如何使用Arduino构建基于指纹的生物识别投票机

科技观察员 2023-01-06 2996

科技观察员

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描述

我们都非常熟悉电子投票机，您的投票以电子方式登记，您无需使用选票即可在选举中投票。今天，安全性是一个主要问题，还需要确保某人不能投票两次，因此可以通过引入基于指纹的投票来解决这个问题，在这种情况下，一个人可以根据他的指纹获得授权。这也将阻止虚假投票。所以今天我们正在 使用Arduino构建基于指纹的生物识别投票机 。

所需组件：

  1. Arduino Uno
  2. 指纹传感器模块
  3. 按钮
  4. 指示灯 -2
  5. 1K 电阻器 -3
  6. 2.2K电阻
  7. 权力
  8. 连接线
  9. 蜂鸣器
  10. 16x2 液晶显示器
  11. 面包板

投票机中的指纹传感器模块：

指纹 传感器模块或指纹扫描仪是一种模块 ，用于捕获手指的指纹图像，然后将其转换为等效模板，并将它们保存到Arduino所选ID（位置）上的内存中。在这里，所有过程都由Arduino控制，例如拍摄指纹图像，将其转换为模板和存储位置等。

生物识别

在这个指纹投票机威廉希尔官方网站 中，我们使用指纹传感器模块通过在系统中输入手指来验证真正的选民。在这里，我们使用 5 个按钮来匹配、注册/返回、删除/确定、向上和向下。注册和德尔键在这里具有双重功能。注册键用于将新的手指印模注册到系统和返回功能中。意味着当用户想要注册新手指时，他/她需要按注册键，然后LCD询问用户想要存储指纹输出的ID或位置。现在，如果此时用户不想继续，那么他/她可以再次按注册键返回（这次注册键表现为后退键）。表示注册密钥同时具有注册和返回功能。DEL/OK 键还具有相同的双重功能，就像用户注册新手指时一样，他/她需要使用另外两个键（即向上和向下）选择手指 ID 或位置，现在用户需要按 DEL/OK 键（这次此键的行为类似于确定）以继续使用选定的 ID 或位置。匹配键用于每当选民想要投票时，他/她需要首先通过手指在指纹传感器上对真正的选民进行身份验证，如果他/她通过了此身份验证，那么他/她就可以投票。

生物识别

工作说明：

对于初学者来说，这个用于选举的生物识别投票系统的工作有点复杂。首先，用户需要在按钮/键的帮助下注册手指或投票者（在此代码中，选民的最大限制为 25）。为此，用户需要按REGISTER键，然后LCD要求输入手指将成为商店的位置/ ID。所以现在用户需要使用向上/向下键输入ID（位置）。选择位置/ID 后，用户需要按确定键（DEL 键）。现在，液晶屏将要求将手指放在指纹模块上。现在用户需要将手指放在指纹模块上。然后液晶屏将要求将手指从指纹模块中取出，并再次要求放置手指。现在用户需要再次将手指放在指纹模块上。现在，指纹模块获取图像并将其转换为模板，并通过选定的ID将其存储在指纹模块的内存中。现在选民将被登记，他/她可以投票。通过同样的方法，所有选民都可以登记到系统中。

生物识别

现在，如果用户想要删除或删除任何存储的ID，那么他/她需要按DEL键，按DEL键后，LCD将要求选择位置意味着选择要删除的ID。现在用户需要选择ID并按确定键（相同的DEL键）。现在LCD会让您知道手指已成功删除。

投票流程：

现在，当用户想要投票时，他/她需要按匹配键，然后蜂鸣器将发出哔哔声，LED也会发光，LCD将要求将手指放在指纹模块上。现在Arduino会给你三次尝试把你的手指。将手指放在指纹模块上后，指纹模块捕获手指图像，发现其ID存在于系统中。如果检测到手指 ID，则 LCD 将显示授权选民。这意味着用户有权投票。然后系统进入下一阶段进行投票。现在绿色LED会亮起，这意味着现在选民可以通过按重新当选的键（来自本演示中的红色面包板）为他们的候选人投票。现在，如果同一选民想再次投票，那么系统将显示它 “已投票”。 表示同一选民无法再次投票，蜂鸣器将发出 5 秒的哔哔声。如果任何非注册用户想要投票，则指纹模块将不会在系统中检测到其ID，LCD将显示“未找到指纹”。

生物识别

这里的CAN1，CAN2，CAN3代表候选人1，候选人2和候选人3，他们参加了选举。

威廉希尔官方网站 说明：

这个基于指纹的投票机项目的威廉希尔官方网站 非常简单，其中包含用于控制整个项目过程的Arduino，用于注册，删除，选择ID和投票目的的按钮，用于警报的蜂鸣器，用于指示的LED和用于指示选民并显示结果的16x2 LCD。黄色 LED 表示指纹模块已准备好拍摄手指图像，绿色 LED 表示系统已准备好进行投票或查看结果。

生物识别

按钮直接连接到 Arduino 的引脚 A0（注册）、A1（DEL）、A2（向上）、A3（向下）和 A4（匹配）、D5（Can1）、D4（Can2）、D3（Can3）、D2（结果）相对于接地。黄色 LED 通过 1k 电阻连接到 Arduino 的数字引脚 D7 相对于接地，绿色 LED 以相同的方法连接到 Arduino 的 D6。指纹模块的 Rx 和 Tx 直接连接到 Arduino 的串行引脚 Tx 和 Rx。5v 电源用于为取自 Arduino 板的指纹模块供电。A5 处还连接了一个蜂鸣器。16x2 LCD 配置为 4 位模式，其 RS、EN、D4、D5、D6 和 D7 直接连接到 Arduino 的数字引脚 D13、D12、D11、D10、D9 和 D8。

程序说明：

在设置功能中，我们已经给出了定义引脚的方向，并启动了LCD和指纹模块。

之后，在 void loop（） 函数中，我们等待检查键并按匹配键开始指纹进行输入并将捕获的图像ID与存储的ID进行比较。如果发生匹配，则继续下一步。

void loop() 
{
 lcd.setCursor(0,0);
 lcd.print("Press Match Key ");
 lcd.setCursor(0,1);
 lcd.print("to start system");
 
 digitalWrite(indVote, LOW);
 digitalWrite(indFinger, LOW);
 if(digitalRead(match)==0)
 {
  digitalWrite(buzzer, HIGH);
  delay(200);
  digitalWrite(buzzer, LOW);
  digitalWrite(indFinger, HIGH);
  for(int i=0;i<3;i++)
..... .....
....... ....

给定 void checkKeys（） 函数用于检查是否按下注册或 DEL 键以及按下时该怎么做。如果按下 ENROL 键，则调用 Enroll（ ） 函数并按下 DEL 键，则调用 delete（） 函数。

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();
   }  
}

给定函数用于输入要删除的 ID 并调用uint8_t *deleteFingerprint（uint8_t id） *函数，该函数将从记录中删除手指。

void delet()
{
   int count=0;
   lcd.clear();
   lcd.print("Delete Finger    ");
   lcd.setCursor(0,1);
   lcd.print("Location:");
   while(1)
   {
     lcd.setCursor(9,1);
     lcd.print(count);
     if(digitalRead(up) == 0)
     {
       count++;
       if(count>25)
       count=0;
       delay(500);
     }
.... .....
..... .....

给定功能用于从所选ID的记录中删除指纹。

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;
  }   
}

给定功能用于获取指纹图像并将其转换为模板，并通过选定的ID将其保存到指纹模块存储器中。

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();
..... .....
....... ....

给定函数用于投票和显示结果：

void Vote()
{
  lcd.clear();
  lcd.print("Please Place");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("Your Vote");
  digitalWrite(indVote, HIGH);
  digitalWrite(indFinger, LOW);
  digitalWrite(buzzer, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(buzzer, LOW);
  delay(1000);
  while(1)
  {
        if(digitalRead(sw1)==0)

#include

#include

LiquidCrystal lcd(13,12,11,10,9,8);

#include

uint8_t id;

Adafruit_Fingerprint finger = Adafruit_Fingerprint(&Serial);

#define enroll 14

#define del 15

#define up 16

#define down 17

#define match 18

#define indVote 6

#define sw1 5

#define sw2 4

#define sw3 3

#define resultsw 2

#define indFinger 7

#define buzzer 19

#define records 25

int vote1,vote2,vote3;

int flag;

void setup()

{

delay(1000);

pinMode(enroll, INPUT_PULLUP);

pinMode(up, INPUT_PULLUP); 

pinMode(down, INPUT_PULLUP); 

pinMode(del, INPUT_PULLUP);

pinMode(match, INPUT_PULLUP);

pinMode(sw1, INPUT_PULLUP); 

pinMode(sw2, INPUT_PULLUP);

pinMode(sw3, INPUT_PULLUP);

pinMode(resultsw, INPUT_PULLUP);

pinMode(buzzer, OUTPUT);

pinMode(indVote, OUTPUT);

pinMode(indFinger, OUTPUT);

lcd.begin(16,2);

if(digitalRead(resultsw) ==0)

{

for(int i=0;iEEPROM.write(i+10,0xff);

   EEPROM.write(0,0);

   EEPROM.write(1,0);

   EEPROM.write(2,0);

   lcd.clear();

   lcd.print("System Reset");

   delay(1000);

}

lcd.clear();

lcd.print("Voting Machine");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("by Finger Print");

delay(2000);

lcd.clear();

lcd.print("Circuit Digest");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("Saddam Khan");

delay(2000);

if(EEPROM.read(0) == 0xff)

EEPROM.write(0,0);

if(EEPROM.read(1) == 0xff)

EEPROM.write(1,0);

if(EEPROM.read(1) == 0xff)

EEPROM.write(1,0);

//finger.begin(57600);

Serial.begin(57600);

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);

}

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Cn1");

lcd.setCursor(4,0);

lcd.print("Cn2");

lcd.setCursor(8,0);

lcd.print("Cn3");

lcd.setCursor(12,0);

lcd.print("Cn4");

lcd.setCursor(0,1);

vote1=EEPROM.read(0);

lcd.print(vote1);

lcd.setCursor(6,1);

vote2=EEPROM.read(1);

lcd.print(vote2);

lcd.setCursor(12,1);

vote3=EEPROM.read(2);

lcd.print(vote3);

delay(2000);

}

void loop()

{

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Press Match Key ");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("to start system");

digitalWrite(indVote, LOW);

digitalWrite(indFinger, LOW);

if(digitalRead(match)==0)

{

digitalWrite(buzzer, HIGH);

delay(200);

digitalWrite(buzzer, LOW);

digitalWrite(indFinger, HIGH);

for(int i=0;i<3;i++)

{

lcd.clear();

lcd.print("Place Finger");

delay(2000);

int result=getFingerprintIDez();

if(result>=0)

{

  flag=0;

    for(int i=0;i
    {

      if(result == EEPROM.read(i+10))

      {

         lcd.clear();

          lcd.print("Authorised Voter");

          lcd.setCursor(0,1);

          lcd.print("Please Wait....");

          delay(1000);

          Vote();

          EEPROM.write(i+10, 0xff);

          flag=1;

          return;

      }

    }



    if(flag == 0)

    {

    lcd.clear();

    lcd.print("Already Voted");

    //lcd.setCursor(0,1);

    //lcd.print("")

    digitalWrite(buzzer, HIGH);

    delay(5000);

    digitalWrite(buzzer, LOW);

    return;

    }

 }

}

lcd.clear();

}

checkKeys();

delay(1000);

}

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=0;

lcd.clear();

lcd.print("Enter Finger ID:");

while(1)

{

lcd.setCursor(0,1);

 lcd.print(count);

 if(digitalRead(up) == 0)

 {

   count++;

   if(count>25)

   count=0;

   delay(500);

 }



 else if(digitalRead(down) == 0)

 {

   count--;

   if(count<0)

   count=25;

   delay(500);

 }

 else if(digitalRead(del) == 0)

 {

      id=count;

      getFingerprintEnroll();

      for(int i=0;iif(EEPROM.read(i+10) == 0xff)

        {

          EEPROM.write(i+10, id);

          break;

        }

      }

      return;

 }



   else if(digitalRead(enroll) == 0)

 {        

      return;

 }

}

}

void delet()

{

int count=0;

lcd.clear();

lcd.print("Enter Finger ID");

while(1)

{

lcd.setCursor(0,1);

 lcd.print(count);

 if(digitalRead(up) == 0)

 {

   count++;

   if(count>25)

   count=0;

   delay(500);

 }



 else if(digitalRead(down) == 0)

 {

   count--;

   if(count<0)

   count=25;

   delay(500);

 }

 else if(digitalRead(del) == 0)

 {

      id=count;

      deleteFingerprint(id);

      for(int i=0;iif(EEPROM.read(i+10) == id)

        {

          EEPROM.write(i+10, 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 Vote()

{

lcd.clear();

lcd.print("Please Place");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("Your Vote");

digitalWrite(indVote, HIGH);

digitalWrite(indFinger, LOW);

digitalWrite(buzzer, HIGH);

delay(500);

digitalWrite(buzzer, LOW);

delay(1000);

while(1)

{

if(digitalRead(sw1)==0)

    {

      vote1++;

      voteSubmit(1);

      EEPROM.write(0, vote1);

      while(digitalRead(sw1)==0);

      return;

    }

    if(digitalRead(sw2)==0)

    {

      vote2++;

        voteSubmit(2);

        EEPROM.write(1, vote2);

      while(digitalRead(sw2)==0);

      return;

    }

    if(digitalRead(sw3)==0)

    {

      vote3++;

         voteSubmit(3);

         EEPROM.write(2, vote3);

      while(digitalRead(sw3)==0);

      return;

    }

    

     if(digitalRead(resultsw)==0)

     {

          lcd.clear();

          lcd.setCursor(0,0);

          lcd.print("Can1");

          lcd.setCursor(6,0);

          lcd.print("Can2");

          lcd.setCursor(12,0);

          lcd.print("Can3");

          for(int i=0;i<3;i++)

          {

            lcd.setCursor(i*6,1);

            lcd.print(EEPROM.read(i));

          }

          delay(2000);

       int vote=vote1+vote2+vote3;

       if(vote)

       {

        if((vote1 > vote2 && vote1 > vote3))

        {

         lcd.clear();

         lcd.print("Can1 Wins");

         delay(2000);

         lcd.clear();

        }

        else if(vote2 > vote1 && vote2 > vote3)

        {

         lcd.clear();

         lcd.print("Can2 Wins");

         delay(2000);

         lcd.clear();

        }

        else if((vote3 > vote1 && vote3 > vote2))

        {

         lcd.clear();

         lcd.print("Can3 Wins");

         delay(2000);

         lcd.clear();

        }

       

       else

       {

         lcd.clear();

         lcd.print("   Tie Up Or   ");

         lcd.setCursor(0,1);

         lcd.print("   No Result   ");

         delay(1000);

         lcd.clear();

       }

       

      }      

       else 

       {

         lcd.clear();

         lcd.print("No Voting....");

         delay(1000);

         lcd.clear();

       }

       vote1=0;vote2=0;vote3=0;vote=0;

       lcd.clear();

       return;

     }

}

digitalWrite(indVote, LOW);

}

void voteSubmit(int cn)

{

lcd.clear();

if(cn == 1)

lcd.print("Can1");

else if(cn == 2)

lcd.print("Can2");

else if(cn == 3)

lcd.print("Can3");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("Vote Submitted");

digitalWrite(buzzer , HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(buzzer, LOW);

digitalWrite(indVote, LOW);

return;

}
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