基於指紋識別的智能門禁系統

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基於指紋識別的智能門禁系統傳統的門鎖僅僅是單純的契合性機械裝置，無論其結構如何複雜，一把在街頭配置的鑰匙就可以不留痕跡的將其打開。為了彌補這個缺點便產生了磁卡門禁系統，但是磁卡與讀卡器之間容易產生機械磨損，基礎設施投入大，難以維護，且磁卡容易丟失，其可靠性和安全性也受到了限制。而每個人的指紋是特殊的，指紋的紋路、交叉點，斷點各不相同且具有極大的穩定性，於是誕生了指紋識別門禁系統。以指紋識別為基礎、密碼解鎖為輔助的智能門禁系統，將有效的解決傳統門鎖和磁卡門禁系統的可靠性和安全性問題。

目錄

2、研究目標

設計一款智能、安全、操作簡單的指紋識別門禁系統。管理者可通過鍵盤和指紋模塊進行錄入或刪除指紋、設置指紋ID、設置開鎖密碼等操作。當指紋模塊識別到已錄入的指紋時，通過控制電路打開電控鎖，同時綠色LED燈亮起，提醒用戶門禁已打開；當指紋模塊識別到非已錄入的指紋時，通過蜂鳴器進行報警，同時紅色LED燈亮起，提醒用戶沒有打開門禁的權限。當用戶手指或者指紋模塊發生異常狀況時，可以通過之前設置的密碼進行打開門禁的操作。

3、主要內容

智能指紋識別門禁系統的設計和實現是利用STC89C52單片機作為主芯片，主要分為指紋模塊、LCD顯示模塊、儲存模塊、4*4鍵盤、電控鎖、提示和報警模塊等功能。利用按鍵進行控制系統，通過指紋模塊進行收集、錄入和識別指紋，進而將識別的結果由控制電路、電控鎖和提示報警模塊顯示出來，並根據識別結果打開門禁或關閉門禁。整個系統是一個軟硬件結合的嵌入式系統。圖1為該門禁系統的系統模擬框圖。

系統硬件結構

①指紋模塊：本部分主要作用是完成指紋信息的採集、錄入、對比等功能，採用AS608指紋模塊。AS608是杭州晟元芯片技術有限公司(Synochip)的集成光學指紋芯片，內置DSP運算單元，集成了指紋識別算法，能高效快速採集圖像並識別指紋特性。AS608 系列芯片內嵌了多種加解密算法，支持 DES、AES、RSA、ECC 以及多種 HASH 算法。AS608指紋模塊是基於AS608芯片做成的指紋芯片，採用8pin的控制接口，供電電壓為3.3V（不能使用5V供電），通信總線有兩種，分別為串口通訊（TX、RX）和USB通訊（D+、D-）。

②微控制器：本部分是整個系統的核心，採用STC89C52單片機。STC89C52是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有以下標準功能： 8k字節Flash，512字節RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內置4KB EEPROM，MAX810復位電路，3個16 位定時器/計數器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結構（兼容傳統51的5向量2級中斷結構），全雙工串行口。該單片機完全能夠滿足本項目設計的需要。

③LCD顯示：本部分主要用來顯示用戶操作和提示功能，採用LCD12864。帶中文字庫的128X64 是一種具有4 位/8 位並行、2 線或3 線串行多種接口方式；其顯示分辨率為128×64, 內置8192 個16*16 點漢字，和128 個16*8 點ASCII 字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。

④4*4鍵盤：本部分主要是操作添加、刪除指紋信息等指令，按鍵主要包括0-9鍵、刪除鍵、下翻鍵、上翻鍵、確定鍵、取消鍵和開門鍵。它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個交叉點上，設置一個按鍵。

⑤模儲存塊：本部分主要用於密碼的儲存，採用24C02芯片。24C02芯片是基於I2C-BUS 的存儲器件，遵循二線制協議，由於其具有接口方便，體積小，數據掉電不丟失等特點。

⑥提示和報警模塊：本部分主要根據指紋識別的結果進行提示和報警，包括兩顆LED燈珠和一個蜂鳴器。

⑦電控鎖：本部分主要用來控制門禁的開關，主要包括一個繼電器和其他機械裝置。

（2）系統軟件設計

本設計採用了模塊化編程思想，將各個模塊單獨編程後再進行統一添加，增強了系統軟件的可讀性，便於日後維護和升級。主控制系統程序設計包括: 主程序設計、指紋模塊、按鍵程序、LCD顯示等。圖2為該系統軟件設計流程圖。

據顯示屏主菜單顯示，當用戶在鍵盤上按下1鍵，代表進入管理員模式。初次使用，需設置六位數密碼，兩側輸入的密碼一致，密碼設置成功。輸入六位數密碼驗證成功後進入管理員模式，通過按鍵1,2,3,4，可選擇錄入指紋、刪除指紋、密碼開鎖以及更改密碼的操作，操作完成後按任意鍵返回主菜單。

根據顯示屏主菜單顯示，當用戶在鍵盤上按下2鍵，代表進入指紋開鎖模式。用戶將指紋放到指紋識別模塊上，指紋識別模塊讀取指紋信息，並與指紋庫中已經錄入的指紋信息匹配。匹配成功後，門禁打開，並亮起綠燈提醒用戶門禁已打開；若匹配不成功，紅色LED燈亮起，同時蜂鳴器發出警報。