基于指纹识别技术的智能门禁系统
摘要：本文完成一个基于指纹识别的智能门禁系统的设计与应用，该门禁系统分为三个组成部分：嵌入式设备，后端服务器以及前端界面。门禁系统包括MCU单元，后端服务器，前端页面之间的交互采用HTTP协议。系统同时实现双重验证措施，即指纹识别和密码识别，指纹识别在指纹传感器上根据内置的指纹识别算法即可完成识别，密码识别需访问后端数据库进行比对，根据比对结果来判定是否可以开锁。
关键词：门禁系统；指纹识别；数据库操作
Intelligent access control system based on fingerprint recognition
Abstract: This paper completes the design and application of an intelligent access control system based on fingerprint recognition, which is divided into three components: embedded device, back-end server and front-end interface. The access control system includes MCU unit, back-end server, and the interaction between front-end pages adopts HTTP protocol. At the same time, the system implements dual verification measures, namely fingerprint recognition and password recognition. Fingerprint recognition can be completed according to the built-in fingerprint recognition algorithm on the fingerprint sensor. Password recognition needs to access the back-end database for comparison, and determines whether the lock can be opened according to the comparison results.
Keywords: Access control system; fingerprint recognition; database operation
目录
第一章 引言 1
1.1研究背景与意义 1
1.2国内研究现状 2
1.3国外研究现状 2
1.4论文研究内容 3
1.5论文主要安排 3
第二章 智能门禁系统设计方案 4
2.1指纹识别门禁系统框图 4
2.2模块电路设计 4
2.2.1ESP32单片机模块 4
2.2.2指纹识别模块 6
2.2.3密码输入模块 7
2.2.4继电器模块 8
2.2.5显示器模块 10
2.2.6 蜂鸣器报警模块 11
第三章 智能门禁系统硬件设计方案 13
3.1最小系统电路 13
3.2ATK-AS608 13
3.3各模块硬件电路设计 13
3.3.1复位电路 14
3.3.2晶振电路 15
3.3.3电源电路 16
3.3.4蜂鸣器电路 16
3.3.5继电器电路 16
3.3.6存储模块电路 17
3.3.7显示模块电路 19
第四章 智能门禁系统软件系统设计 20
4.1开发环境和开发工具 20
4.1.1 Javascript简介 20
4.1.2Vue简介 20
4.1.3 Django简介 21
4.1.4 MySQL简介 21
4.2 基于ESP32的智能门禁终端程序设计 22
4.2.1 主控程序设计 22
4.2.2密码锁驱动程序设计及测试 23
4.2.3指纹模块驱动程序设计及测试 25
4.2.4主控模块实物测试 25
4.3基于云平台的智能门禁系统设计 26
4.3.1后台数据库设计 26
4.3.2远程通信接口程序设计与测试 27
4.3.3基于VUE的交互式前台设计及测试 28
4.4本章小结 29
第五章 基于指纹识别的智能门禁系统应用测试 29
5.1信息管理功能测试 29
5.2指纹数据采集功能测试 31
5.3密码管理功能测试 32
5.4后台管理功能测试 32
5.5本章小结 32
结论 33
致谢 34
参考文献 35
附录 37
附录A 37
附录B 37
第一章 引言
1.1研究背景与意义
现代化办公和生活场所对安全管性的要求日益增高，传统的门锁设计和人工手写管理已经无法适应时代。因此，智能门禁管理系统变成了必要的选择。智能门禁系统旨在完成对门禁系统信息的采集、传输以及处理。这种系统已被广泛应用于许多场所，其主要目的是提高整体工作效率和安全性。传统的保护措施存在丢失、遗忘、复制和被盗用的隐患，生物识别技术成为了解决这些问题的好方法[1-3]。指纹识别技术由于其唯一性、不变性和贴身性成为了备受青睐的生物识别技术之一。尽管指纹单机门禁系统在使用上很常见，但对于大规模系统和分散位置的单位而言，其效率较低。因此，采用基于HTTP的网络型门禁控制系统能够实现网络控制和远程控制，成为更为优选的方案。
智能门禁系统的使用既提高了工作效率，又增强了安全性。传统的门锁系统和手工出入管理容易被攻击或破解，这种系统不仅具有高效、准确和可靠的特点，还可以根据不同场所的需求和特点进行个性化设置和定制。生物识别技术作为智能门禁系统中的重要部分，通过识别人体生物特征来控制门禁，其准确性和安全性比传统的机械钥匙、用户ID和密码以及智能卡等保护措施更高，被广泛应用于各种场合。针对不同的应用场景和需求，智能门禁系统还可以进行定制化开发，满足用户的个性化需求。同时，采用HTTP的网络型门禁控制系统不仅能够实现网络控制和远程控制，还可以提高系统的安全性和稳定性，降低系统维护成本，更好地满足用户的需求。
1.2国内研究现状
国内研究现状：大部分研究都集中在门禁系统的硬件设计、通信协议、识别技术等方面。近年来，随着人工智能技术的发展，国内的智能门禁系统研究也开始向着智能化方向发展。一些研究致力于将智能门禁系统与人脸识别技术相结合，以提高门禁系统的安全性和便利性。还有一些研究探索如何利用区块链技术实现智能门禁系统的数据管理和安全性。
中科院自动化研究所：该研究所在生物识别领域进行了广泛研究，其中包括指纹门禁系统。他们开展了指纹图像采集设备、算法优化和系统集成等方面的研究。
国内中科奥森的门禁系统基于多种生物识别技术，指纹验证、人脸验证、掌纹识别等，以确保高度准确的身份验证和访问控制。其门禁产品包括门禁读卡器、门禁控制器、门禁管理软件等，可以灵活应用于不同场景，如办公楼、学校、医院、工厂等。其技术特点为：多种生物识别技术：中科奥森的门禁系统支持多种生物识别技术，其中包括高精度的指纹识别、快速准确的人脸识别和稳定可靠的掌纹识别。多种识别方式：用户可以根据实际需求选择不同的识别方式，如单一生物特征识别、多重生物特征组合识别等，以提高识别准确性和安全性。大规模部署和管理：中科奥森的门禁系统支持大规模的部署和管理，可以管理数千甚至数万个门禁点，方便用户进行集中管理和监控。
1.3国外研究现状
国外研究现状：国外的研究重点也是门禁系统的硬件设计、通信协议和识别技术等方面。一些研究致力于将智能门禁系统与移动设备相结合，使用户可以通过手机或其他移动设备远程控制门禁系统。还有一些研究探索如何利用云计算和物联网技术实现智能门禁系统的远程管理和数据分析。另外，一些研究还在探索如何将智能门禁系统应用于智能家居等领域。
欧洲国家在指纹门禁系统领域进行了许多研究工作。例如，英国的剑桥大学、德国的马普生物物理化学研究所和瑞士的洛桑联邦理工学院（EPFL）等都涉及到指纹识别和门禁系统的研究。亚洲地区的一些国家也在指纹门禁系统领域进行了研究和开发。例如，韩国的首尔国立大学、日本的东京大学和香港科技大学等都在生物识别领域有相关研究。
1.4论文研究内容
本文主要涉及指纹识别技术的技术背景与AS608指纹识别算法，该系统由软件和硬件部分组成，其中硬件部分由ESP32构成控制电路，TC118S驱动模块驱动电机，电容式密码板作为密码输入，以及指纹识别模块作为用户验证和录入指纹的外设。软件部分包括系统控制软件，后端控制软件，内置的指纹识别软件以及交互使用的前端软件。本文通过实现一套基于指纹识别智能门禁系统来对传统的密码识别来进行改造提高身份验证安全性与效率。
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