基于STM32的校园智能门禁控制系统概述*

贵州师范学院 贵州 贵阳 550018

引言

门禁系统，在智能建筑领域，意为Access Control System，简称ACS。指“门”的禁止权限，是对“门”的戒备防范。中国市场调研网发布的2020-2026年中国门禁系统市场调查研究及发展趋势分析报告认为，随着人们安防意识的增强，门禁系统产品越来越受到重视。在市场需求的推动下，门禁系统产品呈现出多元化的发展趋势。2030年前，门禁系统或将超越机械锁市场，市场规模超过50亿。近年来，在安防行业强劲拉动和各地对大型基建项目扩大投入刺激下，门禁系统市场蓬勃发展。

1 系统总体方案设计

本系统以STM32单片机为核心，采用USB摄像头人像采集设备，作为人机交互界面；采用手机APP实现远程控制。包括设置密码、一键开启所有门锁、获取动态密码进行规定时效验证开门。当人体图像检测模块检测到人体图像时，摄像头采集图像与预先存储的管理员图像进行对比，若可以匹配则将结果发送回STM32单片机。该单片机再根据接收到的消息对门锁的开合进行控制。

图1 系统总设计示意图

2 APP构架

图2 手机端APP功能模块图

安卓APP“校园门禁”通过手机蓝牙系统与硬件设备中蓝牙模块HC-05匹配连接后工作。管理员在APP上操作对应功能，HC-05接收到指令后将指令进行处理并传送到单片机进行对应功能控制，单片机接收到HC-05的指令后实现自行控制相关功能模块完成对应动作[1]。

3 功能模块设计

（1）STM32单片机STM32F103C8T6增强型系列使用高性能的ARM® Cortex™-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM)，增强型I/O端口和连接到两条APB总线的外设。不仅包含了标准和先进的通信接口，还拥有一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。

（2）HC-05蓝牙模HC-05 嵌入式蓝牙串口通信模块（以下简称模块）具有两种工作模式：命令响应工作模式和自动连接工作模式。当模块处于自动连接工作模式时，根据事先设定的方式进行数据传输；当模块处于命令响应工作模式时，执行所有AT命令，用户端发送的各种 AT指令为模块设定控制参数或发布控制命令。通过控制模块外部引脚（PIO11）输入电平，实现模块工作状态的动态转换。

（3）人脸识别模块本系统利用人脸识别来实现面貌比对，即对被检测到的面貌像进行身份确认或在面像库中进行目标搜索。人脸识别技术的核心实际为“局部人体特征分析”和“图形/神经识别算法”。这种算法是利用人体面部各器官及特征部位的方法。通过人脸识别的图像与存储在系统里的人像进行比对。

（4）4*4矩阵键盘模块当开门者获取到动态密码或是固定密码需进行开门时，可以通过按4*4矩阵键盘进行输入，可起到人机交互的枢纽作用。4*4矩阵键盘又可称为行列式键盘，用4条I/O线作为行线，4条I/O线作为列线的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上都设置一个按键，使得按键为4*4个。这种结构可以有效提高单片机系统中I/O口的利用率[2]。

4 结束语

此项目主要研究设计校园智能门禁系统，校园智能门禁控制系统没有继续沿用实体钥匙的开门方式，使用智能化、集成化的开锁方式，增加了APP智能控制、人脸识别、动态密码等方式。通过普通管理方式与手机APP智能管理方式相结合的模式，不仅解决了校园门禁安全管理的难题，还可以实现学校同时管理大量不同区域、不同种类教室的需求。