專業教室管理的新思路

摘 要:本文論述專業教室的門禁系統設計與模型實現。通過對指紋傳感器和門禁系統了解，設計了一個便于展示的實物模型，選取指紋傳感器采集指紋，使用計算機作為上位機，對指紋進行分析比對，符合要求的情況下開門，并記錄開門時間，也可以準確的統計專業教室的使用頻率。

關鍵詞:門禁系統指紋識別考勤登記

中圖分類號:TM93文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(c)-0211-02

1 引言

隨著科學技術的發展，我們的生活朝著越來越便捷的方向發展，現在我們身邊的每一個人都會隨身帶著一串鑰匙，沉甸甸的不說，還要擔心丟失、被盜等的危險發生，有沒有好的方法解決這個問題呢？隨著對傳感器的了解，我對這個問題有了逐漸明朗的答案。如果使用指紋代替鑰匙，那我們就可以不帶鑰匙一身輕松！

接下來我和課題組成員著手調查了國內外現有的門禁系統和指紋識別的技術應用。

門禁系統在日常生活中經常使用，如銀行、賓館、機房、軍械庫、機要室、辦公間、智能化小區、工廠等，隨著科技的發展大部分手動開關的門禁系統都演變成自動完成，同時因為各部門的重要的程度不同采取的安全等級不同:在酒店、賓館等安全等級較低的場所中我們采用人來即開門;在辦公室、機房等有使用權限的場所一般采用刷卡進入，必要時還要輔以密碼來防止非授權人員的進入;在安全等級高的機要部門一般都會采用生物技術如指紋、虹膜等技術，同時也輔以其他方式共同完成。

每個人包括指紋在內的皮膚紋路在圖案、斷點和交叉點上各不相同，呈現惟一性且終生不變。因此，我們就可以把一個人同他的指紋對應起來，通過將他的指紋和預先保存的指紋數據進行比較，就可以驗證它的真實身份，這就是指紋識別技術。由于現代電子集成制造技術的發展和高速可靠的算法研究，指紋識別已經開始走入我們的日常生活，成為生物檢測學中研究最深入，應用最廣泛，發展最成熟的技術。指紋識別技術已被應用于各種不同場所，公安部門用于刑偵破案，提高破案率;汽車行業把指紋用在防盜系統，沒有主人的指紋，汽車不會被小偷開走;銀行系統采用指紋識別，提高資金安全性等等。

我校現在正在進行數字化校園建設，專業教室如果安裝了指紋鎖，既可以讓我們擺脫鑰匙的困擾，同時也可以統計學生的出勤情況，統計專業教室的使用率，是數字化校園的一部分，有現實意義。同時為了便于展示，我們設計并制作一個實物模型，通過實物模型的制作對機械、電子等方面的知識有一個綜合的應用，專業教室指紋識別門禁系統作為一個機電一體化設備，從設計研發、采購、安裝到調試維護這一整個工程開發過程都一一經歷，對日后的科研和教學都有很大的好處。

2 總體設計

指紋系統的實現主要有兩種形式。一種是基于PC的;另一種是基于嵌入式微處理器的。前者的特點主要是存儲空間大，速度快，應用程序及通訊易于管理，指紋模板也可以做得很大或者可變，這樣拒真率和認假率都會得到改善。不足之處是，成本高，體積大，以通用的PC去應用到各種場合，顯然不是適合。后一種是基于高速的MPC或DSP，現在流行了兩種做法是ARM和DSP。算法和傳感器及速度決定了整個系統的質量，用嵌入式方式，速度比PC要慢不少，指紋模板通常在1000個以內，同時帶多種模式的選擇，比如用IC或鍵盤去輔助。本文的門禁系統在專業教室，要求速度快，故采用第一種方案。

本文設計的指紋識別門禁管理系統是通過指紋傳感器對指紋采集，通過USB方式傳入上位機，上位機中采用VB6.0軟件進行編程，對傳感器采集的指紋進行比對，比對成功則輸出開門信號，開門信號通過計算機串口輸出后，可以直接驅動門鎖，也可以增加一個模塊對門鎖進行控制如可編程序控制器(PLC)，比對不成功則記錄次數，如果同一指紋三次比對均不成功則會發出報警提示，同時記錄該指紋，將其列入黑名單。系統框圖如圖1所示:

本系統的最簡工作系統流程圖如圖2所示。

3 具體實現

3.1 硬件方面

本系統是由上位機、指紋傳感器、電磁鎖、開門開關、電源和門禁管理軟件組成的一個系統。

模型門是主要載體，其用實木制作，外觀和做工都與真實的門相仿，電磁鎖懸掛在門的上門框上，門吸嵌入到門內，門上有把手，為了模型的穩定我們加寬了門框的厚度，其外觀如圖3所示。

信號控制模塊是保護電路、放大信號和控制門的開閉。電源轉換是為傳感器和電磁鎖提供能量的單元，本文采用的電源是12V的直流電源，轉換電路的原理圖如圖4所示，電源和轉換電路的硬件連接如圖5所示。整個系統的展示圖如圖6所示。

3.2 軟件方面

在軟件方面，采用VB6.0進行程序的編制，程序分為指紋注冊部分，指紋采集比對部分，考勤統計部分和報警部分。整體畫面如圖7所示。

指紋注冊是指為授權使用本教室的指紋進行錄入，存儲，同時為該指紋指定序號和姓名。錄入時采用三次指紋輸入，防止誤錄入。注冊成功后彈出對話框，提示注冊成功。

指紋采集比對是對指紋傳感器傳送的指紋與數據庫中的指紋進行匹配，分析，這是指紋識別技術的核心技術，是非常關鍵的一步。目前，指紋匹配分兩步進行，首先是利用指紋的類別信息進行粗匹配，然后利用指紋的細節點信息進行精確的匹配，即通常所說的細節點匹配。細節點匹配是將帶識別指紋所提取的特征信息與指紋庫中模板指紋的特征點信息進行比較，計算其特征點的相似度，從而得到兩枚指紋匹配的相似度值，選取適當的閥值與該相似度值進行比較，從而判斷兩枚指紋是否來自同一手指。比對成功則輸出開門信號，最小系統是信號調理后直接驅動門鎖開門，可擴展模塊是比對成功后加入PLC控制模塊控制門鎖的打開與關閉。

考勤統計是在指紋比對成功后，在數據庫中在增加該指紋進入專業教室的時間記錄，對于輔助教師考勤很有幫助，能夠精確的統計專業教室的使用頻率，同時也為專業教室的開放預約管理提供了條件。

報警部分是為了增強門禁系統自身防御體系，在軟件中設置黑名單模塊和相應的報警裝置，對多次欲強行進入系統者予以報警。報警功能主要有使用非法開門手段時的“非法開門”報警、指紋采集系統掉電時的“掉電”報警、指紋門鎖遇到非法拆卸時的“非法拆卸”報警三種。

4 結語

本文通過對門禁系統和指紋識別技術的研究，設計并制作了一個指紋識別的門禁系統，讓我們更加方便的進入專業教室學習，準確記錄我們的考勤，提高了專業教室設備的安全性，對管理者來說更便于管理。

此次開發的指紋門禁系統是單機版的門禁系統，基本滿足了考勤和使用率統計的要求，但仍可以在此基礎上進一步地擴展和完善，可以擴展到局域網內的門禁系統，即有多個考勤終端和多個查詢、管理終端的門禁系統。

考勤管理界面雖然實現了大部分的功能，但由于時間的關系，有些功能需要再完善，因此還可以在現在的基礎上再作改進。門禁管理系統的功能還可以擴充，如用指紋提交或查詢作業，專業教室的預約服務等。

參考文獻

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