基于指纹识别技术的智能小区门禁系统的设计

【摘要】随着我们现代化城市的发展，我们每个新型小区都用到的管理手段就是楼宇对讲系统。我们依靠它可以在有访客时能够准确地快速的做出反应，这样的系统既有声音又能够清晰地看到物体的图像，对于主人和客人的沟通起到了很好的连接，同时在管理小区的安全方面非常方便。物业公司为了实现全面的综合的管理方式，我们在便捷安全的意念下必须选用完备的先进的管理手段为一体的系统。并且在此前提下我们还要求它非常先进，超高的可靠性，超强的实用性。我们本文阐述了一种指纹识别的门禁系统，在总线的基础上详细的讲述了这个系统的硬件结构程序设计。这种设计方式对于我们的未来的智能小区的管理前景不可估量。

【关键词】CAN总线；智能小区门禁；指纹识别

一、指纹的门禁系统概述

我们设计的目的当然是为了实用，为使它具有实际的工程意义，我们采用了基于总线的对讲系统，用了具有生物特征的指纹方式。我们原来最初的小区对讲系统是需要密码打开或者IC卡片的方式，这种给我们带来了很多的不方便，为此我们改成了指纹识别的方式。原来我们经常会碰到卡片用久了没磁，卡片丢失、被盗或者外借泄密等等危险情况，现在的指纹系统完全涵盖了原来的系统特点，而且更加的好，相较而言性价比大大的提高了，同时由于我们每个人的指纹是不一样的，所以我们在门禁系统的对讲中用了它，安全性得到了保证，也大大的为人们提供了方便，使系统更加的可靠。所谓的门禁系统是为了有效安全的控制出入的人员物品而设定的。这样对于我们的人身财产安全提供了保障，现在的门禁系统都是电子的能自动识别的，这归功于电子信息技术的发展，现在几乎所有的建筑物的出入口都安装了这种系统。门禁控制通过持有表征身份的卡片管理系统，楼宇系统来对人（或物）的进出自动识别，之后显示允许进入或者拒绝，这样的智能的系统为我们绝大多数的公司单位、物业小区安全方便的出入控制提供了安全性，可以快速的记录详细状况。安全防护系统很多，我们的门禁系统是一种弱电的控制系统，它集中了多种学科比如电子技术，机械方面，计算机控制系统还有生物方面的知识，为现代的安全管理必不可少的系统。

就现在而言，刷卡的系统是用的比较多的，还有一种是生物识别的门禁系统。后者越来越受到欢迎，因为它的安全性，这种系统是在出入门放入卡片，在这个卡片中有些信息可以作为进出人员的身份证明，当然这种卡片的种类很多，不同的读卡器用到不同的类别，可以是磁性卡片或者智能卡还有其他的功能卡片。但是我们发现多数的磁卡、ID卡雖然价格便宜，而且保密性还差，不安全容易被盗取信息。现在市场上有一种新型的卡片由于它具有非常大的内存，不受外界的干扰，超强的数据可靠性，同时还很安全，系统没有太高的要求且可以容易的扩展等等众多的优点被越来越多的用户喜爱。我们知道所谓的在生物识别门禁系统有很多的类型，其中有声音类的、面部的、手型的还有指纹类的等等。因为这种系统目前是最最可靠地、最最便利的、没有任何伤害而且价钱还非常便宜的。在生物识别系统中我们知道除了指纹意外其他的性征很容易被复制，所以它作为人们的独一无二的特点，在保密性方面是比较好的，并且是我们可以随身携带的不容易被复制，还有它的复杂性是足以能够用来证明的。系统拓朴结构采用管理拓朴结构层和控制拓朴结构层两层，我们把主机放置在物业管理中心，我们每户的单元门口安放用来门禁的控制器，这种控制器是由主要的系统芯片还有对比用的模块以及我们能够实时看到的液晶显示器，用来存放程序的内存存储器，当然键盘、电源、控制锁等等组成的。实施门禁控制器通过控制层网络最大便利的允许主机可以轻松在线增减所用的设备，其系统的稳定性和灵活的结构，为系统控制层网络的实施和维护信号传输带来最大便利。该系统设置管理主机采用每栋楼的分布智能式控制防盗系统，节点故障控制层网络中任一节不影响系统监控正常运行和节点故障信号传输，从而保证独立的智能化了大型系统的权限稳定性。管理层各系统之间的网络设置控制层分站，除了将小区对讲设备人指纹档案连接起来外，还将小区实时监控防盗、智能化监控共享权限等。存储在门禁其他相关系统和独立的分站智能化系统连接起来分站，实现各系统之间访问权限的数据通信、管理主机信息共享。TCP/IP协议管理主机，物业中心存储在门禁控制设置管理主机，在每栋楼的个人指纹各单元门档案建立设置控制层分站，实时的进行监控发生的状况。

二、门禁控制器的设计

1、指纹采集模块

总线CAN控制网络层两层结构中为组网升级改造提供了中央管理主机最大便利。门禁系统中的决定权也就是是否允许的关键在于，我们把采集到的现场数据利用控制器去和我们的单元存储器中的指纹信息进行比较，最后根据比对结果决定可否出入。它的传输距离是很远的，一般1200米，我们为了保证稳定性和质量，在系统中设置了两层结构，分别是管理层和控制层，虽然这样它们之间是存在资源信息共享的。我们还有预防故障发生的系统，如果主机发生了故障，我们各单元的系统仍可以正常工作。

2、分级管理模块

这个分级是指的我们的管理控制处和各个用户之间的关系。为了体现分级我们在管理者中逐级设定管理权限。每个用户的指纹采集了以后都存放在中央管理主机上，我们用到的时候读取存储在中央管理主机上的信息内容使用。主机系统会分别传到每个相应的用户门上，给用户相应的开门权限。在系统里我们指纹采集仪器采集后还需要用指纹处理板处理完成后才能构成我们的指纹识别模块。其中指纹采集头利用嵴和谷的压力，依赖于微型三棱镜灰度处理的全反射原理，光源从棱镜指令的控制反射到光学指纹处理传感器上。微型三棱镜获得图像预处理，反射光的数量依赖指纹图像特征值于比对，采集压在玻璃表面比对指纹的嵴和谷的图像的采集深度。指纹的图像是经过微细的缜密的过程，将所得到的图像进行预先处理、之后译成计算机是别的数字化加以灰度化处理，最后利用图像增强形成了。以上过程的核心是指纹处理板部分，内嵌指纹能够在指令的控制下，通过指纹处理传感器完成指纹内嵌图像的提取和比对采集、指纹处理和特征值提取的具体原理直接使用，内嵌反复擦写指纹识别微型算法。

3、指纹识别用芯片和显示模块的特点

在我们设计的门禁控制器内我们使用了单片机控制，我们知道单片机的能耗很低，性能非常好，我们选取了八位的片子，我们用的是AT89S52，因为它具有可以重复利用的内存，内容可以被反复擦除，还可以多次读取使用。程序存储器器件采用八个字节的片内随机程序存储器，随机存取数据存储器是选用的256个字节的，用来进行通信的输入输出接口我们有32个被用到了。单片机程序中我们采用了中断型程序，我们设立了5个中断级别，分为两层嵌套来进行。

门禁的液晶显示模块当然通过与中央处理器连接后还可以显示汉字，最多可显示32个汉字，在这个液晶屏幕中含有数据总线和控制线及电源线。有了汉字的显示功能我们用户操作起来就更加方便、更加容易了。考慮到使用的寿命等问题方面，我们可以在电路中加一个可变电阻用来调节背光的效果，之所以加电阻，我们是为了限制电流的过大。

三、系统程序设计

在设计程序之前我们先弄清楚整个流程，对于门禁系统而言，我们对于中心管理人员和使用的每个用户都分别设定不同的权限，因为只有通过了指纹验证才能进出门，只有符合要求的指纹才能够通过验证，才能够进出自由。在后台门禁记录系统控制软件中上传和下载生成报表，将用户的数据指纹数据比对后分配到有权限进出入的门禁记录中。追查相应的单元控制器中还可管理和生成实时门禁记录上传，这需要数据线或者USB接口来进行。把下载的数据进行处理分配然后翻译成数值记录到报表中，这些都可以为以后的事故追查提供依据。门禁程序的设计流程大体上是：设定输入输出的参数定义，开始程序初始化之后，进入到启动指纹识别程序，随后将程序编译后上传进行指纹比对，如果比对后正确吻合就可以开锁，人员就能够进来了，否则再重新比对指纹，直到正确为止才能开门。以上是程序的流程，除此之外，我们还做了报警等功能，当系统出现了非正常的进入或者故意损坏系统时会启动报警功能，我们在附近安装了摄像机可以随时记录情况。当然我们还可以利用程序的扩展功能实现更多的附加功能。所以这种系统在工程应用中有非常大的优势。

四、结束语

我们的门禁指纹识别对讲系统具有非常好的安全性，能可靠的的保证人员的生命财产安全。在系统中我们利用了总线，这样可以实时在线、实时监控，当我们遇到问题时不存在延时，它还可以一块收取系统中所有单元监测点的数据，可以同时处理它们，这样充分的体现了实时监控系统的优越性。我们知道指纹识别系统的运行时间是系统设计的一个关键因素，由于我们这个系统的运行时间很低，并且其运作的成本也是较低的。我们可以根据客户不同需求，通过程序硬件用到更多样的系统中去，这样就可以解决大型建筑群门禁系统的联网工程，具有广阔前景极其广阔。

参考文献

[1]田志宏.《多门控制及图像实时采集系统的设计》.2014年8期

[2]孙萍.《基于指纹识别技术的智能小区门禁系统的设计》.2010年1期

[3]梁小龙.《基于三维重建的三维指纹识别技术研究》.2012年

作者简介

杨荣秀，女，山东济宁人，学士学位，济宁市技师学院助理讲师，研究方向：自动化专业。