基于STM32的校園智能門禁控制系統概述*

貴州師范學院 貴州 貴陽 550018

引言

門禁系統，在智能建筑領域，意為Access Control System，簡稱ACS。指“門”的禁止權限，是對“門”的戒備防范。中國市場調研網發布的2020-2026年中國門禁系統市場調查研究及發展趨勢分析報告認為，隨著人們安防意識的增強，門禁系統產品越來越受到重視。在市場需求的推動下，門禁系統產品呈現出多元化的發展趨勢。2030年前，門禁系統或將超越機械鎖市場，市場規模超過50億。近年來，在安防行業強勁拉動和各地對大型基建項目擴大投入刺激下，門禁系統市場蓬勃發展。

1 系統總體方案設計

本系統以STM32單片機為核心，采用USB攝像頭人像采集設備，作為人機交互界面；采用手機APP實現遠程控制。包括設置密碼、一鍵開啟所有門鎖、獲取動態密碼進行規定時效驗證開門。當人體圖像檢測模塊檢測到人體圖像時，攝像頭采集圖像與預先存儲的管理員圖像進行對比，若可以匹配則將結果發送回STM32單片機。該單片機再根據接收到的消息對門鎖的開合進行控制。

圖1 系統總設計示意圖

2 APP構架

圖2 手機端APP功能模塊圖

安卓APP“校園門禁”通過手機藍牙系統與硬件設備中藍牙模塊HC-05匹配連接后工作。管理員在APP上操作對應功能，HC-05接收到指令后將指令進行處理并傳送到單片機進行對應功能控制，單片機接收到HC-05的指令后實現自行控制相關功能模塊完成對應動作[1]。

3 功能模塊設計

（1）STM32單片機STM32F103C8T6增強型系列使用高性能的ARM? Cortex?-M3 32位的RISC內核，工作頻率為72MHz，內置高速存儲器(高達128K字節的閃存和20K字節的SRAM)，增強型I/O端口和連接到兩條APB總線的外設。不僅包含了標準和先進的通信接口，還擁有一系列的省電模式保證低功耗應用的要求。

（2）HC-05藍牙模HC-05 嵌入式藍牙串口通信模塊（以下簡稱模塊）具有兩種工作模式：命令響應工作模式和自動連接工作模式。當模塊處于自動連接工作模式時，根據事先設定的方式進行數據傳輸；當模塊處于命令響應工作模式時，執行所有AT命令，用戶端發送的各種 AT指令為模塊設定控制參數或發布控制命令。通過控制模塊外部引腳（PIO11）輸入電平，實現模塊工作狀態的動態轉換。

（3）人臉識別模塊本系統利用人臉識別來實現面貌比對，即對被檢測到的面貌像進行身份確認或在面像庫中進行目標搜索。人臉識別技術的核心實際為“局部人體特征分析”和“圖形/神經識別算法”。這種算法是利用人體面部各器官及特征部位的方法。通過人臉識別的圖像與存儲在系統里的人像進行比對。

（4）4*4矩陣鍵盤模塊當開門者獲取到動態密碼或是固定密碼需進行開門時，可以通過按4*4矩陣鍵盤進行輸入，可起到人機交互的樞紐作用。4*4矩陣鍵盤又可稱為行列式鍵盤，用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線的鍵盤。在行線和列線的每一個交叉點上都設置一個按鍵，使得按鍵為4*4個。這種結構可以有效提高單片機系統中I/O口的利用率[2]。

4 結束語

此項目主要研究設計校園智能門禁系統，校園智能門禁控制系統沒有繼續沿用實體鑰匙的開門方式，使用智能化、集成化的開鎖方式，增加了APP智能控制、人臉識別、動態密碼等方式。通過普通管理方式與手機APP智能管理方式相結合的模式，不僅解決了校園門禁安全管理的難題，還可以實現學校同時管理大量不同區域、不同種類教室的需求。