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基于指紋識別的機械某實驗室門禁系統設計

文章來源:www.byxolb.tw   發布者:畢業設計網   瀏覽量:

基于指紋識別的機械某實驗室門禁系統設計

摘  要

門禁系統是利用計算機和自動化控制設備對各類出入口通道進行控制和管理的智能化管理系統。直觀地講,就是系統前端利用門禁控制設備(門禁控制器)和身份識別設備(如讀卡器、密碼鍵盤、指紋識別器等)對進出的人員進行身份識別,并控制門的開關狀態;后臺管理軟件監控各個出入口(也就是各個門禁點)的人員進出情況并進行記錄,同時對各種非法侵入和開門超時等異常情況進行監測,及時上傳告警信息,方便管理。改變了以往如閉路監控、防盜報警等安防產品被動的安防模式,以主動控制替代了被動監視。本課題“機械某實驗室智能安防系統系統設計”是建立在此背景基礎上,以stm32單片機為控制核心,通過傳感器的相互的協調,和無線信息傳輸技術的應用,設計一套智能化,人性化的智能門禁控制系統。

 

關鍵字:stm32單片機,指紋識別系統,超聲波,控制系統

 

 

 

 

 

 

Abstract

The entrance guard system is an intelligent management system which uses computer and automation control equipment to control and manage all kinds of entrance and exit channels. Intuitively speaking, is using the system front-end access control equipment (controller) and identification devices (e.g., card reader, keyboard password, fingerprint reader etc.) for the identification of import personnel, switch state and control gate; the backstage management software to monitor every entrance (i.e. each access point) of the staff out of the situation and make a record, while a variety of illegal intrusion and open the door to monitor the timeout and abnormal situation, timely upload alarm information, convenient management. Changes in the past, such as closed-circuit monitoring, anti-theft alarm and other security products passive security mode, active control instead of passive surveillance. The research of "Mechanical Lab intelligent security system design system is built on the background based on STM32 microcontroller to control the core, through the coordination of each sensor, and the application of wireless information transmission technology, design a set of intelligent, user-friendly intelligent access control system. 

Keywords:  stm32; mono-chip;   supersonic;  wave;  control system

 

 

目    錄

摘  要I

AbstractII

第1章 緒論1

1.1智能安防系統介紹1

1.2對智能家居現狀及對其未來發展探究1

1.3本章小結1

第2章 系統整體方案構建設計2

2.1系統實現功能及要求2

2.2 系統整體方案設計2

2.2.1 MFRC522與IC卡概述2

2.2.2 總體方案設計2

2.3 本章小結4

第3章 系統硬件電路設計5

3.1  stm32單片機介紹5

3.2 單片機最小系統設計7

3.2.1 穩壓電源電路設計7

3.2.2晶振電路設計7

3.2.3復位電路設計8

3.3 IC卡模塊介紹10

3.3.1 MFRC522模塊介紹10

3.3.2 MFRC522模塊引腳功能簡介11

3.3.3 MFRC522模塊控制簡介11

3.4超聲波模塊介紹12

3.5溫度采集介紹13

3.6 LCD1602顯示屏介紹13

3.7 nRF24L01無線模塊的應用14

3.8本章小結15

第4章 PCB設計與焊接16

4.1 PCB布局與布線基本原則16

4.2系統布局布線圖16

4.3 焊接電路總結18

4.4 本章小結18

第5章  電路調試19

5.1 硬件電路調試19

5.1.1 穩壓電源電路20

5.2 nRF24L01模塊調試20

5.3 MFRC522模塊模塊調試21

5.4 本章小結22

第6章 編譯軟件23

6.1 編譯軟件的應用23

6.2 Jlink的應用23

6.3 本章小結24

結論25

參考文獻26

致謝27

 

第1章 緒論

1.1智能安防系統介紹

隨著計算機、嵌入式技術的飛速發展,及高等院校信息化建設進程的加快,門禁管理信息在國內各大高校及一些科研院所的應用已經非常普及,如云南大學的“一卡通”機房門禁管理系統[1],四川大學的遠程門禁控制及視頻監查系統等。顯然,門禁信息系統為更新、提高實驗裝備,有效組織科研協作等起到了積極的作用,也為廣大教師、科研人員、學生提供了進行科研實驗的有利條件和可靠的保障.

 

  通過在管理中不斷地探索、研究及分析,特別是長期對自主門禁系統的研究開發,結合廣東石油化工學院計算機與電子信息學院實驗教學模式及管理的特點,以先進的感應式IC 卡技術,配合指紋識別信息系統,將IC 卡的應用、嵌入式技術[4]與計算機信息管理系統結合起來,自主設計并實現了高校實驗室門禁管理系統。 

 

    1 高校實驗室門禁管理的問題分析 

 

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    門禁系統的應用雖然使高校實驗室各管理部門工作更加簡單明了,效率更高,但在日常管理應用中,仍然暴露出很多問題和漏洞。從管理模式上分析,問題具體如下: 

 

    1) 市面上門禁系統高成本是制約高校實驗室信息化普及和發展的瓶頸。現階段,雖然門禁管理系統在市場上已有較為成熟的產品,但價格往往較高,這與高校實驗室限于經濟基礎的規劃模式不相符。在高校范圍內,各領域、各學科都擁有各自不同的專業實驗室,少則數十個,多則幾十個。例如,每個實驗室均購買一套門禁系統,則需動輒數十或者幾十萬元的成本,還需承擔后期的維護、調試、安裝等費用。 

 

    2) 市面上門禁系統的工作流程與高校實驗教學模式不相符。高等院校的實驗課程,為保證實驗教學的效果與秩序,實驗時是不允許非該時間段實驗的班級學生進入實驗室的。但在實際的管理過程中,這種情況非常難控制。以廣東石油化工學院電子信息工程系現代通信重點實驗室為例,目前,該實驗室一次僅能容納一個班級的專業實驗。但系里2 個專業,4 個年級16 個班級的學生如果均持有進入實驗室的IC 卡,為保障實驗的正常進行,只能加大管理力度,派人時刻提醒非該時間段實驗的學生不能進入實驗室。這樣無形中就增加了人力和勞動強度,沒有從根本上實現現代化管理模式。 

 

    3) 市面上門禁系統的智能信息化程度不能滿足高校實驗室高強度、高節奏的人員流動性。如目前的門禁系統對考勤功能的設置僅限于某個具體對象,這與高校實驗室必須具備考勤任務設置、考勤人數統計的功能要求相差較遠。以廣東石油化工學院計算機系軟件工程實驗室為例,每年承擔的實驗課程( 不包含重復課程) 總數達30 多門,開設各種實驗項目200 多個,年實驗任務高達12 萬人機學時以上,說明周1 ~ 5,每日1 ~ 8 節課基本都有上機安排。實驗室高強度、高節奏的運作往往使得上節實驗課的學生還沒指紋識別離開實驗室,下節課的學生已經指紋識別進入實驗室開始實驗了。而門禁系統只能從讀取器中導出數據,再從指紋識別進入、離開的時間列表中統計分析各個班級學生人數,這顯然為教師的考勤工作造成了非常大的困擾。 

 

    4) 市面上門禁系統簡單的呼應設置不適應高校開放性實驗室的日常管理模式。多年來,隨著實驗室開放力度的加大,學生對實踐能力重要性的認識的不斷提升,學生申請使用實驗室的次數也大幅度增加,實驗室管理人員經常要中斷手中的工作為前來申請使用實驗室或請教問題的學生開門,并告之其他專業教師的具體辦公位置。另外,實驗室針對學生課外創新活動需要,面向各專業學生開放了相關實驗,同時根據專業教師的研究方向,學生已經允許根據自己的學習興趣選擇實驗分室和相關實驗,這些都給實驗室的管理增加了難度,實驗室管理人員經常要花大量的時間來處理協調。 

 

    此外,從技術手段上分析,現階段高校實驗室門禁系統的漏洞如下: 

 

    ( 1) 可擴展性差。目前市面上的門禁系統不能根據高校后續的教學模式、實驗需求增加相應的功能,或者修改相當的困難,同時也會增加一定的擴展費用。 

    ( 2) 非實時性。傳統的基于單片機控制系統的不足和基于PC 的控制系統非實時性的缺點,與上下機指紋識別的高速度不匹配,使得數據讀取緩沖不夠,數據傳輸不到位。 

 

    鑒于以上情況,開發一種成本較低、可自行擴展維護,并符合各自高校教學、管理模式的實驗室門禁管理系統是高校實驗室信息化建設的必然要求,也是實現實驗室有效開放的必要手段和方法。

以“智能門禁系統設計”的設計的話題,這一個方案以“智能門禁”這一理念,所以在這里有必要對“智能門禁”做一個簡單的介紹。

現在家庭生活質量追求不斷提升。現在技術不斷提升比如:PCB板的精細、無線通信、微電子的發展。現在的單片機的速度在不斷加速,加上傳感器的精密度不斷提升。這一系列的資源為提升一個智能門禁系統就很容易實現。智能門禁離不開語音的提示的系統,市場上的語音的芯片特別是語音的解碼部分的性能的提升。小區實現一個智能門禁系統就能很簡單了,人們的生活環境不斷提升。

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智能門禁的特點,它是融合了PCB板的精細、無線通信、網絡的通信等等。小區用了智能門禁的手段來管理控制出入來往的客人,比如,通過指紋識別、無線傳送、電話、互聯網或者語音識別控制,通過這一類的傳感器的控制,并將它們柔和在一個系統中。另一方面,一般高級一點的智能門禁系統,都是實現多塊單片機的通信,用到無線的通信是比較方便。這樣會系統的效率提高一個檔次。


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