基于指纹识别的智能储物柜设计

图１　系统工作原理

其工作原理为：检测到用户的存件需求后，采集用户的

指纹并存储起来，当检测到用户有取件需求时，再次采集用

户指纹与存储器中的指纹特征进行对比，对比成功则打开柜

门并语音提示用户取件，对比不成功则提示用户此柜中无该

用户物品。

３　智能储物柜总体硬件设计

系统以宏晶公司的STC12LE5A08S2为主控芯片，外围电

路包括键盘电路、LCD液晶显示模块、语音模块、指纹识别陈正鹏（1998-），男，湖北武汉人，本科。研究方向：电子信息系统。

图２　系统硬件方框图

　电源电路设计

本系统电源采用12 V、5 V双输出开关电源，其中

输出使用DC-DC模块LM317降压到3.3 V供MCU及其周边电路使用，12 V电压直接供电磁锁使用。为了应对突然停电的情况，还为本系统配备了12V7Ah铅酸蓄电池。

　接口电路设计

MCU的P0口和P2口上各接8个10K上接电阻，盘模块使用4×4矩阵模块，接在P2口上。LCD模块使用12864液晶模块，并使用串行通信模式，其中片选信号P0.0，串行数据接口接P0.1，串行时钟信号接P0.3，

为开锁信号输出接口。IDWD1020指纹模块关键连接如下：第二引脚绿色TXD接MCU的RXD即P3.0；第三引脚白色接MCU的TXD即P3.1；第四引脚GND一定要与控制设备的GND边接在一起，才能保证信息正常传送；P0.7用于唤醒IDWD1020。指纹模块与MCU接口如图3所示。

图３　ＩＤＷＤ１０２０与ＭＣＵ连接图

语音模块采用NV065A系列语音芯片，具有成本低、性能稳定、音质高、控制方便和电路简单等诸多显著优点，而且支持主控MCU一线串口控制RST复位端以及DATA

线来控制任意一段语音的触发播放及停止。把NV065A 引脚分别接在P0.5、P0.6，连接图如4所示。

图４　ＮＶ０６５Ａ与ＭＣＵ连接图

在ZigBee的选择上，本方案选择带USB接口的

位机电脑相联，下位机模块通过UART通信接MAX232芯片与MCU的UART2通信接口相联。

４　系统软件设计

　智能储物柜下位机软件设计过程

智能储物柜下位机软件设计过程如下。（1）上电系统初注：在通讯过程中，所有指令的发送、接收必须遵循一发一收的原则。

Host在没有收到应答时，不可以向TARGET发送指令。

图５　通讯过程

NV065A语音芯片关键代码（MCU：STC12LE5A08S2，晶振：11.0592MHz）如下。

Rst为复位发送端口，Sda为数据发送端口，发送语音地址寄存器addr。

Rst=1；

Sda=0；/*先复位*/

Delayus(100);/*等待100个微秒*/

Rst=0；

Delayms(5); /*等待5个毫秒以上*/

For(i=0;i

{

Sda=1；/*数据线拉高*/

Delayus(100);/*等待100个微秒*/

Sda=0；/*数据线拉低*/

Delayus(100);/*等待100个微秒*/

（下转第128页）

图４　立体视觉技术相关专利技术领域构成５　结　语

通过分析立体视觉领域专利申请数据可以看到，立体视觉技术目前还属于科技创新的前沿领域，该领域的中国专利申请量逐年增长，创新速度也不断加快。国内部分高校在立体视觉领域的研究处于领先地位，说明大专院校在这方面具有较高的研发实力；相关公司企业在本领域也已经对相关研究成果申请了专利，进行了相当数量的专利布局。下一步高校及科研院所还应该利用先进的技术和人才储备，不断加强与企业之间的交流和合作，共同提高国内的自主研发能力及专利申请质量，推动研究成果转化，从而使中国力量在立体视觉领域具备更强的市场竞争力。

图３　立体视觉技术相关专利申请中国大陆申请地域分布

（上接第125页）

/*到此完成一个脉冲的发送。*/

}

NV065A根据接收到的脉冲个数“addr”进行寻址，播放存储器相应地址中的音频。“addr”与语音地址的对应关系是：无脉冲，无声音；1个脉冲，播放第1段语音；N个脉冲，播放第N段语音。NV065A最多可以存储64段语言。

　智能储物柜上位机软件设计

上位机主要包括数据表和数据库的设计，利用JAVA语言来控制数据库，管理员有特殊权限，可以利用上位机监控储物柜，并拥有优先控制权。智能储物柜上位机软件主要有下列几个界面：（1）登录界面（验证管理员信息）；（2）主界面（其他界面的入口）；（3）储物柜管理界面（实时监控储物柜的最新状态，同时拥有查询和接收下位机的功能）；）系统维护界面（可以任意增减本系统所控储物柜的数量，并对储物柜进行编号管理）；（5）特权界面（管理员可以在特殊紧急情况下利用上位机软件打开任意柜门）。

５　结　语

笔者设计的基于指纹识别的智能储物柜，利用了指纹具有终身不变性、唯一性和方便性等特征，达到了一人一柜且互不冲突的便利。这样的储物柜节约了使用成本，同时利用上位机和ZigBee技术对储物柜进行智能管理，使整个系统更智能化。经过调查统计估算，一般县级市中心超市的一台指纹储物柜三年节省的运营成本就可再买一个储物柜，如果在大中城市的繁华区域的超市、游乐中心等人流量大的地方使用成本可以更低。

参考文献

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