單片機(jī)的指紋門(mén)禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

杜春魁

【摘要】 科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，安全便成了這個(gè)時(shí)代備受關(guān)注的詞匯。在小區(qū)、公司部門(mén)等機(jī)構(gòu)內(nèi)，本著安全的需要，門(mén)禁系統(tǒng)是必不可少的一部分。指紋識(shí)別技術(shù)因其獨(dú)特的便利性、唯一性和不變性，則是與門(mén)禁系統(tǒng)結(jié)合的最好技術(shù)解決方案之一。本文從基于單片機(jī)的角度出發(fā)，結(jié)合指紋識(shí)別技術(shù)和硬件電路設(shè)計(jì)來(lái)對(duì)單片機(jī)的指紋門(mén)禁系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要的設(shè)計(jì)研究，并且對(duì)單片機(jī)的指紋門(mén)禁系統(tǒng)的功耗解決問(wèn)題提出了具體方案。

【關(guān)鍵詞】 單片機(jī) 門(mén)禁系統(tǒng) 指紋識(shí)別 硬件設(shè)計(jì)

隨著人們對(duì)生活品質(zhì)追求的逐步提高，人們門(mén)禁系統(tǒng)安全也就提出了更高的要求，指紋識(shí)別技術(shù)因其具有極高的安全性和便利性，而被在越來(lái)越多的小區(qū)門(mén)禁系統(tǒng)中采用，而具有指紋識(shí)別技術(shù)的門(mén)禁系統(tǒng)安全性極高、簡(jiǎn)易方便。在門(mén)禁系統(tǒng)中引入單片機(jī)，更是使門(mén)禁系統(tǒng)變得功能實(shí)用、成本低廉。

一、單片機(jī)的指紋門(mén)禁系統(tǒng)的功能描述

本單片機(jī)的指紋門(mén)禁系統(tǒng)以單片機(jī)為基礎(chǔ)，運(yùn)用指紋識(shí)別技術(shù)提高安全性和便利性。作為指紋門(mén)禁系統(tǒng)，指紋開(kāi)始是其首要的功能。用戶(hù)的指紋就是該系統(tǒng)的鑰匙，通過(guò)預(yù)存在該系統(tǒng)中的指紋數(shù)據(jù)，用戶(hù)只需用指紋就可以打開(kāi)房門(mén)。用指紋開(kāi)鎖的前提是該系統(tǒng)的指紋庫(kù)里提前錄制指紋信息，預(yù)先在系統(tǒng)中建立檔案，系統(tǒng)將信息進(jìn)行存儲(chǔ)。如果要除去該用戶(hù)的使用權(quán)的話(huà)，則需要對(duì)系統(tǒng)中的指紋信息進(jìn)行刪除。由于一個(gè)門(mén)禁系統(tǒng)的用戶(hù)主不用，系統(tǒng)管理者對(duì)用戶(hù)權(quán)限的要求肯定不一樣，這就要求指紋可以進(jìn)行方便有效的管理，分級(jí)管理則是這樣的一種措施。

用戶(hù)通過(guò)指紋對(duì)指紋門(mén)禁系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)鎖之后，會(huì)在系統(tǒng)中留下記錄，方便系統(tǒng)管理者查詢(xún)管理。為了應(yīng)對(duì)系統(tǒng)中的突發(fā)應(yīng)急情況：比如說(shuō)用戶(hù)手指被劃傷、識(shí)別裝置無(wú)法錄入指紋等，引入密碼應(yīng)急開(kāi)鎖，可以在發(fā)生突發(fā)狀況時(shí)，打開(kāi)門(mén)禁系統(tǒng)。當(dāng)電量不足時(shí)，系統(tǒng)的提示模塊會(huì)提前發(fā)出警示信號(hào)，提醒用戶(hù)補(bǔ)充電量。

二、單片機(jī)的指紋門(mén)禁系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

該單片機(jī)的指紋門(mén)禁系統(tǒng)的硬件部門(mén)主體為單片機(jī)，各部分分為：指紋采集模塊、處理器模塊、顯示模塊、供電模塊、存儲(chǔ)模塊、計(jì)時(shí)模塊、電壓監(jiān)測(cè)模塊、輸入模塊，電控鎖模塊。

指紋采集識(shí)別模塊：運(yùn)用指紋傳感器采集指紋信息，對(duì)指紋信息進(jìn)行錄入；處理器模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析處理；顯示模塊：采用LED晶體管顯示器；存儲(chǔ)模塊：用來(lái)存儲(chǔ)指紋數(shù)據(jù)、密碼、記錄等信息，斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失；計(jì)時(shí)模塊：采用時(shí)鐘/日歷芯片，用于計(jì)時(shí)，并且累計(jì)；電壓監(jiān)測(cè)模塊：選用三端口的低電壓比較器進(jìn)行檢測(cè)；輸入模塊：采用4X4矩陣鍵盤(pán)控制電平變化；電控鎖模塊：包括直流電機(jī)、控制電路和減速機(jī)，直接控制門(mén)禁系統(tǒng)的機(jī)械動(dòng)作。因?yàn)橹讣y識(shí)別模塊是獨(dú)立的，所以其與外部通信就需要接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，RS232接口則是完成命令傳輸、參數(shù)傳輸?shù)慕涌凇?/p>

I2C總線(xiàn)是兼容性非常好的芯片，I2C總線(xiàn)利用雙行線(xiàn)SDA線(xiàn)和SCl線(xiàn)傳遞芯片與模塊間的信息。I2C總線(xiàn)串行E2PROM CAT24WC02。由于I2C總線(xiàn)具有多主總線(xiàn)的特性，所以不論是單接收的器件還是多接收的器件都可以對(duì)I2C總線(xiàn)進(jìn)行控制。

三 單片機(jī)的指紋門(mén)禁系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)：（1）開(kāi)始→系統(tǒng)初始化→測(cè)試指紋識(shí)別模塊→正常工作→確定門(mén)狀態(tài)→讀取時(shí)鐘芯片→顯示時(shí)間→進(jìn)入掉電狀態(tài)→喚醒→重復(fù)流程；（2）開(kāi)始→系統(tǒng)初始化→測(cè)試指紋識(shí)別模塊→工作異常→顯示錯(cuò)誤信息→更正→確定門(mén)狀態(tài)→讀取時(shí)鐘芯片→顯示時(shí)間→進(jìn)入掉電狀態(tài)單片機(jī)的指紋門(mén)禁系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)→喚醒→重復(fù)流程。

應(yīng)急密碼開(kāi)門(mén)程序：（1）開(kāi)始→禁止輸入→判斷是否到解禁時(shí)間→試開(kāi)次數(shù)/警告提示→退出；（2）開(kāi)始→輸入密碼→密碼正確→開(kāi)門(mén)→記錄開(kāi)門(mén)時(shí)間→退出；（3）開(kāi)始→輸入密碼→密碼錯(cuò)誤→試開(kāi)次數(shù)是否達(dá)到五次/試開(kāi)次數(shù)+1→計(jì)算存儲(chǔ)解禁時(shí)間→退出。

四、總結(jié)

本文從基于單片機(jī)的角度出發(fā)，主要從單片機(jī)的指紋門(mén)禁系統(tǒng)的功能描述、單片機(jī)的指紋門(mén)禁系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、單片機(jī)的指紋門(mén)禁系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)、單片機(jī)的指紋門(mén)禁系統(tǒng)的功耗解決方案四個(gè)方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)論述，結(jié)合指紋識(shí)別技術(shù)和硬件電路設(shè)計(jì)來(lái)對(duì)單片機(jī)的指紋門(mén)禁系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的設(shè)計(jì)研究。

參 考 文 獻(xiàn)

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