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毕业设计嵌入式智能门禁系统

时间：2021-06-08 02:24:06

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毕业设计嵌入式智能门禁系统

文章目录

1 简介2 课题背景3 详细设计3.1 整体设计方案3.2 功能模块3.3 软件设计4 实现效果5 部分实现代码6 最后

1 简介

Hi，大家好，今天向大家介绍一个学长做的单片机项目

基于单片机的门禁系统

大家可用于课程设计或毕业设计

2 课题背景

门禁系统的基本组成主要包括身份识别、传感与报警、处理与控制、电锁与执行、管理与设置。

本系统从应用角度出发，针对家庭或小型办公场所的使用需求，主要从两个方面着手优化设计:一是硬件搭建上坚持低功耗设计，加入电源管理模块供电；二是在软件实现上，尝试多种策略来提高系统的响应速度，并考虑多种情况下的报警处理，提高系统的安全性。

3 详细设计

3.1 整体设计方案

学长设计的禁系统主控制芯片采用 STM32 单片机 STM32F103，指纹识别模块采用 ATK-AS608 模块，并用 LCD12864 显示处理的结果信息。尝试多种策略来提高系统识别和响应速度。

3.2 功能模块

实现的主要功能有：

通过usb转串口，进行指纹的录入。

通过编程软件keil4将程序烧录到主控板STM32F103，LCD12864液晶屏幕显示“请输入您的指纹”，若指纹模块初始化失败，则显示“录入指纹失败”。用录入指纹开锁，若指纹识别成功，电磁锁开锁；

若指纹识别不成功，则语音提示“叮铃叮铃”，液晶显示“识别指纹失败”，在这种情况下，还剩两次录入机会，若三次指纹识别均失败，则系统会报警。

通过密码也可以开锁，同样有三次机会。预先用矩阵键盘登记保存密码，登记密码时，需要6-13位字符，按“#”号键结束。

听到“请再输入同一密码”，再次在按键板上输入同一密码；听到“密码登记成功”，液晶屏上会显示添加成功。

用密码开锁时，若三次匹配失败，则系统会报警，液晶屏会显示“开门失败”。

该系统的结构主要包括6个模块：

门锁控制模块主控制芯片矩阵键盘模块指纹识别模块液晶显示电源管理模块.

3.3 软件设计

设计一个童锁功能，软件实现流程如下：

主程序流程:

主程序主要包括上电初始化、指纹设置、密码设置、指纹识别模块、继电器驱动模块、密码处理模块、语音报警模块等子程序构成.

4 实现效果

5 部分实现代码

指纹模块代码：

#ifndef __TFS_M64_H#define __TFS_M64_H#include "stm32f10x.h"#define TRUE 1#define FALSE 0//基本应答信息定义#define ACK_SUCCESS 0x00 //操作成功#define ACK_FAIL 0x01 //操作失败#define ACK_FULL 0x04 //指纹数据库已满#define ACK_NOUSER0x05 //无此用户#define ACK_USER_EXIST 0x07 //用户已存在#define ACK_TIMEOUT 0x08 //采集超时#define ACK_GO_OUT 0x0F//用户信息定义#define ACK_ALL_USER0x00#define ACK_GUEST_USER 0x01#define ACK_NORMAL_USER 0x02#define ACK_MASTER_USER 0x03#define USER_MAX_CNT 50//位置定义#define HEAD 0#define CMD 1#define CHK 6#define TAIL 7#define P1 2#define P2 3#define P3 4#define Q1 2#define Q2 3#define Q3 4//命令定义#define CMD_HEAD 0xF5#define CMD_TAIL 0xF5#define CMD_ADD_1 0x01#define CMD_ADD_2 0x02#define CMD_ADD_3 0x03#define CMD_MATCH 0x0C#define CMD_DEL 0x04#define CMD_DEL_ALL0x05#define CMD_USER_CNT 0x09#define CMD_SLEEP_MODE0x2C#define CMD_ADD_MODE 0x2D#define CMD_FINGER_DETECTED 0x14extern uint8_t gFpmTxBuf[9];extern uint8_t gFpmRxBuf[9];extern uint8_t gFpmRxCnt;uint8_t fpm_sendAndReceive(uint16_t delayMs);uint8_t fpm_sleep(void);uint8_t fpm_setAddMode(uint8_t mode);uint8_t fpm_readAddMode(void);uint16_t fpm_getUserNum(void);uint8_t fpm_deleteAllUser(void);uint8_t fpm_deleteUser(uint8_t userNum);uint8_t fpm_addUser(uint8_t userNum, uint8_t userPermission);uint8_t fpm_compareFinger(void);#include "tfs-m64.h"#include "usart2.h"#include "delay.h"#include "usart.h"///指纹模块：Fingerprint moduleuint8_t gFpmTxBuf[9];uint8_t gFpmRxBuf[9];uint8_t gFpmRxCnt;/*** @brief 通过串口向指纹模块发送命令并接收响应指令* @param timeOut：超时时间（单位：ms），在此时间内如果仍未接收到响应指令按超时处理* @retval 应答信息*/uint8_t fpm_sendAndReceive(uint16_t timeout){uint8_t i, j;uint8_t checkSum = 0; //校验码gFpmRxCnt = 0; //接收计数清零，相当于清空缓冲区gFpmTxBuf[5] = 0; //命令数据的第六位始终为零/*发送8位数据包*/usart2_sendByte(CMD_HEAD);//数据头for (i = 1; i < 6; i++) //中间数据段{usart2_sendByte(gFpmTxBuf[i]); checkSum ^= gFpmTxBuf[i];}usart2_sendByte(checkSum); //校验码usart2_sendByte(CMD_TAIL); //数据尾while (gFpmRxCnt < 8 && timeout > 0){delay_ms(1);timeout--; }if (gFpmRxCnt != 8) return ACK_TIMEOUT;if (gFpmRxBuf[HEAD] != CMD_HEAD) return ACK_FAIL;if (gFpmRxBuf[TAIL] != CMD_TAIL) return ACK_FAIL;if (gFpmRxBuf[CMD] != (gFpmTxBuf[CMD])) return ACK_FAIL;checkSum = 0;for (j = 1; j < CHK; j++) {checkSum ^= gFpmRxBuf[j];}if (checkSum != gFpmRxBuf[CHK]) {return ACK_FAIL;}return ACK_SUCCESS;} /*** @brief 使指纹模块进入休眠模式* @param none* @retval 应答信息（ACK_SUCCESS ACK_FAIL）*/uint8_t fpm_sleep(void){uint8_t res;gFpmTxBuf[CMD] = CMD_SLEEP_MODE;gFpmTxBuf[P1] = 0;gFpmTxBuf[P2] = 0;gFpmTxBuf[P3] = 0;res = fpm_sendAndReceive(500);if(res == ACK_SUCCESS) {return ACK_SUCCESS;}else {return ACK_FAIL;}}/*** @brief 设置指纹的添加模式* @param mode：指纹的添加模式（0：允许重复 1：禁止重复）* @retval 应答信息（ACK_SUCCESS ACK_FAIL）*/uint8_t fpm_setAddMode(uint8_t mode){uint8_t res;gFpmTxBuf[CMD] = CMD_ADD_MODE;gFpmTxBuf[P1] = 0;gFpmTxBuf[P2] = mode;gFpmTxBuf[P3] = 0;res = fpm_sendAndReceive(200);if(res == ACK_SUCCESS && gFpmRxBuf[Q3] == ACK_SUCCESS) {return ACK_SUCCESS;}else {return ACK_FAIL;}}/*** @brief 读取指纹的添加模式* @param none* @retval 应答信息（0：允许重复 1：禁止重复）*/uint8_t fpm_readAddMode(void){gFpmTxBuf[CMD] = CMD_ADD_MODE;gFpmTxBuf[P1] = 0;gFpmTxBuf[P2] = 0;gFpmTxBuf[P3] = 0X01;fpm_sendAndReceive(200);return gFpmRxBuf[Q2];}/*** @brief 获取用户数（实际上应该是指纹数，这里用用户数表示是为了与通信协议表述一致）* @param none* @retval 应答信息（指纹的数目）*/uint16_t fpm_getUserNum(void){uint8_t res;gFpmTxBuf[CMD] = CMD_USER_CNT;gFpmTxBuf[P1] = 0;gFpmTxBuf[P2] = 0;gFpmTxBuf[P3] = 0;res = fpm_sendAndReceive(200);if(res == ACK_SUCCESS && gFpmRxBuf[Q3] == ACK_SUCCESS) {return gFpmRxBuf[Q2];}else {return 0XFF;}}/*** @brief 删除所有的指纹* @param none* @retval 应答信息（ACK_SUCCESS ACK_FAIL）*/uint8_t fpm_deleteAllUser(void){uint8_t res;gFpmTxBuf[CMD] = CMD_DEL_ALL;gFpmTxBuf[P1] = 0;gFpmTxBuf[P2] = 0;gFpmTxBuf[P3] = 0;res = fpm_sendAndReceive(200);if(res == ACK_SUCCESS && gFpmRxBuf[Q3] == ACK_SUCCESS) {return ACK_SUCCESS;}else {return ACK_FAIL;}}/*** @brief 删除制定位置的指纹* @param userNum：指纹的位置（1-255）* @retval 应答信息（ACK_SUCCESS ACK_FAIL）*/uint8_t fpm_deleteUser(uint8_t userNum){uint8_t res;gFpmTxBuf[CMD] = CMD_DEL;gFpmTxBuf[P1] = 0;gFpmTxBuf[P2] = userNum;gFpmTxBuf[P3] = 0;res = fpm_sendAndReceive(200);if(res == ACK_SUCCESS && gFpmRxBuf[Q3] == ACK_SUCCESS) {return ACK_SUCCESS;}else {return ACK_FAIL;}}/*** @brief 录入指纹* @param userNum：指纹存入的位置（1-255）* @param userPermission：用户权限（1-3），具体含义自行定义。* @retval 应答信息（ACK_SUCCESS ACK_FAIL ACK_USER_EXIST ACK_TIMEOUT）*/uint8_t fpm_addUser(uint8_t userNum, uint8_t userPermission){uint8_t res;gFpmTxBuf[CMD] = CMD_ADD_1;gFpmTxBuf[P1] = 0;gFpmTxBuf[P2] = userNum;gFpmTxBuf[P3] = userPermission;res = fpm_sendAndReceive(30000);if(res == ACK_SUCCESS) {if(gFpmRxBuf[Q3] == ACK_SUCCESS) {gFpmTxBuf[CMD] = CMD_ADD_2;res = fpm_sendAndReceive(30000);if(res == ACK_SUCCESS) {if(gFpmRxBuf[Q3] == ACK_SUCCESS) {gFpmTxBuf[CMD] = CMD_ADD_3;res = fpm_sendAndReceive(30000);if(res == ACK_SUCCESS) {return gFpmRxBuf[Q3];} }}}}return res;}/*** @brief 通过1：N的方式比较指纹* @param none* @retval 匹配指纹的信息*/uint8_t fpm_compareFinger(void){uint8_t res;gFpmTxBuf[CMD] = CMD_MATCH;gFpmTxBuf[P1] = 0;gFpmTxBuf[P2] = 0;gFpmTxBuf[P3] = 0;res = fpm_sendAndReceive(30000);if(res == ACK_SUCCESS) {if(gFpmRxBuf[Q3] == ACK_NOUSER) {return ACK_NOUSER;}if(gFpmRxBuf[Q3] == ACK_TIMEOUT) {return ACK_TIMEOUT;}if((gFpmRxBuf[Q2] != 0) && (gFpmRxBuf[Q3] == 1 || gFpmRxBuf[Q3] == 2 || gFpmRxBuf[Q3] == 3)) {return ACK_SUCCESS;}}return res;}