基于STM32的校園智能門禁控制系統(tǒng)概述*

貴州師范學(xué)院 貴州 貴陽 550018

引言

門禁系統(tǒng)，在智能建筑領(lǐng)域，意為Access Control System，簡(jiǎn)稱ACS。指“門”的禁止權(quán)限，是對(duì)“門”的戒備防范。中國(guó)市場(chǎng)調(diào)研網(wǎng)發(fā)布的2020-2026年中國(guó)門禁系統(tǒng)市場(chǎng)調(diào)查研究及發(fā)展趨勢(shì)分析報(bào)告認(rèn)為，隨著人們安防意識(shí)的增強(qiáng)，門禁系統(tǒng)產(chǎn)品越來越受到重視。在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，門禁系統(tǒng)產(chǎn)品呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢(shì)。2030年前，門禁系統(tǒng)或?qū)⒊綑C(jī)械鎖市場(chǎng)，市場(chǎng)規(guī)模超過50億。近年來，在安防行業(yè)強(qiáng)勁拉動(dòng)和各地對(duì)大型基建項(xiàng)目擴(kuò)大投入刺激下，門禁系統(tǒng)市場(chǎng)蓬勃發(fā)展。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)以STM32單片機(jī)為核心，采用USB攝像頭人像采集設(shè)備，作為人機(jī)交互界面；采用手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。包括設(shè)置密碼、一鍵開啟所有門鎖、獲取動(dòng)態(tài)密碼進(jìn)行規(guī)定時(shí)效驗(yàn)證開門。當(dāng)人體圖像檢測(cè)模塊檢測(cè)到人體圖像時(shí)，攝像頭采集圖像與預(yù)先存儲(chǔ)的管理員圖像進(jìn)行對(duì)比，若可以匹配則將結(jié)果發(fā)送回STM32單片機(jī)。該單片機(jī)再根據(jù)接收到的消息對(duì)門鎖的開合進(jìn)行控制。

圖1 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)示意圖

2 APP構(gòu)架

圖2 手機(jī)端APP功能模塊圖

安卓APP“校園門禁”通過手機(jī)藍(lán)牙系統(tǒng)與硬件設(shè)備中藍(lán)牙模塊HC-05匹配連接后工作。管理員在APP上操作對(duì)應(yīng)功能，HC-05接收到指令后將指令進(jìn)行處理并傳送到單片機(jī)進(jìn)行對(duì)應(yīng)功能控制，單片機(jī)接收到HC-05的指令后實(shí)現(xiàn)自行控制相關(guān)功能模塊完成對(duì)應(yīng)動(dòng)作[1]。

3 功能模塊設(shè)計(jì)

（1）STM32單片機(jī)STM32F103C8T6增強(qiáng)型系列使用高性能的ARM? Cortex?-M3 32位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器(高達(dá)128K字節(jié)的閃存和20K字節(jié)的SRAM)，增強(qiáng)型I/O端口和連接到兩條APB總線的外設(shè)。不僅包含了標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口，還擁有一系列的省電模式保證低功耗應(yīng)用的要求。

（2）HC-05藍(lán)牙模HC-05 嵌入式藍(lán)牙串口通信模塊（以下簡(jiǎn)稱模塊）具有兩種工作模式：命令響應(yīng)工作模式和自動(dòng)連接工作模式。當(dāng)模塊處于自動(dòng)連接工作模式時(shí)，根據(jù)事先設(shè)定的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；當(dāng)模塊處于命令響應(yīng)工作模式時(shí)，執(zhí)行所有AT命令，用戶端發(fā)送的各種 AT指令為模塊設(shè)定控制參數(shù)或發(fā)布控制命令。通過控制模塊外部引腳（PIO11）輸入電平，實(shí)現(xiàn)模塊工作狀態(tài)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換。

（3）人臉識(shí)別模塊本系統(tǒng)利用人臉識(shí)別來實(shí)現(xiàn)面貌比對(duì)，即對(duì)被檢測(cè)到的面貌像進(jìn)行身份確認(rèn)或在面像庫中進(jìn)行目標(biāo)搜索。人臉識(shí)別技術(shù)的核心實(shí)際為“局部人體特征分析”和“圖形/神經(jīng)識(shí)別算法”。這種算法是利用人體面部各器官及特征部位的方法。通過人臉識(shí)別的圖像與存儲(chǔ)在系統(tǒng)里的人像進(jìn)行比對(duì)。

（4）4*4矩陣鍵盤模塊當(dāng)開門者獲取到動(dòng)態(tài)密碼或是固定密碼需進(jìn)行開門時(shí)，可以通過按4*4矩陣鍵盤進(jìn)行輸入，可起到人機(jī)交互的樞紐作用。4*4矩陣鍵盤又可稱為行列式鍵盤，用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線的鍵盤。在行線和列線的每一個(gè)交叉點(diǎn)上都設(shè)置一個(gè)按鍵，使得按鍵為4*4個(gè)。這種結(jié)構(gòu)可以有效提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率[2]。

4 結(jié)束語

此項(xiàng)目主要研究設(shè)計(jì)校園智能門禁系統(tǒng)，校園智能門禁控制系統(tǒng)沒有繼續(xù)沿用實(shí)體鑰匙的開門方式，使用智能化、集成化的開鎖方式，增加了APP智能控制、人臉識(shí)別、動(dòng)態(tài)密碼等方式。通過普通管理方式與手機(jī)APP智能管理方式相結(jié)合的模式，不僅解決了校園門禁安全管理的難題，還可以實(shí)現(xiàn)學(xué)校同時(shí)管理大量不同區(qū)域、不同種類教室的需求。