黄喜军　陈辉金　谢金桂

【摘 要】为了提升智能门禁系统的安全性并控制设计成本，提出了基于STM32的指纹识别密码锁系统设计方案。系统以STM32F103C8T6单片机为控制核心，采用触摸屏、指纹识别模块及继电器等器件，通过触摸屏输入开锁密码，并在指纹识别模块上输入指纹，系统在密码与指纹均正确的情况下，通过单片机控制继电器开锁，系统管理员可以根据需求修改密码、增加用户及删除用户。测试结果表明：系统功能稳定，易于实现且成本较低，具有一定的应用价值。

【关键词】智能门禁；STM32；指纹；密码锁

0 引言

随着计算机控制技术的发展以及人们生活水平的提高，智能家居已成为现代家居生活发展的方向，而智能门禁系统是智能家居发展的方向之一，門禁系统凭借其独特的优越性在安防系统中得到了飞速的发展和广泛的应用[1]。目前门禁管理系统中应用较多的是机械锁及IC卡电子密码锁，但人们对门禁系统的要求越来越高，不仅要求门禁系统安全可靠，而且追求方便实用。各种依靠指纹、虹膜及人脸等生物特征识别方式的电子锁，逐渐开始应用到人们的生活中[2-4]。结合技术与成本等方面的考虑，本文提出一种智能门禁系统设计方案，通过指纹和密码识别方式进行双重保护，方便使用的同时又提高了安全性，具有一定的实用价值。

1 系统方案设计

系统整体设计框图如图1所示。以STM32单片机、触摸屏、指纹识别模块等器件为核心，实现指纹和密码开锁等功能。系统的主控芯片为STM32F103C8T6，可以控制FPM10A指纹模块与MINI DGUS触摸屏的正常工作。在触摸屏上输入的密码和在指纹模块上输入的指纹都正确时，系统控制继电器进行开锁。同时通过片内资源IIC接口与外设存储器AT24C02进行通信，控制外设存储器存/取用户信息，达到断电保护的作用。管理员可以根据需求进行相应设置（增加、修改密码、删除用户），整体功能满足正常密码锁的需求。

2 系统实现

2.1 主控芯片控制功能的实现

STM32F103C8T6最小系统由主控芯片及电源模块、晶振电路、复位电路、调试电路等构成。电源模块不仅要对STM32F103C8T6最小系统供电，也要对其他模块供电，提供3.3V和5.0V的电压。晶振电路采用8MHz晶振，通过CPU内部倍频后达到72MHz的工作频率。调试电路由JTAG下载口和串口1组成，程序通过JTAG下载到CPU，通过USART1在PC机串口助手输出调试信息，极大地方便了系统开发。

在本文设计的指纹密码锁系统中，使用了单片机的多个控制引脚完成系统的CPU和外围模块的通信与控制功能。使用串口2实现与触摸屏通信，使用串口3实现与指纹模块通信，通过输出高低电平控制蜂鸣器报警，并通过控制引脚与开锁电路连接，控制开锁的过程。

2.2 指纹密码锁功能的实现

系统采用光学触控式指纹辨识模块FPM10A，它集成了先进的光学式指纹传感器，搭配完整的指纹识别算法进行指纹识别，具有采集指纹、存储指纹模板并进行指纹匹配的功能，认假率低于0.001%（在安全等级为3时），能满足大部分应用场合的安全性要求。在采集指纹时，需要连续采集两次指纹，并将两次采集到的特征信息合成为用户的指纹，存储至系统模板中，从而为指纹识别提供匹配模板。指纹库中存储的每个指纹模板都有唯一的ID号，采集指纹时，将指纹模板的ID号存放在用户基本信息中，指纹匹配时不仅要在指纹库中搜索与待识别的指纹信息相同的指纹模板，还要检查该指纹模板的ID号与用户基本信息的ID号是否一致，只有两者保持一致，指纹匹配才算成功。

触摸屏在系统中完成密码开锁操作和界面显示的功能，MINI DGUS触摸屏配套了相应的PC软件DGUS_SDK_V5.01，可以利用该软件完成界面设置、管理员及用户信息录入、修改、删除及密码识别等相关配置，可以很好地降低开发难度，方便系统功能的实现。同时系统在密码多次不匹配时采用蜂鸣器电路进行报警，若通过触摸屏输入的密码与通过指纹识别模块录入的指纹均正确时，系统通过单片机控制继电器开锁，系统开锁流程如图2所示。

3 结论

本文介绍了基于STM32单片机的指纹密码锁设计方案及实现过程，系统以高性能单片机、触摸屏及指纹识别模块等器件为核心实现了各功能电路。通过测试表明，系统在输入正确的密码与指纹时能够实现开锁功能，并能完成增加用户、删除用户及修改用户密码等功能，为智能门禁系统提供了有利参考。

【参考文献】

[1]陈俊杰，廖一鹏.基于STM32的远程智能门禁终端的设计[J].工业控制计算机，2015，28（11）：29-30.

[2]马文科.基于ARM的指纹识别门禁系统的设计与实现[D].长沙：湖南大学，2009.

[3]刘机福.嵌入式人脸识别门禁系统设计与实现[D].长沙：湖南大学，2014.

[4]李云鹏.基于虹膜识别的门禁系统的研究[D].淮南：安徽理工大学，2015.

[责任编辑：田吉捷]