基于指紋識別技術的電磁鎖控制系統的研究

李 虹，田 茸

（寧夏大學 物理電氣信息學院，寧夏 銀川 750021）

基于指紋識別技術的電磁鎖控制系統的研究

李 虹，田 茸

（寧夏大學 物理電氣信息學院，寧夏 銀川 750021）

研究了一種基于指紋識別技術的電磁鎖控制系統.首先介紹了系統的基本組成，然后著重討論了上下位機的通信協議、下位機的組成及電磁鎖的功率驅動電路，最后簡要介紹了該系統的軟件設計.實踐表明，該系統具有結構簡單、操作方便、可靠性強等特點.

指紋識別技術；電磁鎖控制系統；ULN2003；功率驅動

隨著現代社會的數字化、網絡化、信息化進程不斷加快，人們之間的交流愈加方便快捷，對身份識別的準確性、安全性與實用性提出更高要求.傳統的身份識別方法(例如護照、身份證、密碼等)已經運用了千百年，具有簡單、易于操作、成本低等很多優點，但在當今這樣一個科技發達的時代，往往會遇到很多不利因素：如身份證、護照被盜或偽造，密碼遺忘或被破解，所以傳統的身份識別技術已經遠遠不能滿足這種要求[1].這樣，不容易被作假的生物特征身份識別技術應運而生.而指紋識別技術做為最可靠、最有效的生物特征識別技術之一，目前已在不同領域得到了廣泛的應用.本文基于指紋識別技術研究了一種電磁鎖控制系統.該系統可用于任何具有電磁鎖具而又需要身份驗證的場合.

1 系統的組成

該系統由指紋模塊、上位機和下位機三部分構成，原理框圖如圖1所示.

指紋模塊采用的是由成都乙木科技有限公司 (Biovo)于1997年推出的硅芯片式指紋采集儀，用于對用戶的指紋采集處理，包括對指紋圖像的獲取、指紋圖像預處理，特征提取、與指紋特征數據庫進行特征匹配、輸出結果、向PC機傳送識別信息；上位機為普通PC機，通過USB總線與指紋模塊通信，安裝上位機軟件，提供人機對話界面，通過用戶登陸，識別用戶身份，提取用戶的基本信息，存儲用戶開鎖的歷史記錄等，并可以通過上位機軟件控制指紋模塊的采集及向下位機發送控制信號控制電磁鎖開關；下位機以AT89S51單片機為核心，向系統提供可靠的控制信息用以控制電磁鎖的開關，通過RS-232與上位機通信，保證整個系統的完整性與可靠性，并且能夠準確接收上位機控制信號及向上位機反饋開鎖狀態.

2 上下位機的通信協議

下位機以單片機為核心，采用RS-232串行通訊接口與上位機進行通信.RS-232接口是目前最常用的一種串行通訊接口.本系統采用MAX3221芯片做為PC機與單片機間的串行通信接口芯片.MAX3221芯片是MAXIM公司生產的、內有兩路接收和驅動器的芯片，其內部由一個電源電壓變換器，可以把輸入的+5V電壓變換成RS-232所需的電壓，實現PC機與單片機間RS-232標準總線通信[2].具體接口電路如圖2所示.

3 下位機的硬件設計

下位機是整個系統的執行機構，其硬件框圖如圖3所示.

3.1 功率驅動電路的設計

因電磁鎖的工作電壓為12V,且功率較大,所以要設計功率驅動電路,如圖4所示.ULN2003A最大工作電壓為40V,電流為350mA,能驅動7路負載.其工作原理為:當輸入為高電平時,對應的輸出為低電平,此時負載回路導通；當輸入為低電平時,對應的輸出為高電平,此時負載回路截止[3].

3.2 電源電路的設計

電源是控制系統的動力之源，維持整個系統的工作和運行.檢測系統電源的質量影響著整個控制系統的可靠性.所以電源部分做好才能保證整個電路的正常工作.本系統的電源由控制電路的電源和電磁鎖的電源兩部分.

3.2.1 控制電路的電源

控制電路要求DC5V的電源,其電路如圖5所示.首先通過外界變壓器將AC220V降至AC12V，再由D301-D304 4個二極管組成橋式全波不可控整流電路，將AC12V變為DC12V傳送給7805的輸入端，7805三端穩壓芯片會穩定輸出DC5V，由于7805在工作時會產生大量熱量，需外接散熱片.

3.2.2 電磁鎖的電源

電磁鎖的工作電壓為12VDC.具體電路如圖6所示.運用KBU610整流芯片對輸入電壓進行整流，另用LM317芯片和兩個外部電阻將整流后的電壓調節成驅動電磁鎖的12VDC.

4 系統的軟件設計

系統的軟件主要由上位機的軟件和下位機的軟件構成.上位機軟件是針對系統硬件結構以及要實現的功能而設計的實時軟件，以實現用戶的需求和下位機對硬件電路的自動控制.整個上位機軟件功能齊全，人機界面均采用對話框的方式，操作簡單，極易上手；而結構化的程序設計也易于修改、擴展和維護.上位機軟件分為數據庫的建立、主程序和各界面子程序三個模塊.其程序采用面向對象的可視化編程語言VisualBasic6.0軟件進行開發的[4].下位機的軟件主要由下位機主程序、芯片X25045的功能實現、PC機與下位機的數據通信三部分構成，采用C語言開發設計.

5 結語

本文研究了一種基于指紋識別技術的電磁鎖控制系統，主要對其硬件的組成與實現進行了設計，簡要介紹了軟件的設計.該系統具有結構簡單、操作方便、可靠性強等特點.

〔1〕Jain AK,Hong L,Pankanti S,Biometrics:Promising Frontiers for Emerging Identification Market, Communication ACM,2000

〔2〕程德福，林君.智能儀器[M].北京：機械工業出版社，2004：169-181.

〔3〕仲訓昱,汪濱琦,李冰.基于 EPM7128SLC84的儀器柜控制器設計[J].現代電子技術,2006（1）:112.

〔4〕龔沛增，陸慰民，楊志強.Visual Basic程序設計教程6.0[M].北京:高等教育出版社，2000.

TP391.4

A

1673-260X（2012）02-0133-02