王海龍 仝曉慧

【摘 要】本系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)作為核心模塊，可進(jìn)入人機(jī)界面進(jìn)行模式選擇，采用串口通信技術(shù)控制UART型ZFM-60指紋模塊實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別，并對(duì)指紋的錄入、儲(chǔ)存及刪除進(jìn)行操作，并通過(guò)HS12864-15C液晶屏顯示對(duì)比流程及結(jié)果，同時(shí)采用了藍(lán)牙APP遠(yuǎn)程協(xié)助控制部分系統(tǒng)工作，輔以繼電器、電磁鎖、舵機(jī)控制門(mén)鎖的開(kāi)關(guān)。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī);指紋識(shí)別;藍(lán)牙APP;液晶屏

中圖分類(lèi)號(hào)： TU855;TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）11-0037-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.11.017

【Abstract】This system by STC89C52 single-chip microcomputer as the core module， can enter the man-machine interface to mode choice， using serial communication technology to control UART ZFM-60 fingerprint module to realize fingerprint identification， and to operate fingerprint input， storage and deletion， and by comparison with HS12864-15 c LCD shows process and as a result， at the same time using the bluetooth remote APP assist control part of the system， supplemented by relays， electromagnetic locks， steering gear control door lock switch.

【Key words】SCM; Fingerprint recognition; Bluetooth APP; LCD screen

0 引言

21世紀(jì)初期科技水平的發(fā)展可謂是日新月異，傳統(tǒng)的防盜系統(tǒng)面臨極大的安全隱患。相應(yīng)而生的生物識(shí)別技術(shù)根據(jù)人體相貌、聲音等生物特征進(jìn)行身份驗(yàn)證為科學(xué)解決方案之一，而今的生物識(shí)別技術(shù)主要為指紋識(shí)別[1-2]、虹膜識(shí)別、面相識(shí)別、掌紋識(shí)別、視網(wǎng)膜識(shí)別。生物識(shí)別技術(shù)很大優(yōu)勢(shì)在于：（1）削減了假冒身份確認(rèn)的概率;（2）減少使用者的負(fù)擔(dān)——手機(jī)、UI卡、鑰匙等;（3）降低管理的成本，實(shí)施無(wú)人身份認(rèn)證系統(tǒng)。

而手機(jī)藍(lán)牙APP[3]控制門(mén)鎖也為解決傳統(tǒng)的安全防盜系統(tǒng)問(wèn)題做出了極大的貢獻(xiàn)，采用手機(jī)控制門(mén)鎖的優(yōu)勢(shì)主要有：（1）安全性，一起按照運(yùn)用者需要，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的操作，本功用能夠選擇性設(shè)置。（2）便利性，在指紋不便時(shí)，尤其是老人和小孩運(yùn)作。總的來(lái)講，將指紋和手機(jī)結(jié)合運(yùn)用起來(lái)，不僅能將它們的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮出來(lái)，還能互補(bǔ)自身的缺點(diǎn)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

智能門(mén)禁控制系統(tǒng)是利用STC89C52單片機(jī)[4]控制各類(lèi)模塊相關(guān)參數(shù)并作出相應(yīng)的管理和控制，具體是通過(guò)管理員模式首先進(jìn)行指紋的增刪工作、手動(dòng)開(kāi)鎖或修改密碼，斷電信息不會(huì)丟失將存儲(chǔ)在AT24C02芯片中。指紋采集成功后，當(dāng)手指再次靠近指紋模塊時(shí)，其會(huì)自動(dòng)識(shí)別是否為有效指紋。無(wú)效時(shí)，電磁鎖及舵機(jī)不會(huì)工作，門(mén)不會(huì)打開(kāi)，顯示器“未檢測(cè)到指紋”;有效時(shí)，單片機(jī)輸出高電壓，繼電器開(kāi)始工作，電磁鎖打開(kāi)，舵機(jī)控制開(kāi)門(mén)，顯示器顯示相應(yīng)指紋序號(hào)。在無(wú)線(xiàn)控制中，打開(kāi)手機(jī)APP輸入密碼連接單片機(jī)上的藍(lán)牙模塊，從而控制單片機(jī)是否對(duì)繼電器和舵機(jī)輸出相應(yīng)信號(hào)，繼而控制門(mén)的開(kāi)關(guān)。整體框架圖如圖1所示：

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 指紋模塊

指紋模塊里面主要是DSP芯片，型號(hào)為AS606，加上外面的CMOS芯片，CMOS芯片主要是對(duì)指紋進(jìn)行“照相”，生成指紋特征，錄入兩次或多次指紋特征后就會(huì)合成一個(gè)完整的指紋模板。

主要步驟是：掃描人體指紋圖像、生成指紋特征、合成指紋庫(kù)模板。

2.2 藍(lán)牙模塊

藍(lán)牙模塊，是一種集成藍(lán)牙功能的PCBA板，用于短距離無(wú)線(xiàn)通訊，具有半成品的屬性。本系統(tǒng)主要采用TI公司提供的藍(lán)牙CC2541芯片，不僅具有低功耗，還集成有8051功能。采用TI公司提供的BLE藍(lán)牙協(xié)議棧[5]，并設(shè)置藍(lán)牙名：WHL，服務(wù)UUID和特征UUID均為：FFF9。

2.3 4*4按鍵模塊

工作的原理是：用4條I/O線(xiàn)作為行線(xiàn)，4條I/O線(xiàn)作為列線(xiàn)組成的鍵盤(pán)。在行線(xiàn)和列線(xiàn)的每個(gè)交叉點(diǎn)上，設(shè)置一個(gè)按鍵。而這樣的按鍵中按鍵的個(gè)數(shù)是4 * 4個(gè)。這樣的行列式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。

3 軟件設(shè)計(jì)

采用Keil5[6]單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，單片機(jī)在上電后，主程序完成相應(yīng)的初始化工作。

無(wú)按鍵按下時(shí)：判斷指紋和藍(lán)牙模塊是否需求開(kāi)門(mén)，沒(méi)有則繼續(xù)等待，有則控制舵機(jī)和電磁鎖開(kāi)門(mén)。

有按鍵按下時(shí)：判斷鍵值，是A鍵則進(jìn)入密碼輸入模式以便進(jìn)入管理員模式進(jìn)行相關(guān)操作;是B鍵則判斷當(dāng)前指紋的錄取狀態(tài)，并通過(guò)液晶顯示，其他鍵則忽略或回到初始化狀態(tài)后。

管理員模式時(shí)：

（1）A鍵采集新的指紋;（2）B鍵刪除錄入過(guò)的指紋;（3）C鍵刪除所有指紋;（4）D鍵進(jìn)入管理員密碼修改模式;（5）最后按任意鍵回到初始化狀態(tài)后。

主程序設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種多功能智能門(mén)禁系統(tǒng)，初步完成了對(duì)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)采用單片機(jī)控制，使用4*4按鍵進(jìn)入人工界面，進(jìn)行多種操作選擇。選取了指紋模塊及藍(lán)牙模塊，利用生物技術(shù)和無(wú)線(xiàn)技術(shù)分別對(duì)門(mén)鎖進(jìn)行有效的控制，并且涉及到了MIT App Inventor制作藍(lán)牙APP的功能，為系統(tǒng)的調(diào)試起到了至關(guān)重要的作用。該系統(tǒng)具有體積小、性?xún)r(jià)比高、傳輸速度快、適合家庭及單位使用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]L.Coetzee， et al. Fingerprint Recognition in Low Quality Images. Pattern Recognition.1993，vol.26：1441-1460.

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[3]高明華.肖佳豪.基于App Inventor設(shè)計(jì)的藍(lán)牙通信實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā).實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理.2018：1002-4956.

[4]郭天祥.新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009：60-400.

[5]張志飛. 藍(lán)牙核心協(xié)議棧的分析與實(shí)現(xiàn)[D].河北工業(yè)大學(xué)，2007.

[6]唐錢(qián)輝.丁明亮.Proteus ISIS 和Keil在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].重慶電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào).2006，8（04）：46-49.

※基金項(xiàng)目：2017省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃訓(xùn)練項(xiàng)目（AH201712216024）。

作者簡(jiǎn)介：仝曉慧（1986—），女，漢族，山東菏澤人，安徽新華學(xué)院電子通信工程學(xué)院講師。