單戶型智能樓宇門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王勝超 韓宗偉 宋玉生 張肖輝 李利敏 李勛

摘 要：本文設(shè)計(jì)了一個(gè)以STM32為中心的測量與控制系統(tǒng)，且利用兩個(gè)STM32單片機(jī)構(gòu)成雙MCU控制的門禁系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)保存開門者基本信息和圖像、系統(tǒng)異常時(shí)報(bào)警的功能，且具有基于生物識(shí)別技術(shù)、射頻卡技術(shù)、紅外線感應(yīng)技術(shù)的多種開鎖方式。通過實(shí)際系統(tǒng)模型測試與分析，該系統(tǒng)可穩(wěn)定工作，成本較低，有良好的的安全性和較高的市場應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：門禁系統(tǒng);雙MCU;存儲(chǔ)功能;生物識(shí)別技術(shù);感應(yīng)技術(shù);異常報(bào)警

在注重安全和隱私的時(shí)代，智能門禁系統(tǒng)作為一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，利用自動(dòng)識(shí)別和現(xiàn)代安全管理技術(shù)，保護(hù)用戶的財(cái)產(chǎn)安全和隱私。現(xiàn)在每個(gè)建筑物重要的通道口都需要設(shè)置門禁系統(tǒng)，因此開發(fā)出功能齊全，低成本的智能門禁系統(tǒng)有極大的意義。

1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及功能

（1）紅外和按鍵開鎖。利用手機(jī)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(shí)現(xiàn)無線通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制的開門的動(dòng)作。按鍵電路與主機(jī)連接，當(dāng)按鍵按下時(shí)，控制器檢測到電平變化，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)開鎖裝置，實(shí)現(xiàn)開鎖。（2）指紋識(shí)別開鎖。利用半導(dǎo)體指紋傳感器，結(jié)合指紋算法，對(duì)指紋進(jìn)行錄取圖像處理，特征值提取，指紋比對(duì)，比對(duì)成功后，驅(qū)動(dòng)開鎖裝置，進(jìn)行快速開鎖。（3）射頻卡開鎖。利用非接觸式的自動(dòng)識(shí)別的射頻卡，它利用射頻信號(hào)及其空間耦合的傳輸特性，實(shí)現(xiàn)開門用戶身份進(jìn)行的自動(dòng)識(shí)別，并快速開鎖。（4）開門拍照。在開鎖的瞬間，通過對(duì)攝像頭采集的視頻的其中幾幀重要圖像進(jìn)行采集，壓縮并保存并儲(chǔ)存在SD卡內(nèi)，實(shí)現(xiàn)本地儲(chǔ)存，既滿足對(duì)重要圖像存儲(chǔ)，又解決了對(duì)大量視頻圖像存儲(chǔ)造成內(nèi)存不足的問題。（5）系統(tǒng)異常報(bào)警。當(dāng)輸入密碼或者指紋錯(cuò)誤次數(shù)達(dá)到三次以及門被強(qiáng)制打開等異常狀態(tài)，報(bào)警模塊會(huì)被觸發(fā)，控制聲光報(bào)警器工作，實(shí)現(xiàn)報(bào)警的功能。

2 特點(diǎn)及創(chuàng)新之處

（1）生物識(shí)別方式。根據(jù)人物生物特征的不同而識(shí)別身份的門禁系統(tǒng)。常見的有：指紋門禁系統(tǒng)（每個(gè)人的指紋都有差別），虹膜門禁系統(tǒng)（每個(gè)人的視網(wǎng)膜都有差別），人像識(shí)別門禁系統(tǒng)（每個(gè)人的面部特征不一樣）等。本設(shè)計(jì)使用指紋識(shí)別技術(shù)，極大的提高了系統(tǒng)的安全。（2）紅外控制系統(tǒng)功能。本門禁系統(tǒng)充分地利用了手機(jī)的紅外線功能，可以通過手機(jī)自帶的紅外線發(fā)射模塊向裝置發(fā)射紅外線，裝置接收并識(shí)別后即可通過。該特點(diǎn)可以讓用戶通過手機(jī)方便的控制門的開通。（3）報(bào)警功能。門禁系統(tǒng)的報(bào)警功能主要是在有人非法闖入受控區(qū)域或者輸錯(cuò)密碼三次的情況下觸發(fā)，本設(shè)計(jì)的報(bào)警功能主要通過聲光報(bào)警器實(shí)現(xiàn)，極大的提高了受控區(qū)域的安全。（4）獨(dú)特的雙MCU控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用獨(dú)特的雙MCU控制整個(gè)門禁系統(tǒng)，兩個(gè)MCU單獨(dú)供電，能夠互相進(jìn)行信息傳輸。與一般的門禁系統(tǒng)不同的是當(dāng)本系統(tǒng)的室外MCU被破壞時(shí)，室內(nèi)的MCU仍然控制著開門信號(hào)，同時(shí)觸發(fā)報(bào)警信號(hào)并控制報(bào)警設(shè)備進(jìn)行報(bào)警，能有效的確保用戶室內(nèi)的安全。安裝在室內(nèi)的MCU1主要實(shí)現(xiàn)的功能是顯示當(dāng)前的信息，控制開門信號(hào);存儲(chǔ)和更改用戶的指紋信息;判斷指紋，密碼是否匹配;當(dāng)密碼和指紋輸錯(cuò)三次時(shí)，發(fā)出警報(bào)。MCU1的工作流程圖如圖1所示。

而MCU2主要負(fù)責(zé)檢測紅外信號(hào)，和判斷MCU1是否發(fā)出報(bào)警信號(hào)，如果發(fā)出報(bào)警信號(hào)則觸發(fā)報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警和拍照三次;若是MCU1沒發(fā)出報(bào)警信號(hào)且開門信號(hào)為高電平，則觸發(fā)開門裝置進(jìn)行開門動(dòng)作。MCU2的工作流程圖如圖2所示。

3 結(jié)論

該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)保存開門者基本信息和圖像、系統(tǒng)異常時(shí)報(bào)警的功能，且具有基于生物識(shí)別技術(shù)、射頻卡技術(shù)、紅外線感應(yīng)技術(shù)的多種開鎖方式，是一個(gè)功能完整、安全的智能門禁系統(tǒng)。

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項(xiàng)目：該項(xiàng)目受河南科技大學(xué)大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃（SRTP）項(xiàng)目資助（NO.2018093）