一种智能门禁系统的设计

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术创新
嵌入式系统应用
《ＰＬＣ技术应用２００例》
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１引言
社会治安仍是当今社会面临的一个重大问题，如何应用高科技手段提高安全防范措施，更有效地阻止犯罪行为的发生是科技工作者义不容辞的责任。

目前的形势下，对于普通居民小区，仅仅依靠普通的门锁、
防盗门或者报警等系统来保证居民住宅的安全是不够的，如果能够安装一套适合于单个家庭的简易智能门禁系统，将会有效地保护住宅的安全，并在案发后提高破案率。

智能门禁系统是一种新型现代化安全管理系统，集自动识别技术和现代安全管理措施为一体，涉及电子、
机械、光学、计算机技术、通讯技术、生物技术等诸多新技术。

门禁系统通过在建筑物内的主要管理区、出入口、电梯厅、设备控制中心机房、贵重物品的库房等重要部门的通道口安装门磁、电控锁或控制器、读卡器等控制装置，由计算机或管理人员在中心控制室监控，能够对各通道口的位置、通行对象及通行时间、方向等进行实时控制或设定程序控制，从而实现对出入口的控制。

门禁系统常规由门禁控制器、门禁读卡器、卡片、电控锁、门禁软件、电源和相关门禁应用设备几部分组成。

门禁系统是随着自动识别技术的发展而迅速发展的，目前，国内外研制和使用的门禁系统主要集中在感应门禁系统和生物识别门禁系统。

在生物识别门禁系统中又以指纹门禁系统应用最为广泛。

本文主要研究的是一种利用指纹识别和具有图象记录功能的智能门禁系统，既可以单独使用也可以联网应用。

２硬件系统结构
本系统由指纹传感识别、摄像、控制、记录、执行和ＵＳＢ接口部分组成。

指纹识别部分通过８位数据线与ＭＣＵ直接相连，微型摄象头输出的是８为数据，ＭＣＵ可直接读入，然后存入存储器，存入的图象格式为ＪＰＥＧ，可以通过ＵＳＢ接口输入计算机。

图１系统硬件结构图
２．１指纹识别模块（１）指纹模块的结构
本系统的指纹采集模块使用的是某公司指纹模块，它包括指纹传感器、指纹识别芯片、可储存１６个指纹图像的存储器，识别时也可以使用ＭＣＵ存储器内的指纹数据，这样对于使用单位的人数就没有了大的限制，可以通过扩充ＭＣＵ存储器来增加需要识别的员工人数。

（２）指纹模块的采集功能
该模块在本系统中具有指纹采集的功能。

将采集到的指纹存储在模块中后传输给ＭＣＵ，并保存。

（３）指纹模块的识别功能
该模块在本系统中具有指纹判断的功能。

将采集到的指纹与先前存储的指纹相鉴别，识别出是否正常的用户，并将识别结果保存。

２．２摄像模块
本系统的摄像模块为黑白／彩色图像微型摄像头，摄像头的功能是用于图像拍摄，当指纹判断结果为非法进入时，就启动摄像头，将进入者拍摄下来，并将其记录在存储器中，可以通过
ＵＳＢ接口传送给ＰＣ机显示和保存。

一种智能门禁系统的设计
ＤｅｓｉｇｎｏｆａｎＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ
（上海第二工业大学）曹建清
马文新张旭璟
ＣＡＯＪＩＡＮＱＩＮＧＭＡＷＥＮＸＩＮＺＨＡＮＧＸＵＪＩＮＧ
摘要：由于普通门禁系统在非法进入后没有记录人员的状况，导致事后无法破案，本系统根据这一使用要求，利用指纹识别提高安全强度，同时在系统设计中增加了自动摄象和图象存储功能，记录了非法进入时的场景信息，特别适用于没有安装监控系统的场所。

关键词：智能门禁系统；指纹识别；监控系统；图象存储
中图分类号：ＴＰ２７３
文献标识码：Ｂａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅｓｏｍｅａｃｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｓｄｏｎｏｔｓａｖｅｐｅｒｓｏｎｎｅｌ＇ｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｆｔｅｒｅｎｔｅｒｉｎｇｉｌｌｅｇａｌｌｙ，ｔｈｅｃａｓｅｃａｎｎｏｔｓｏｌｖｅｄ
ｑｕｉｃｋｌｙ．Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｗｉｌｌｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓａｆｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｗｉｔｈｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｓａｆｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｉｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｈｅｒｅａｒｅａｃａｍｅｒａａｎｄａｍｅｍｏｒｙｔｏｓａｖｅｓｃｅｎｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｈｉｌｅｅｎｔｅｒｉｎｇｉｌｌｅｇａｌｌｙ，ｉｔｉｓｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｐｌａｃｅｗｉｔｈｏｕｔｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．
ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔａｃｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｉｍａｇｅｓａｖｅ
文章编号：１００８－０５７０（２００７）１０－２－００２３－０２
曹建清：副研究员博士２３－
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技术创新
中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００７年第２３卷第１０－２期
３６０元／年邮局订阅号：８２－９４６
《现场总线技术应用２００例》
嵌入式系统应用
２．３控制模块ＭＣＵ
ＭＣＵ采用ＥＴ４４Ｍ２１０芯片，该芯片是执行速度相当快的微控制器，外部接一个６ＭＨｚ的晶振，内部则可倍频到４８ＭＨｚ。

该芯片内部整合了ＵＳＢ接口。

其内部结构框图如图２所示。

２．４电控磁锁
电控磁锁是门禁系统的执行部件，电控磁锁在断电时呈开门状态，符合消防要求。

并配备多种安装结构类型供客户选择使用。

按单向的木门、玻璃门、金属防火门和双向对开的电动门等不同技术要求可选取不同类别的电控磁锁。

图２ＥＴ４４Ｍ２１０内部结构框图
３软件设计
３．１系统工作流程
图３系统工作流程
３．２指纹采集与识别
指纹的采集与识别功能由指纹模块上的固化程序实现，程序的主要功能是：
＊生成模板：通过指纹传感器采集指纹图像并生成指纹模
板保存在缓存中。

＊保存模板：将模板保存在ＭＣＵ存储器中。

＊下载模块：从ＭＣＵ下载一个指纹模板到模板缓存中。

＊生成特征：通过指纹传感器采集指纹图像并生成指纹征
值，存在模块的特征缓存区中。

＊指纹识别：模板缓存区与特征缓存区中内容进行对比，并
给出识别结果，返回给ＭＣＵ。

３．３摄像头控制与图像采集
摄像控制及图像存储将由摄像模块来实现。

摄像头的主要控制和取像程序流程：
图４摄像头控制程序流程
３．４ＵＳＢ接口图像传输
存储器内的图像可通过ＵＳＢ接口传输至ＰＣ机。

ＵＳＢ接口传输程序设计时，要包含两个头文件：ＩＮＣＬＵＤＥ＂ＥＴ４４Ｍ２１０＿ＲＥＧ．Ｈ＂；ＩＮＣＬＵＤＥ＂ＥＴ４４＿ＵＳＢ＿ＳＥＴＴＩＮＧ．Ｈ＂，
然后对寄存器ＡＮＡＬＯＧ＿ＣＨＡＮ，ＤＩＶＩＤＥ＿ＲＡＴＥ，ＡＤ＿ＤＡＴ
ＡＨ，ＡＤ＿ＤＡＴＡＬ，ＡＤ＿ＳＴＡＴＥ，ＴＲＡＮＳ＿ＯＫ，ＡＤ＿ＵＳＢ＿ＣＯＮＦＩＧ，ＲＥＶ＿ＶＥＮ＿ＣＯＭ，ＣＨＮ＿ＲＡＴＥ＿ＣＨ，ＴＥＭＰ１初始化。

４结束语
本系统是一种新型的单机运行智能门禁系统，本文作者创新点是在利用指纹有效地识别进入人员身份的基础上，采用单片微机控制微型摄像头的方式记录非法进入人员的图像，保存了丰富的现场资料，提高了系统的安全防护能力，是小区监控系统的一个有效补充手段。

参考文献
［１］孙宏李志．基于ＬｏｎＷｏｒｋｓ总线技术的门禁系统［Ｊ］微计算机信息，２００５，２１（０７Ｓ）．７６－７７［２］周萍．自动识别芯片在家居安防系统中的应用［Ｊ］微计算机信息．２００４，２０（６）．９５－９６
［３］李鑫惠晓威张全贵．基于智能卡和指纹识别的校园综合管理信息系统［Ｊ］微计算机信息．２００４，２０（９）．１１０－１１１
作者简介：曹建清（１９６４－），男（汉族），浙江人，上海第二工业大学副研究员，博士，主要从事信息处理、计算机应用的研究。

Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＣａｏＪｉａｎｑｉｎｇ（１９６４－），ｍａｌｅ（ｈａｎ），Ｚｈｅｊｉａｎｇｐｒｏｖｉｎｃｅ，ＳｈａｎｇｈａｉＳｅｃｏｎｄＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆ．，ＰＨＤ．，Ｒｅ－ｓｅａｒｃｈｆｉｅｌｄ：ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒ．（２０１２０９上海上海第二工业大学电子与电气工程学院）
曹建清马文新张旭璟
通讯地址：（２０１２０９上海市金海路２３６０号上海第二工业大学综合楼１２０１室）曹建清
（收稿日期：２００７．８．２３）（修稿日期：２００７．９．２５）
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