單戶型智能樓宇門禁系統設計與應用

王勝超 韓宗偉 宋玉生 張肖輝 李利敏 李勛

摘 要：本文設計了一個以STM32為中心的測量與控制系統，且利用兩個STM32單片機構成雙MCU控制的門禁系統。該系統能夠實現保存開門者基本信息和圖像、系統異常時報警的功能，且具有基于生物識別技術、射頻卡技術、紅外線感應技術的多種開鎖方式。通過實際系統模型測試與分析，該系統可穩定工作，成本較低，有良好的的安全性和較高的市場應用價值。

關鍵詞：門禁系統;雙MCU;存儲功能;生物識別技術;感應技術;異常報警

在注重安全和隱私的時代，智能門禁系統作為一種新型現代化安全管理系統，利用自動識別和現代安全管理技術，保護用戶的財產安全和隱私。現在每個建筑物重要的通道口都需要設置門禁系統，因此開發出功能齊全，低成本的智能門禁系統有極大的意義。

1 設計內容及功能

（1）紅外和按鍵開鎖。利用手機自帶的紅外遙控器，以及專用紅外遙控器，通過紅外接受模塊與主控實現無線通信，實現遠距離控制的開門的動作。按鍵電路與主機連接，當按鍵按下時，控制器檢測到電平變化，進而驅動開鎖裝置，實現開鎖。（2）指紋識別開鎖。利用半導體指紋傳感器，結合指紋算法，對指紋進行錄取圖像處理，特征值提取，指紋比對，比對成功后，驅動開鎖裝置，進行快速開鎖。（3）射頻卡開鎖。利用非接觸式的自動識別的射頻卡，它利用射頻信號及其空間耦合的傳輸特性，實現開門用戶身份進行的自動識別，并快速開鎖。（4）開門拍照。在開鎖的瞬間，通過對攝像頭采集的視頻的其中幾幀重要圖像進行采集，壓縮并保存并儲存在SD卡內，實現本地儲存，既滿足對重要圖像存儲，又解決了對大量視頻圖像存儲造成內存不足的問題。（5）系統異常報警。當輸入密碼或者指紋錯誤次數達到三次以及門被強制打開等異常狀態，報警模塊會被觸發，控制聲光報警器工作，實現報警的功能。

2 特點及創新之處

（1）生物識別方式。根據人物生物特征的不同而識別身份的門禁系統。常見的有：指紋門禁系統（每個人的指紋都有差別），虹膜門禁系統（每個人的視網膜都有差別），人像識別門禁系統（每個人的面部特征不一樣）等。本設計使用指紋識別技術，極大的提高了系統的安全。（2）紅外控制系統功能。本門禁系統充分地利用了手機的紅外線功能，可以通過手機自帶的紅外線發射模塊向裝置發射紅外線，裝置接收并識別后即可通過。該特點可以讓用戶通過手機方便的控制門的開通。（3）報警功能。門禁系統的報警功能主要是在有人非法闖入受控區域或者輸錯密碼三次的情況下觸發，本設計的報警功能主要通過聲光報警器實現，極大的提高了受控區域的安全。（4）獨特的雙MCU控制系統。本設計系統采用獨特的雙MCU控制整個門禁系統，兩個MCU單獨供電，能夠互相進行信息傳輸。與一般的門禁系統不同的是當本系統的室外MCU被破壞時，室內的MCU仍然控制著開門信號，同時觸發報警信號并控制報警設備進行報警，能有效的確保用戶室內的安全。安裝在室內的MCU1主要實現的功能是顯示當前的信息，控制開門信號;存儲和更改用戶的指紋信息;判斷指紋，密碼是否匹配;當密碼和指紋輸錯三次時，發出警報。MCU1的工作流程圖如圖1所示。

而MCU2主要負責檢測紅外信號，和判斷MCU1是否發出報警信號，如果發出報警信號則觸發報警裝置進行報警和拍照三次;若是MCU1沒發出報警信號且開門信號為高電平，則觸發開門裝置進行開門動作。MCU2的工作流程圖如圖2所示。

3 結論

該系統能夠實現保存開門者基本信息和圖像、系統異常時報警的功能，且具有基于生物識別技術、射頻卡技術、紅外線感應技術的多種開鎖方式，是一個功能完整、安全的智能門禁系統。

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項目：該項目受河南科技大學大學生研究訓練計劃（SRTP）項目資助（NO.2018093）