Parmak İzi Tanıma Esaslı Laboratuvar Geçiş Kontrol Yönetim Sisteminin Tasarımı
Liu Huan 1, Fang Hua 2
(1. Elektrik ve Bilgi Mühendisliği Okulu, Guangxi Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Liuzhou, Guangxi 545006; 2. Mühendislik Eğitim Merkezi, Guangxi Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Liuzhou, Guangxi 545006)
Laboratuvar yönetiminin verimliliğini artırmak ve üniversite laboratuvarlarının güvenliğini güçlendirmek için STM32 mikroişlemci ve STC89C52 tek çipli mikrobilgisayarlı görsel bir parmak izi tanıma erişim kontrol yönetim sistemi.FM-180 parmak izi tanıma modülü ve erişim kontrol kontrolü için STC89C52 kullanılır STM32, yönetim sisteminin temel modülüdür.İki, 2.4G kablosuz iletişim modülü aracılığıyla veri senkronizasyonunu gerçekleştirir.Sistem, parmak izi girişini, tanımlamayı, değiştirme, silme, giriş sayımı, reddedilen sayım sayımı, personel giriş süresi göstergesi ve diğer işlevleri tamamlayabilir.
Tek yongalı mikro bilgisayar; parmak izi tanıma; kablosuz iletişim; erişim denetimi
TP23 belge tanımlama kodu: ADII: 10.19358 / j.issn.1674-7720.2016.23.027
Liu Huan, Fang Hua.Parmak izi tanımaya dayalı laboratuvar erişim kontrol yönetim sistemi tasarımı J. Mikrobilgisayar ve Uygulama, 2016,35 (23): 93-95,99.
0 Önsöz
İnternet çağında herkes banka şifreleri, ödeme şifreleri, sohbet yazılımı şifreleri, açılış şifreleri, web sitesi giriş şifreleri gibi çok sayıda güvenlik doğrulama şifresine sahiptir ve kapı kilit anahtarları, araç anahtarları gibi çeşitli tuşlarla donatılmıştır. Güvenli anahtarlar vb., Bunlar geleneksel güvenlik sistemlerinde kullanılan anahtar kimlik doğrulama yöntemleridir. Bununla birlikte, bu geleneksel güvenlik sisteminin anahtarları, kaybetmesi kolay, unutması kolay, çalınması kolay gibi güvensiz faktörlere sahiptir, bu nedenle, mevcut güvenlik kimlik doğrulamasının [1] yerini alacak güvenli, güvenilir ve uygun bir kimlik doğrulama teknolojisine acil ihtiyaç vardır.
Parmak izi özellikleri, insanların yaşamları boyunca değişmeyeceği özelliklerden biridir.Tam olarak anahtarların üç gerekli özelliğine sahiptir: evrensellik, benzersizlik ve yaşam boyu değişmezlik.Bu nedenle, güvenilir bir biyometrik teknoloji olarak parmak izi tanıma insanlar tarafından tercih edilmektedir. [2] 'ye büyük ölçüde güveniyor. Parmak izi tanıma teknolojisi, parmak izi katılımı, parmak izi bankacılığı, parmak izi alışveriş merkezleri, parmak izi alma ve teslim etme gibi günümüzde insanların yaşamlarında ve işlerinde gittikçe daha yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu teknoloji, insanların yaşam tarzlarını giderek daha fazla yeniliyor. Tanımlama teknolojisi alanında "parmak izi çağının" dev ekranını sessizce açtı [3].
Üniversite laboratuvar öğretimi, destek olarak daha ileri teknoloji gerektirir. Bu makale, laboratuvarların, özellikle üniversitelerdeki açık laboratuvarların yönetim gereksinimleri için parmak izi tanımaya dayalı bir laboratuvar erişim kontrol yönetim sistemi önerir ve bu, laboratuvarın bağımsız yönetimini geliştirebilir. Laboratuvar yöneticilerinin laboratuvarın kullanımını etkin bir şekilde kavramalarını kolaylaştırmak için derece.
1 Sistem tasarım şeması
Sistemin ana kontrol ünitesi STC89C52 mikrodenetleyici ve STM32 mikroişlemci olmak üzere iki kısma ayrılmıştır. Bunlar arasında, STC89C52 tek çipli mikro bilgisayar esas olarak FM-180 parmak izi tanıma modülünün gerçek zamanlı kontrolü için kullanılır ve tek çipli mikro bilgisayarın seri portu, parmak izi tanıma modülü ile iletişim kuracak şekilde programlanmıştır. FM180 parmak izi tanıma modülü sabit bir komut setine ve veri aktarım formatına sahiptir.Sistem programı, kullanıcı parmak izi girişi, tanıma, değiştirme ve silme işlevlerini gerçekleştirmek için talimat setine ve veri aktarım formatına göre yazılabilir.Ayrıca LCD1602 likit kristal ekranı ve röleyi kontrol eder. , Kullanıcıyı uyarma ve elektronik kilit anahtarını gerçek zamanlı çalıştırma işlevini yerine getirmek. STM32 mikroişlemcisi esas olarak laboratuvar yönetimini gerçekleştirmek için kullanılır.Senkronize veriler, odadaki kişi sayısı, reddedilen kişi sayısı, parmak izi seri numarası ve giriş saati dahil olmak üzere 2.4G kablosuz iletişim modülü aracılığıyla renkli ekranda görüntülenir. Sistem, her kullanıcının girdiği son zamanı kaydedebilir ve herhangi bir zamanda renkli ekranda geçmiş verilerini rahatlıkla sorgulayabilir. Donanım yapısı şeması Şekil 1'deki gibi gösterilmiştir.
2 donanım tasarımı
2.1 STC89C52 ve çevresel devre tasarımı
STC89C52, STC tarafından üretilen düşük güçlü, yüksek performanslı bir CMOS 8-bit mikrodenetleyicidir. 8 KB sistem içi programlanabilir Flash belleğe sahiptir ve klasik MCS51 çekirdeğini kullanır.Başlıca özelliği yerleşik 8 KB program depolama alanıdır. Seri bağlantı noktası kullanılarak doğrudan indirilebilen 2 KB EEPROM depolama alanı ile alan ve 512 B veri depolama alanı.
2.1.1 Devreyi sıfırlama
Bu tasarım, manuel düğme sıfırlamayı benimser ve sıfırlama devresi temel olarak sıfırlama düğmesi, direnç, kondansatör vb. STC89C52 mikro denetleyicinin RES pinine ardışık ikiden fazla makine döngüsü için yüksek bir seviye girildiğinde, mikro denetleyici sıfırlama etkindir.
2.1.2 Parmak izi tanıma modülü
FM-180 parmak izi tanıma modülü temel olarak iki parça içerir: bir parmak izi toplama kafası ve bir parmak izi işleme devresi.Parmak izi toplama kafası, bir optik parmak izi sensörü kullanır.Parmak izi işleme devresi, parmak izi özelliği çıkarma için yüksek performanslı bir DSP işlemci ve bir parmak izi özelliği depolama Flash çipinden oluşur. Kendi DSP işlemcisine sahip parmak izi işleme modülü, sabit bir komut seti ve veri aktarım formatını entegre eder.Veri, işlemcinin seri portu üzerinden modül ile değiştirilebilir ve kullanıcı komutlarına göre parmak izi girişi, silme ve karşılaştırma tamamlanabilir. Eylemler dizisi şifrelenir ve işleme modülünün Flash'ında saklanır. Bir kullanıcı parmak izi tanımlamayı gerçekleştirdiğinde, sistem kullanıcının parmak izinin gereksinimleri karşılayıp karşılamadığını belirlemek ve parmak izi algılama ve tanımlama işlevini gerçekleştirmek için kullanıcının toplanan parmak izi özelliği değerini Flash çipte depolanan parmak izi özelliği değeri ile karşılaştırır.
STC89C52 tek çipli mikrobilgisayar, seri port üzerinden FM-180 parmak izi tanıma modülü ile veri aktarımı gerçekleştirir.Parmak izi tanıma modülünün performans göstergelerine göre, veri iletişim baud hızı, iletişim doğruluğu ve güvenilirliği elde etmek için yazılım programlama yoluyla 9600 b / s olarak ayarlanabilir. Seks. Mikro denetleyicinin RXD'si (P30), parmak izi tanımlama modülünün TXD'sine ve mikro denetleyicinin TXD'si (P31), parmak izi tanımlama modülünün RXD'sine bağlanır.
2.1.3 Düğme tasarımı
Parmak izi kontrol bölümü, S1, parmak izi tanıma ve parmak izi giriş modları arasında geçiş yapmak için sistemi kontrol etmek için kullanılan bir mod tanıma anahtarı düğmesi olarak tanımlanan S1, S2, S3, S4 olmak üzere 4 düğme içerir; S2, Parmak izi giriş düğmesi, sistem parmak izi giriş modundayken, parmak izini bir kez girmek için S2'ye basın; S3, parmak izi tanıma modülündeki parmak izi özelliklerinin kaldırılmasını kontrol etmek için parmak izi temizleme düğmesi olarak tanımlanır Flash kitaplığı; S4, iç mekan olarak tanımlanır Kapıyı açmak için bir anahtar, kullanıcının dışarı çıkması gerektiğinde, elektronik kilit kapısı bu düğme ile açılabilir.
Saat ayarlama bölümü S5, S6, S7 olmak üzere 3 düğme içerir ve bunlardan S5, ayar seçim düğmesi olarak tanımlanır.Yıl, ay, gün, saat, dakika, saniye ve hafta arasında geçiş yapmak için bu düğmeye basın; S6 , S7 sırasıyla sayı artı 1 ve eksi 1 tuşları olarak tanımlanır, bu iki tuş aracılığıyla sayıyı hızlı bir şekilde gerekli zaman verisi olarak ayarlayabilirsiniz.
2.1.4 LCD ekran
Tasarım, parmak izi toplama ve parmak izi tanımlama gibi sistemin mevcut işlev modunun ekran hatırlatıcısı olarak LCD1602 likit kristal ekranı benimser. LCD1602, STC89C52 tek çipli mikrobilgisayar tarafından kontrol edilir Karşılık gelen işlevleri kullanırken, LCD1602, sistemin daha iyi bir görselleştirme etkisine sahip olması için karşılık gelen cümle komutlarına sahip olacaktır. Tek çipli bilgisayar, P0 ağzı ile LCD1602 arasındaki veri aktarımını gerçekleştirir, karşılık gelen karakteri veya numarayı LCD1602'de gösterir.
2.1.5 Elektronik kilit erişim kontrolü
Elektronik kilit erişim kontrol devresi temelde bir elektronik kilit anahtarı devresi ve anahtarı kontrol etmek için bir röle sürücü devresi içerir. Bu tasarım, açılan ve kilidi açan bir 12 V elektronik kilit kullanır.Elektronik kilit bobini üzerindeki voltaj 12 V'a ulaştığında, açılacak ve kilidi açılacaktır.Özel arayüz devresi 2'de gösterilmektedir. Bunların arasında Q2, anahtar modunda çalışan ve rölenin açılıp sıfırlanmasını kontrol etmek için kullanılan PNP tipi bir transistördür.
2.2 STM32 ve çevresel devre tasarımı
STM32 serisi mikroişlemci, yüksek performanslı, düşük maliyetli ve düşük güçlü gömülü uygulamalar için tasarlanmış çekirdek olarak ARM Cortex-M3 içeren bir kontrol çipidir. Performansa göre iki farklı seriye ayrılabilir: STM32F103 "geliştirilmiş" ve STM32F101 "temel". Geliştirilmiş serinin saat frekansı, benzer ürünler arasında en yüksek performanslı ürün olan 72 MHz saat frekansına sahiptir; temel saat frekansı, 16 bit ürünler fiyatına göre 16 bitlik ürünlere göre önemli ölçüde daha yüksek performansa sahip olan 36 MHz'dir ve 16 bitlik ürün kullanıcıları için en iyisidir. [4] öğesini seçin. Her iki seride de 32 KB ile 128 KB arasında dahili flash bellek bulunur Aradaki fark, maksimum SRAM kapasitesi ile çevresel arabirimin birleşimidir. Saat frekansı 72 MHz olduğunda STM32, 32 bit piyasadaki en düşük güç tüketen ürün olan 0,5 mA / MHz olan 36 mA tüketir. Bu tasarım, gelişmiş bir STM32F103ZET6 mikroişlemci kullanır.
2.2.1 LCD ekran
Bu tasarım, 320 × 240 çözünürlüğe ve 16 bit gerçek renkli ekrana sahip 3,2 inç TFT renkli ekran kullanır. Renkli ekran, odadaki kişi sayısı, reddedilen kişi sayısı, parmak izi numarası ve giriş saati gibi bilgileri görüntüler. FSMC veriyolu mekanizması STM32 mikroişlemciye entegre olduğu için, LCD kolayca kontrol edilebilir, böylece amaç, yazılım programlama [5] aracılığıyla FSMC kontrol modunu ayarlayarak elde edilebilir.
2.2.2 Kullanıcı sorgu düğmesi
Sorgu kullanıcı düğmesi, esas olarak kullanıcının son giriş zamanını, parmak izi seri numarasını, geçmiş veri taramasını ve diğer ilgili bilgileri sorgulamak için kullanılan STM32'ye bağlanır. Temelde S1, S2 ve S3 olmak üzere 3 düğme içerir. S1 düğmesi kullanıcı sorgu moduna girmek için kullanılır.Bu sırada, kullanıcı bilgisi sorgusunu sırasıyla yukarı ve aşağı değiştirmek için S2 ve S3 düğmeleri kullanılır ve kullanıcı bilgileri hızlı bir şekilde göz atılabilir.
2.3 Kablosuz iletişim
NRF24L01, 2,4 GHz ~ 2,5 GHz ISM frekans bandında çalışan tek çipli bir radyo frekansı alıcı-verici cihazıdır. Frekans sentezleyici, güç amplifikatörü, kristal osilatör, modülatör ve çıkış gücü ve iletişim kanallarının programlar aracılığıyla yapılandırılabildiği gelişmiş Shock Burst teknolojisinin birleşmesi gibi yerleşik işlevsel modüller. NRF24L01 düşük güç tüketimine sahiptir. -6 dBm'de iletim yaparken, çalışma akımı yalnızca 9 mA'dır; alırken, çalışma akımı yalnızca 12,3 mA'dır. Birden çok düşük güçle çalıştırma modu (güç kapatma modu ve boşta modu), enerji tasarrufu sağlayan tasarımı daha kullanışlı hale getirir.
2.4G kablosuz iletişim modülü SPI tarafından kontrol edilebilir. SPI portu senkronize bir seri iletişim arayüzüdür.Maksimum iletim hızı 10 Mb / s'dir.İletim sırasında, önce düşük bayt iletilir ve ardından yüksek bayt iletilir, ancak tek bayt için , Önce yüksek bit, ardından düşük bit iletilmelidir. SPI ile ilgili 8 komut vardır Bu kontrol komutları, kullanım sırasında NRF24L01'in MOSI'si tarafından girilir ve ilgili durum ve veri bilgisi MISO'dan MCU'ya çıkarılır. STC89C52 tek yongalı mikrobilgisayar SPI veriyolunu entegre etmediğinden, yalnızca sıradan G / Ç bağlantı noktaları üzerinden SPI iletişimini simüle edebilir. STC89C52'nin P3 portu burada simülasyon için kullanılır Şekil 3 ve 4'te gösterilen SPI okuma ve yazma zamanlama diyagramlarına göre, SPI iletişim protokolü, kontrol amacına ulaşmak için yazılım programlaması yoluyla gerçekleştirilebilir.
2.4 Güç
Bu tasarımda, elektronik kilidin normal olarak açılıp kapanması için 12 V voltaj gereklidir, 5 V voltaj STC89C52 tek çipli mikrobilgisayar ve çevresel devre güç kaynağıdır, 3,3 V STM32 mikroişlemci ve 2,4 G kablosuz modülün normal çalışma voltajını sağlar. Bu üç voltaj, tüm sistem için kararlı bir güç kaynağı sağlamak için üç farklı voltaj regülatörü çipi aracılığıyla ayrı ayrı elde edilebilir.
3 yazılım tasarımı
3.1 Yazılım tasarım fikirleri
Sistemin donanım devresine göre, sistemin yazılım tasarımı, parmak izi girişi ve tanımlama, çekirdek olarak STC89C52 ile likit kristal ekran alt programı, sistem yönetimi sorgusu, ekran alt programı ve çekirdek olarak STM32 ile kablosuz iletişim programını içermektedir. Sistem yazılımı bölümü C dili programlamayı benimser ve son olarak, tüm sistemin iletişimini ve diğer işlevlerini gerçekleştirmek için programı sırasıyla STC89C52 tek çipli mikrobilgisayar ve STM32 mikroişlemciye indirir.
3.2 Parmak izi girişi ve tanıma
(1) Parmak izi girişi
FM180 parmak izi tanıma modülü, özel bir fonksiyon talimat seti ve veri aktarım formatını entegre eder Tek çipli mikrobilgisayar, komut seti aracılığıyla parmak izi tanıma modülüne erişir ve veri alışverişi yoluyla modülü kontrol etme amacına ulaşır. Spesifik süreç Şekil 5'te gösterilmektedir.
(2) Parmak izi tanıma
Öncelikle, optik lens üzerinde bir parmak izi olup olmadığını kontrol edin Bir parmak izi olduğunda, parmak izini parmak izi kitaplığındaki parmak izi ile karşılaştırmak için bir kullanıcı arama talimatı gönderin. Parmak izi kitaplığındaki parmak iziyle eşleşirse 1 döndürür, aksi takdirde 0 döndürür. Spesifik süreç Şekil 6'da gösterilmektedir.
3.32.4 G kablosuz iletişim modülü alt programı
Veri aktarımına başlamadan önce modunu aktarım moduna ayarlayın. Gönderilecek veriyi verici yazmacına aktarın ve iletimi bekleyin. Komut gönderilmeye başlandıktan sonra veriler gönderilmeye başlar ve gönderimin tamamlandığına dair işaret bekler, gönderim biter, aksi takdirde gönderimin tamamlanmasını bekler. Spesifik gönderme süreci Şekil 7'de gösterilmektedir.
Veri alımını başlattıktan sonra, modül ilk olarak verilerin güncellenip güncellenmediğini sorgular Bir veri güncellemesi varsa, alınan veriler ara bellekte depolanır ve program çağrısını kolaylaştırmak için ayrıca kullanıcı tarafından belirlenen yerde depolanır. Özel alım süreci Şekil 8'de gösterilmektedir.
4. Sonuç
Toplumun ilerlemesiyle birlikte parmak izi tanıma ve görsel erişim kontrol sistemleri gibi güvenlik yönetimi olanaklarına ihtiyaç duyulan yerler giderek artmaktadır. Bu tasarım, nispeten eksiksiz işlevlere sahip görsel bir parmak izi tanıma erişim denetimi yönetim sistemi oluşturmak için birlikte çalışmak üzere STM32 mikroişlemci ve STC89C52 tek yongalı mikro bilgisayarı kullanır. Sistemin bir kullanıcı bilgisi sorgulama işlevi vardır, sadece üniversite laboratuvarı için değil, aynı zamanda geniş pazar beklentileri ve pratik değeri olan diğer birçok yerde de kullanılabilir. Bununla birlikte, sistem hala uzaktan izleme konusunda eksiktir Farklı yerlerin ihtiyaçlarını karşılamak için sistem ve ağ arasındaki iletişimi daha fazla incelemek gerekir.
Referanslar
[1] Wang Chao, Wei Qiming, Deng Anyuan Muayene Sisteminde Kablosuz Parmak İzi Tanıma Teknolojisinin Uygulanması Üzerine Araştırma J Bilgisayar Simülasyonu, 2010, 27 (1): 309-312.
2 Tian Jie, Chen Xinjian, Zhang Yangyang ve diğerleri. Parmak izi tanıma teknolojisinde yeni ilerleme J. Doğal Bilimdeki Gelişmeler, 2006, 16 (4): 400-408.
3 Wu Chengfeng, Zhao Zhenhua Parmak İzi Tanımlama Teknolojisine Dayalı Akıllı Erişim Kontrol Sistemi Araştırması Research J. Mikrobilgisayar Uygulaması, 2012,28 (6): 45-47.
[4] Wang Mingdong, Fang Hua, Liu Chengfeng, ve diğerleri STM32 platformu J tabanlı kantinde self servis sipariş ve ödeme cihazının tasarımı Dijital Teknoloji ve Uygulama, 2016 (1): 166-168.
5 Tang Lili, Huang Wei. STM32 J tabanlı FSMC arayüzü tarafından yönlendirilen TFT renkli ekran tasarımı. Modern Elektronik Teknolojisi, 2013, 36 (20): 139-141.
