单片机的指纹门禁系统设计研究

杜春魁

【摘要】 科学技术日新月异的发展，安全便成了这个时代备受关注的词汇。在小区、公司部门等机构内，本着安全的需要，门禁系统是必不可少的一部分。指纹识别技术因其独特的便利性、唯一性和不变性，则是与门禁系统结合的最好技术解决方案之一。本文从基于单片机的角度出发，结合指纹识别技术和硬件电路设计来对单片机的指纹门禁系统进行简要的设计研究，并且对单片机的指纹门禁系统的功耗解决问题提出了具体方案。

【关键词】 单片机 门禁系统 指纹识别 硬件设计

随着人们对生活品质追求的逐步提高，人们门禁系统安全也就提出了更高的要求，指纹识别技术因其具有极高的安全性和便利性，而被在越来越多的小区门禁系统中采用，而具有指纹识别技术的门禁系统安全性极高、简易方便。在门禁系统中引入单片机，更是使门禁系统变得功能实用、成本低廉。

一、单片机的指纹门禁系统的功能描述

本单片机的指纹门禁系统以单片机为基础，运用指纹识别技术提高安全性和便利性。作为指纹门禁系统，指纹开始是其首要的功能。用户的指纹就是该系统的钥匙，通过预存在该系统中的指纹数据，用户只需用指纹就可以打开房门。用指纹开锁的前提是该系统的指纹库里提前录制指纹信息，预先在系统中建立档案，系统将信息进行存储。如果要除去该用户的使用权的话，则需要对系统中的指纹信息进行删除。由于一个门禁系统的用户主不用，系统管理者对用户权限的要求肯定不一样，这就要求指纹可以进行方便有效的管理，分级管理则是这样的一种措施。

用户通过指纹对指纹门禁系统进行开锁之后，会在系统中留下记录，方便系统管理者查询管理。为了应对系统中的突发应急情况：比如说用户手指被划伤、识别装置无法录入指纹等，引入密码应急开锁，可以在发生突发状况时，打开门禁系统。当电量不足时，系统的提示模块会提前发出警示信号，提醒用户补充电量。

二、单片机的指纹门禁系统的硬件设计

该单片机的指纹门禁系统的硬件部门主体为单片机，各部分分为：指纹采集模块、处理器模块、显示模块、供电模块、存储模块、计时模块、电压监测模块、输入模块，电控锁模塊。

指纹采集识别模块：运用指纹传感器采集指纹信息，对指纹信息进行录入；处理器模块：单片机处理器对数据进行对比分析处理；显示模块：采用LED晶体管显示器；存储模块：用来存储指纹数据、密码、记录等信息，断电后数据不会丢失；计时模块：采用时钟/日历芯片，用于计时，并且累计；电压监测模块：选用三端口的低电压比较器进行检测；输入模块：采用4X4矩阵键盘控制电平变化；电控锁模块：包括直流电机、控制电路和减速机，直接控制门禁系统的机械动作。因为指纹识别模块是独立的，所以其与外部通信就需要接口来实现，RS232接口则是完成命令传输、参数传输的接口。

I2C总线是兼容性非常好的芯片，I2C总线利用双行线SDA线和SCl线传递芯片与模块间的信息。I2C总线串行E2PROM CAT24WC02。由于I2C总线具有多主总线的特性，所以不论是单接收的器件还是多接收的器件都可以对I2C总线进行控制。

三 单片机的指纹门禁系统的软件设计

系统主程序设计：（1）开始→系统初始化→测试指纹识别模块→正常工作→确定门状态→读取时钟芯片→显示时间→进入掉电状态→唤醒→重复流程；（2）开始→系统初始化→测试指纹识别模块→工作异常→显示错误信息→更正→确定门状态→读取时钟芯片→显示时间→进入掉电状态单片机的指纹门禁系统的软件设计→唤醒→重复流程。

应急密码开门程序：（1）开始→禁止输入→判断是否到解禁时间→试开次数/警告提示→退出；（2）开始→输入密码→密码正确→开门→记录开门时间→退出；（3）开始→输入密码→密码错误→试开次数是否达到五次/试开次数+1→计算存储解禁时间→退出。

四、总结

本文从基于单片机的角度出发，主要从单片机的指纹门禁系统的功能描述、单片机的指纹门禁系统的硬件设计、单片机的指纹门禁系统的软件设计、单片机的指纹门禁系统的功耗解决方案四个方面进行了设计论述，结合指纹识别技术和硬件电路设计来对单片机的指纹门禁系统进行了简要的设计研究。

参 考 文 献

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