基于指紋識(shí)別技術(shù)的智能小區(qū)門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

【摘要】隨著我們現(xiàn)代化城市的發(fā)展，我們每個(gè)新型小區(qū)都用到的管理手段就是樓宇對(duì)講系統(tǒng)。我們依靠它可以在有訪客時(shí)能夠準(zhǔn)確地快速的做出反應(yīng)，這樣的系統(tǒng)既有聲音又能夠清晰地看到物體的圖像，對(duì)于主人和客人的溝通起到了很好的連接，同時(shí)在管理小區(qū)的安全方面非常方便。物業(yè)公司為了實(shí)現(xiàn)全面的綜合的管理方式，我們?cè)诒憬莅踩囊饽钕卤仨氝x用完備的先進(jìn)的管理手段為一體的系統(tǒng)。并且在此前提下我們還要求它非常先進(jìn)，超高的可靠性，超強(qiáng)的實(shí)用性。我們本文闡述了一種指紋識(shí)別的門禁系統(tǒng)，在總線的基礎(chǔ)上詳細(xì)的講述了這個(gè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方式對(duì)于我們的未來(lái)的智能小區(qū)的管理前景不可估量。

【關(guān)鍵詞】CAN總線；智能小區(qū)門禁；指紋識(shí)別

一、指紋的門禁系統(tǒng)概述

我們?cè)O(shè)計(jì)的目的當(dāng)然是為了實(shí)用，為使它具有實(shí)際的工程意義，我們采用了基于總線的對(duì)講系統(tǒng)，用了具有生物特征的指紋方式。我們?cè)瓉?lái)最初的小區(qū)對(duì)講系統(tǒng)是需要密碼打開或者IC卡片的方式，這種給我們帶來(lái)了很多的不方便，為此我們改成了指紋識(shí)別的方式。原來(lái)我們經(jīng)常會(huì)碰到卡片用久了沒磁，卡片丟失、被盜或者外借泄密等等危險(xiǎn)情況，現(xiàn)在的指紋系統(tǒng)完全涵蓋了原來(lái)的系統(tǒng)特點(diǎn)，而且更加的好，相較而言性價(jià)比大大的提高了，同時(shí)由于我們每個(gè)人的指紋是不一樣的，所以我們?cè)陂T禁系統(tǒng)的對(duì)講中用了它，安全性得到了保證，也大大的為人們提供了方便，使系統(tǒng)更加的可靠。所謂的門禁系統(tǒng)是為了有效安全的控制出入的人員物品而設(shè)定的。這樣對(duì)于我們的人身財(cái)產(chǎn)安全提供了保障，現(xiàn)在的門禁系統(tǒng)都是電子的能自動(dòng)識(shí)別的，這歸功于電子信息技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在幾乎所有的建筑物的出入口都安裝了這種系統(tǒng)。門禁控制通過(guò)持有表征身份的卡片管理系統(tǒng)，樓宇系統(tǒng)來(lái)對(duì)人（或物）的進(jìn)出自動(dòng)識(shí)別，之后顯示允許進(jìn)入或者拒絕，這樣的智能的系統(tǒng)為我們絕大多數(shù)的公司單位、物業(yè)小區(qū)安全方便的出入控制提供了安全性，可以快速的記錄詳細(xì)狀況。安全防護(hù)系統(tǒng)很多，我們的門禁系統(tǒng)是一種弱電的控制系統(tǒng)，它集中了多種學(xué)科比如電子技術(shù)，機(jī)械方面，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)還有生物方面的知識(shí)，為現(xiàn)代的安全管理必不可少的系統(tǒng)。

就現(xiàn)在而言，刷卡的系統(tǒng)是用的比較多的，還有一種是生物識(shí)別的門禁系統(tǒng)。后者越來(lái)越受到歡迎，因?yàn)樗陌踩?，這種系統(tǒng)是在出入門放入卡片，在這個(gè)卡片中有些信息可以作為進(jìn)出人員的身份證明，當(dāng)然這種卡片的種類很多，不同的讀卡器用到不同的類別，可以是磁性卡片或者智能卡還有其他的功能卡片。但是我們發(fā)現(xiàn)多數(shù)的磁卡、ID卡雖然價(jià)格便宜，而且保密性還差，不安全容易被盜取信息?，F(xiàn)在市場(chǎng)上有一種新型的卡片由于它具有非常大的內(nèi)存，不受外界的干擾，超強(qiáng)的數(shù)據(jù)可靠性，同時(shí)還很安全，系統(tǒng)沒有太高的要求且可以容易的擴(kuò)展等等眾多的優(yōu)點(diǎn)被越來(lái)越多的用戶喜愛。我們知道所謂的在生物識(shí)別門禁系統(tǒng)有很多的類型，其中有聲音類的、面部的、手型的還有指紋類的等等。因?yàn)檫@種系統(tǒng)目前是最最可靠地、最最便利的、沒有任何傷害而且價(jià)錢還非常便宜的。在生物識(shí)別系統(tǒng)中我們知道除了指紋意外其他的性征很容易被復(fù)制，所以它作為人們的獨(dú)一無(wú)二的特點(diǎn)，在保密性方面是比較好的，并且是我們可以隨身攜帶的不容易被復(fù)制，還有它的復(fù)雜性是足以能夠用來(lái)證明的。系統(tǒng)拓樸結(jié)構(gòu)采用管理拓樸結(jié)構(gòu)層和控制拓樸結(jié)構(gòu)層兩層，我們把主機(jī)放置在物業(yè)管理中心，我們每戶的單元門口安放用來(lái)門禁的控制器，這種控制器是由主要的系統(tǒng)芯片還有對(duì)比用的模塊以及我們能夠?qū)崟r(shí)看到的液晶顯示器，用來(lái)存放程序的內(nèi)存存儲(chǔ)器，當(dāng)然鍵盤、電源、控制鎖等等組成的。實(shí)施門禁控制器通過(guò)控制層網(wǎng)絡(luò)最大便利的允許主機(jī)可以輕松在線增減所用的設(shè)備，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活的結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)控制層網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施和維護(hù)信號(hào)傳輸帶來(lái)最大便利。該系統(tǒng)設(shè)置管理主機(jī)采用每棟樓的分布智能式控制防盜系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)故障控制層網(wǎng)絡(luò)中任一節(jié)不影響系統(tǒng)監(jiān)控正常運(yùn)行和節(jié)點(diǎn)故障信號(hào)傳輸，從而保證獨(dú)立的智能化了大型系統(tǒng)的權(quán)限穩(wěn)定性。管理層各系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置控制層分站，除了將小區(qū)對(duì)講設(shè)備人指紋檔案連接起來(lái)外，還將小區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)控防盜、智能化監(jiān)控共享權(quán)限等。存儲(chǔ)在門禁其他相關(guān)系統(tǒng)和獨(dú)立的分站智能化系統(tǒng)連接起來(lái)分站，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)之間訪問權(quán)限的數(shù)據(jù)通信、管理主機(jī)信息共享。TCP/IP協(xié)議管理主機(jī)，物業(yè)中心存儲(chǔ)在門禁控制設(shè)置管理主機(jī)，在每棟樓的個(gè)人指紋各單元門檔案建立設(shè)置控制層分站，實(shí)時(shí)的進(jìn)行監(jiān)控發(fā)生的狀況。

二、門禁控制器的設(shè)計(jì)

1、指紋采集模塊

總線CAN控制網(wǎng)絡(luò)層兩層結(jié)構(gòu)中為組網(wǎng)升級(jí)改造提供了中央管理主機(jī)最大便利。門禁系統(tǒng)中的決定權(quán)也就是是否允許的關(guān)鍵在于，我們把采集到的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)利用控制器去和我們的單元存儲(chǔ)器中的指紋信息進(jìn)行比較，最后根據(jù)比對(duì)結(jié)果決定可否出入。它的傳輸距離是很遠(yuǎn)的，一般1200米，我們?yōu)榱吮ＷC穩(wěn)定性和質(zhì)量，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩層結(jié)構(gòu)，分別是管理層和控制層，雖然這樣它們之間是存在資源信息共享的。我們還有預(yù)防故障發(fā)生的系統(tǒng)，如果主機(jī)發(fā)生了故障，我們各單元的系統(tǒng)仍可以正常工作。

2、分級(jí)管理模塊

這個(gè)分級(jí)是指的我們的管理控制處和各個(gè)用戶之間的關(guān)系。為了體現(xiàn)分級(jí)我們?cè)诠芾碚咧兄鸺?jí)設(shè)定管理權(quán)限。每個(gè)用戶的指紋采集了以后都存放在中央管理主機(jī)上，我們用到的時(shí)候讀取存儲(chǔ)在中央管理主機(jī)上的信息內(nèi)容使用。主機(jī)系統(tǒng)會(huì)分別傳到每個(gè)相應(yīng)的用戶門上，給用戶相應(yīng)的開門權(quán)限。在系統(tǒng)里我們指紋采集儀器采集后還需要用指紋處理板處理完成后才能構(gòu)成我們的指紋識(shí)別模塊。其中指紋采集頭利用嵴和谷的壓力，依賴于微型三棱鏡灰度處理的全反射原理，光源從棱鏡指令的控制反射到光學(xué)指紋處理傳感器上。微型三棱鏡獲得圖像預(yù)處理，反射光的數(shù)量依賴指紋圖像特征值于比對(duì)，采集壓在玻璃表面比對(duì)指紋的嵴和谷的圖像的采集深度。指紋的圖像是經(jīng)過(guò)微細(xì)的縝密的過(guò)程，將所得到的圖像進(jìn)行預(yù)先處理、之后譯成計(jì)算機(jī)是別的數(shù)字化加以灰度化處理，最后利用圖像增強(qiáng)形成了。以上過(guò)程的核心是指紋處理板部分，內(nèi)嵌指紋能夠在指令的控制下，通過(guò)指紋處理傳感器完成指紋內(nèi)嵌圖像的提取和比對(duì)采集、指紋處理和特征值提取的具體原理直接使用，內(nèi)嵌反復(fù)擦寫指紋識(shí)別微型算法。

3、指紋識(shí)別用芯片和顯示模塊的特點(diǎn)

在我們?cè)O(shè)計(jì)的門禁控制器內(nèi)我們使用了單片機(jī)控制，我們知道單片機(jī)的能耗很低，性能非常好，我們選取了八位的片子，我們用的是AT89S52，因?yàn)樗哂锌梢灾貜?fù)利用的內(nèi)存，內(nèi)容可以被反復(fù)擦除，還可以多次讀取使用。程序存儲(chǔ)器器件采用八個(gè)字節(jié)的片內(nèi)隨機(jī)程序存儲(chǔ)器，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是選用的256個(gè)字節(jié)的，用來(lái)進(jìn)行通信的輸入輸出接口我們有32個(gè)被用到了。單片機(jī)程序中我們采用了中斷型程序，我們?cè)O(shè)立了5個(gè)中斷級(jí)別，分為兩層嵌套來(lái)進(jìn)行。

門禁的液晶顯示模塊當(dāng)然通過(guò)與中央處理器連接后還可以顯示漢字，最多可顯示32個(gè)漢字，在這個(gè)液晶屏幕中含有數(shù)據(jù)總線和控制線及電源線。有了漢字的顯示功能我們用戶操作起來(lái)就更加方便、更加容易了。考慮到使用的壽命等問題方面，我們可以在電路中加一個(gè)可變電阻用來(lái)調(diào)節(jié)背光的效果，之所以加電阻，我們是為了限制電流的過(guò)大。

三、系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)程序之前我們先弄清楚整個(gè)流程，對(duì)于門禁系統(tǒng)而言，我們對(duì)于中心管理人員和使用的每個(gè)用戶都分別設(shè)定不同的權(quán)限，因?yàn)橹挥型ㄟ^(guò)了指紋驗(yàn)證才能進(jìn)出門，只有符合要求的指紋才能夠通過(guò)驗(yàn)證，才能夠進(jìn)出自由。在后臺(tái)門禁記錄系統(tǒng)控制軟件中上傳和下載生成報(bào)表，將用戶的數(shù)據(jù)指紋數(shù)據(jù)比對(duì)后分配到有權(quán)限進(jìn)出入的門禁記錄中。追查相應(yīng)的單元控制器中還可管理和生成實(shí)時(shí)門禁記錄上傳，這需要數(shù)據(jù)線或者USB接口來(lái)進(jìn)行。把下載的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分配然后翻譯成數(shù)值記錄到報(bào)表中，這些都可以為以后的事故追查提供依據(jù)。門禁程序的設(shè)計(jì)流程大體上是：設(shè)定輸入輸出的參數(shù)定義，開始程序初始化之后，進(jìn)入到啟動(dòng)指紋識(shí)別程序，隨后將程序編譯后上傳進(jìn)行指紋比對(duì)，如果比對(duì)后正確吻合就可以開鎖，人員就能夠進(jìn)來(lái)了，否則再重新比對(duì)指紋，直到正確為止才能開門。以上是程序的流程，除此之外，我們還做了報(bào)警等功能，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)了非正常的進(jìn)入或者故意損壞系統(tǒng)時(shí)會(huì)啟動(dòng)報(bào)警功能，我們?cè)诟浇惭b了攝像機(jī)可以隨時(shí)記錄情況。當(dāng)然我們還可以利用程序的擴(kuò)展功能實(shí)現(xiàn)更多的附加功能。所以這種系統(tǒng)在工程應(yīng)用中有非常大的優(yōu)勢(shì)。

四、結(jié)束語(yǔ)

我們的門禁指紋識(shí)別對(duì)講系統(tǒng)具有非常好的安全性，能可靠的的保證人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。在系統(tǒng)中我們利用了總線，這樣可以實(shí)時(shí)在線、實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)我們遇到問題時(shí)不存在延時(shí)，它還可以一塊收取系統(tǒng)中所有單元監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，可以同時(shí)處理它們，這樣充分的體現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)越性。我們知道指紋識(shí)別系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵因素，由于我們這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間很低，并且其運(yùn)作的成本也是較低的。我們可以根據(jù)客戶不同需求，通過(guò)程序硬件用到更多樣的系統(tǒng)中去，這樣就可以解決大型建筑群門禁系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)工程，具有廣闊前景極其廣闊。

參考文獻(xiàn)

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[3]梁小龍.《基于三維重建的三維指紋識(shí)別技術(shù)研究》.2012年

作者簡(jiǎn)介

楊榮秀，女，山東濟(jì)寧人，學(xué)士學(xué)位，濟(jì)寧市技師學(xué)院助理講師，研究方向：自動(dòng)化專業(yè)。