智能門禁系統的設計與實現

王海龍 仝曉慧

【摘 要】本系統以STC89C52單片機作為核心模塊，可進入人機界面進行模式選擇，采用串口通信技術控制UART型ZFM-60指紋模塊實現指紋識別，并對指紋的錄入、儲存及刪除進行操作，并通過HS12864-15C液晶屏顯示對比流程及結果，同時采用了藍牙APP遠程協助控制部分系統工作，輔以繼電器、電磁鎖、舵機控制門鎖的開關。

【關鍵詞】單片機;指紋識別;藍牙APP;液晶屏

中圖分類號： TU855;TN92 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）11-0037-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.11.017

【Abstract】This system by STC89C52 single-chip microcomputer as the core module， can enter the man-machine interface to mode choice， using serial communication technology to control UART ZFM-60 fingerprint module to realize fingerprint identification， and to operate fingerprint input， storage and deletion， and by comparison with HS12864-15 c LCD shows process and as a result， at the same time using the bluetooth remote APP assist control part of the system， supplemented by relays， electromagnetic locks， steering gear control door lock switch.

【Key words】SCM; Fingerprint recognition; Bluetooth APP; LCD screen

0 引言

21世紀初期科技水平的發展可謂是日新月異，傳統的防盜系統面臨極大的安全隱患。相應而生的生物識別技術根據人體相貌、聲音等生物特征進行身份驗證為科學解決方案之一，而今的生物識別技術主要為指紋識別[1-2]、虹膜識別、面相識別、掌紋識別、視網膜識別。生物識別技術很大優勢在于：（1）削減了假冒身份確認的概率;（2）減少使用者的負擔——手機、UI卡、鑰匙等;（3）降低管理的成本，實施無人身份認證系統。

而手機藍牙APP[3]控制門鎖也為解決傳統的安全防盜系統問題做出了極大的貢獻，采用手機控制門鎖的優勢主要有：（1）安全性，一起按照運用者需要，經過簡單的操作，本功用能夠選擇性設置。（2）便利性，在指紋不便時，尤其是老人和小孩運作。總的來講，將指紋和手機結合運用起來，不僅能將它們的優點發揮出來，還能互補自身的缺點。

1 系統總體設計

智能門禁控制系統是利用STC89C52單片機[4]控制各類模塊相關參數并作出相應的管理和控制，具體是通過管理員模式首先進行指紋的增刪工作、手動開鎖或修改密碼，斷電信息不會丟失將存儲在AT24C02芯片中。指紋采集成功后，當手指再次靠近指紋模塊時，其會自動識別是否為有效指紋。無效時，電磁鎖及舵機不會工作，門不會打開，顯示器“未檢測到指紋”;有效時，單片機輸出高電壓，繼電器開始工作，電磁鎖打開，舵機控制開門，顯示器顯示相應指紋序號。在無線控制中，打開手機APP輸入密碼連接單片機上的藍牙模塊，從而控制單片機是否對繼電器和舵機輸出相應信號，繼而控制門的開關。整體框架圖如圖1所示：

2 硬件設計

2.1 指紋模塊

指紋模塊里面主要是DSP芯片，型號為AS606，加上外面的CMOS芯片，CMOS芯片主要是對指紋進行“照相”，生成指紋特征，錄入兩次或多次指紋特征后就會合成一個完整的指紋模板。

主要步驟是：掃描人體指紋圖像、生成指紋特征、合成指紋庫模板。

2.2 藍牙模塊

藍牙模塊，是一種集成藍牙功能的PCBA板，用于短距離無線通訊，具有半成品的屬性。本系統主要采用TI公司提供的藍牙CC2541芯片，不僅具有低功耗，還集成有8051功能。采用TI公司提供的BLE藍牙協議棧[5]，并設置藍牙名：WHL，服務UUID和特征UUID均為：FFF9。

2.3 4*4按鍵模塊

工作的原理是：用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每個交叉點上，設置一個按鍵。而這樣的按鍵中按鍵的個數是4 * 4個。這樣的行列式鍵盤結構能夠有效地提高單片機系統中I/O口的利用率。

3 軟件設計

采用Keil5[6]單片機軟件開發環境對單片機進行編程，單片機在上電后，主程序完成相應的初始化工作。

無按鍵按下時：判斷指紋和藍牙模塊是否需求開門，沒有則繼續等待，有則控制舵機和電磁鎖開門。

有按鍵按下時：判斷鍵值，是A鍵則進入密碼輸入模式以便進入管理員模式進行相關操作;是B鍵則判斷當前指紋的錄取狀態，并通過液晶顯示，其他鍵則忽略或回到初始化狀態后。

管理員模式時：

（1）A鍵采集新的指紋;（2）B鍵刪除錄入過的指紋;（3）C鍵刪除所有指紋;（4）D鍵進入管理員密碼修改模式;（5）最后按任意鍵回到初始化狀態后。

主程序設計流程如圖2所示。

4 結束語

本文提出了一種多功能智能門禁系統，初步完成了對系統的硬件設計和軟件設計，該系統采用單片機控制，使用4*4按鍵進入人工界面，進行多種操作選擇。選取了指紋模塊及藍牙模塊，利用生物技術和無線技術分別對門鎖進行有效的控制，并且涉及到了MIT App Inventor制作藍牙APP的功能，為系統的調試起到了至關重要的作用。該系統具有體積小、性價比高、傳輸速度快、適合家庭及單位使用。

【參考文獻】

[1]L.Coetzee， et al. Fingerprint Recognition in Low Quality Images. Pattern Recognition.1993，vol.26：1441-1460.

[2]趙玉蘭，姜春風，方修豐.指紋識別技術在煤礦門禁系統中的應用與實現[J].煤炭技術.2010，29（11）：132-134.

[3]高明華.肖佳豪.基于App Inventor設計的藍牙通信實驗的開發.實驗技術與管理.2018：1002-4956.

[4]郭天祥.新概念51單片機C語言教程[M].北京：電子工業出版社，2009：60-400.

[5]張志飛. 藍牙核心協議棧的分析與實現[D].河北工業大學，2007.

[6]唐錢輝.丁明亮.Proteus ISIS 和Keil在單片機教學中的應用[J].重慶電力高等專科學校學報.2006，8（04）：46-49.

※基金項目：2017省級大學生創新計劃訓練項目（AH201712216024）。

作者簡介：仝曉慧（1986—），女，漢族，山東菏澤人，安徽新華學院電子通信工程學院講師。