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1、自主设计门禁控制系统设计人姓名：赵举班级：电气工程及其自动化1班 目 录1.门禁系统概述22.设计思路概述42.1方案142.2方案242.3方案353.设计要求54.门禁系统总体方案54.1成本分析54.2门禁系统总流程图65.电路设计75.1报警电路75.2CPU系统75.3USB转串口电路85.4ISP程序下载电路86.结论9附录：部分程序10子函数定义，内容功能定义10删除指纹部分10刷指纹处理函数11录入指纹模块11参考文献：141. 门禁系统概述门禁管理是现代安全防范系统的重要组成部分，随着国内对门禁系统的安全性、先进性和稳定性要求的提高，迫切需要一种高性能的门禁系统，现在比较常用
2、门禁系统主要有生物识别（指纹、掌形、虹膜等）和以射频卡系统为代表的系统，虽然传统的以射频卡为代表的门禁系统能取到一些作用，但从本质上来说，是检验人持有的“物”，而不是验证其本人，只要“物”的有效性得到确认，则持有该“物”的人就被认为是合法者。目前的智能门控系统多种多样，都是取消了传统的金属机械式的钥匙，达到智能开关门的目的，比如语音识别系统，只需要使用者进来的时候识别语音信号就可以开门关门。这样就解决了传统的机械式钥匙丢失，被盗等问题，也使人们的生活更加方便。本设计有三种设计方案。方案1：我们拟采用淘宝上卖的语音模块来做控制模块；方案2：采用RFID模块与单片机及其控制电路；方案三：指纹识别门
3、禁系统。图1 语音识别模块及控制电路 2 / 15图2 RFID模块图3 光学指纹模块图4 光学指纹模块参数2. 设计思路概述2.1 方案1只需要在淘宝上购买语音模块，配合外接电路，如继电器控制门的开关，优点是电路设计简单，不怎么需要设计程序，就可以大体实现功能。基于对声音特征辨识的特定人语音识别在对安全要求很高的部门门禁系统中得到了较为广泛的应用(其基本原理)当系统接收到外界语音信息后，从事先训练好的语音库中找出唯一匹配的声音特征模型进行辨识，如果匹配成功则执行下一步操作，反之，如果无法匹配将会拒绝执行任何操作。缺点也很明显，特定人语音识别存在稳健性不理想，对有些人的语音识别率高，有些人的识
4、别率不高，系统刚训练完时识别率较高，但随着时间的延长会导致识别率慢慢降低等缺点，使得安全性能大大降低，不实用。表 语音识别系统分类2.2 方案2用户先刷卡，单片机将获取的卡号与自身RAM中的卡号进行比较，如果卡号相同，系统便打开电子锁。在刷卡时，单片机使用RS232串口协议与上位机通讯，从而使上位机能得到用户数据和刷卡信息，并且可以添加、删除用户。射频识别技术使用的是射频读卡模块和非接触式ID卡，这样避免了磁卡刷卡时与读卡器的摩擦，大大提高了硬件的使用寿命。51单片机学习简单，易上手，程序好设计，所以本方案采用51单片机最小系统控制电路。但是这样每次刷卡还是显得不太安全，信息易被盗用，并且51
5、单片机处理信息的能力也不是很强。2.3 方案3用户在使用前先把家庭成员指纹信息录入系统，保存之后便可使用。用户在进门时把手放在检测器，如果能在系统库中找到对应的指纹信息便可以打开门。如果是非法分子想要破坏或者多次都检测不正确的话系统将会报警，发出警报。正点原子AS608 光学指纹识别模块拒真率小于1%，认假率小于0.001%，可见安全性能极高，并且指纹无法更改，每个人都不相同，基本不可能被伪造。配合STM32单片机最小系统及其控制电路，达到控制门禁的目的。缺点是价格稍微比上面两个高，系统更复杂。综上三种方案，我们可以看出各有优缺点但是综合考虑，对于门禁我们要求最高的就是安全性能，所以我们最终方
6、案采用的是指纹识别门禁系统。3. 设计要求（1）指纹识别功能（2）添加和删除指纹功能（3）更改指纹信息（4）可添加黑名单（5）非法破坏报警功能，蜂鸣器发出警报4. 门禁系统总体方案4.1 成本分析1. 正点原子AS608 光学指纹识别模块：138元2. STM32F103C8开发板 STM32小系统核心板：21.08元（加运费）3. 继电器X2:11.2元4. 电子元器件+导线：49.72元总计：220元图5 STM32单片机最小系统版图6 继电器4.2 门禁系统总流程图否5. 电路设计5.1 报警电路由于蜂鸣器驱动需要相对单片机较大的电压，所以设计了蜂鸣器的驱动电路如下图:图7 蜂鸣器驱动电
7、路5.2 CPU系统图8 cpu5.3 USB转串口电路图9 转串口5.4 ISP程序下载电路图10 下载电路6. 结论通过本学期的学习使得我们对于物联网有了理论方面的认识，之前只是在电视上，手机上看到关于各种物联网的报道，很多比赛也都是关于物联网的，总以为很高深的技术。现在从理论方面的认识填补了不足，通过这次设计，我对各种识别技术有了深入地了解，知道了各种传感器的优缺点。这次设计只是初步的理念设计，并没有实物，所以也没有搭建电路。虽然无法测试可行性，但是我们也根据淘宝卖家提供的资料研究了他们的指纹模块的单片机程序，有了一个初步的认识。希望在以后的学习生活中可以有机会接触此电路，检验结果。虽然
8、没有实际结果，但也让我们懂得了如何从拿到一个实际问题开始分析，找解决问题的方案然后找到适合的方案，综合考虑各方面，思维更加缜密了。附录：部分程序子函数定义，内容功能定义删除指纹部分刷指纹处理函数录入指纹模块void Add_FR(void)u8 i,ensure ,processnum=0;u16 ID;while(1)switch (processnum)case 0:i+;LCD_Fill(0,100,lcddev.width,160,WHITE);Show_Str_Mid(0,100,请按指纹,16,240);ensure=PS_GetImage();if(ensure=0x00) BE
9、EP=1;ensure=PS_GenChar(CharBuffer1);/BEEP=0;if(ensure=0x00)LCD_Fill(0,120,lcddev.width,160,WHITE);Show_Str_Mid(0,120,指纹正常,16,240);i=0;processnum=1;/else ShowErrMessage(ensure);else ShowErrMessage(ensure);break;case 1:i+;LCD_Fill(0,100,lcddev.width,160,WHITE);Show_Str_Mid(0,100,请再按一次指纹,16,240);ensure
10、=PS_GetImage();if(ensure=0x00) BEEP=1;ensure=PS_GenChar(CharBuffer2);/BEEP=0;if(ensure=0x00)LCD_Fill(0,120,lcddev.width,160,WHITE);Show_Str_Mid(0,120,指纹正常,16,240);i=0;processnum=2;/else ShowErrMessage(ensure);else ShowErrMessage(ensure);break;case 2:LCD_Fill(0,100,lcddev.width,160,WHITE);Show_Str_Mi
11、d(0,100,对比两次指纹 ,16,240);ensure=PS_Match();if(ensure=0x00) LCD_Fill(0,120,lcddev.width,160,WHITE);Show_Str_Mid(0,120,对比成功,16,240);processnum=3;/else LCD_Fill(0,100,lcddev.width,160,WHITE);Show_Str_Mid(0,100,对比失败，请重新录入,16,240);ShowErrMessage(ensure);i=0;processnum=0;/delay_ms(1200);break;case 3:LCD_Fi
12、ll(0,100,lcddev.width,160,WHITE);Show_Str_Mid(0,100,生成指纹模板,16,240);ensure=PS_RegModel();if(ensure=0x00) LCD_Fill(0,120,lcddev.width,160,WHITE);Show_Str_Mid(0,120,成功生成指纹模板,16,240);processnum=4;/else processnum=0;ShowErrMessage(ensure);delay_ms(1200);break;case 4:LCD_Fill(0,100,lcddev.width,160,WHITE);Show_Str_Mid(0,100,请输入储存ID ,16,240);Show_Str_Mid(0,120,0= ID =299,16,240);doID=GET_NUM();while(!(IDAS608Para.PS_max);/ensure=PS_StoreChar(CharBuffer2,ID);/if(ensure=0x00) LCD_Fill(0,100,lcddev.width,160,WHITE);Show_Str_Mid(0,120, 指纹录入成功,16,240);PS_ValidTempleteNum(&ValidN);/LCD_Sh
