint8_t deleteFingerprint(uint8_t id)
{
  uint8_t p = -1;
  lcd.clear();
  lcd.print("Please wait");
  p = finger.deleteModel(id);
  if (p == FINGERPRINT_OK)
  {
    Serial.println("Deleted!");
    lcd.clear();
    lcd.print("Figer Deleted");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print("Successfully");
    delay(1000);
  }

  else
  {
    Serial.print("Something Wrong");
    lcd.clear();
    lcd.print("Something Wrong");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print("Try Again Later");
    delay(2000);
    return p;
  }
}

void download(int eepIndex)
{
            
            if(EEPROM.read(eepIndex) != 0xff)
            {
              Serial.print("T->");
              if(EEPROM.read(eepIndex)<10)
              Serial.print('0');
              Serial.print(EEPROM.read(eepIndex++));
              Serial.print(':');  
              if(EEPROM.read(eepIndex)<10)
              Serial.print('0');
              Serial.print(EEPROM.read(eepIndex++));
              Serial.print(':'); 
              if(EEPROM.read(eepIndex)<10)
              Serial.print('0');
              Serial.print(EEPROM.read(eepIndex++));
              Serial.print("   D->");
              if(EEPROM.read(eepIndex)<10)
              Serial.print('0');
              Serial.print(EEPROM.read(eepIndex++));
              Serial.print('/');
              if(EEPROM.read(eepIndex)<10)
              Serial.print('0');           
              Serial.print(EEPROM.read(eepIndex++));
              Serial.print('/');            
              Serial.print(EEPROM.read(eepIndex++)<<8 | EEPROM.read(eepIndex++));
            }
            else
            {
               Serial.print("---------------------------");
            }

            Serial.print("         ");
}