基于Arduino智能防盗门禁指纹识别系统的设计
摘要：门禁系统的设计已经有几十年的历史了发展速度非常迅猛，尤其是现在城市中人们生活节奏的加快传统的安全防盗措施已经不能适应快速发展的社会了。本课题主要设计一种智能防盗门禁系统，以Arduino单片机为主控单元，采集生物识别技术通过对比判断将要进入或者通过人员的固定手指的指纹做出判断，控制中心从而做出相应的反应控制电路打开电磁锁实现了正确精准的身份识别功能，同时整个防盗系统配备友好的人机交互界面和报警功能，当发现非法人员闯入或者破坏整个系统会发出警报。
关键字：Arduino；智能化；门禁系统；电磁锁
Intelligent security access control system
Abstract: The design of the access control system has a history of several decades. The speed of development is very rapid, especially the acceleration of the pace of life of people in the city. The traditional security theft prevention measures can no longer adapt to a rapidly developing society. This topic mainly designs an intelligent anti-theft access control system. The Arduino single chip microcomputer is used as the main control unit. The acquisition biometric technology determines whether to enter or determine the fingerprint of a person's fixed finger through comparison. The control center then makes the corresponding reaction control circuit. Turn on the electromagnetic lock to achieve accurate and accurate identification. At the same time, the entire anti-theft system is equipped with a friendly human-machine interface and alarm function. When an illegal person is found to break into or destroy the entire system, an alarm will be issued.
Keywords: Arduino; Intelligent; access control system; electromagnetic lock
目录
第一章 绪论 3
1.1 研究背景 3
1.2 智能防盗系统的发展现状及趋势 3
1.3 设计的目的和意义 4
1.4 设计所需要的内容及目标 5
1.4.1 本课题研究的主要内容 5
1.4.2 本课题的目标 5
第二章 总体方案的设计 6
2.1 智能防盗系统的功能分析及说明 6
2.2 智能防盗系统的方案及工作原理 6
第三章 分电路设计和论证 6
3.1 硬件模块选项和介绍 6
3.1.1 主控芯片选型 7
3.1.2 指纹采集模块选型 10
3.1.3 磁力锁的选型 13
3.1.4 继电器模块的选型 14
3.1.5 液晶显示模块选型 15
3.1.6 报警模块的选型 16
3.2 电路设计 17
3.2.1 最小系统电路 17
3.2.2 下载电路 18
3.2.3 电源电路 18
3.2.4 液晶模块LCD12864电路 19
3.2.5 继电器控制电磁阀电路 20
3.2.6 指纹模块电路 21
第四章 程序设计 22
4.1 程序功能描述与设计思路 22
4.2 程序流程图设计及说明 23
4.3 各功能模块设计 25
4.3.1 主程序详细说明 25
4.3.2 指纹采集程序说明 27
第五章 智能防盗门禁系统软硬件调试 31
5.1 软硬件调试 31
第六章 结论 32
小结与致谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
1.1 研究背景
随着社会的进步经济的不断发展科学技术也一直在不断的发展人们越来越关心自己居住的房屋的安全，尤其是现在城市中人们生活节奏的加快传统的安全防盗措施已经不能适应快速发展的社会了。因为目前家庭所使用的普通的防盗门要么使用传统的钥匙锁作为开锁工具要么使用门卡之类的打开门，但是因为现在城市生活节奏的加快人们平时出门上班或者出去买东西都要带着开门的钥匙或者门禁卡，要是万一出门没有带钥匙或者门禁卡就少不了一顿忙活才能打开门所以很无奈。不仅仅是因为出门带钥匙或者门禁卡不方便还因为现在城市内流动的人口非常堵所以偷盗盗窃事故的频发和现在的犯罪分子的偷盗犯案手段越来越高级甚至都是使用高科技手段进行偷盗犯案。所以这就导致普通的防盗门等安全防盗系统不能适应现在的社会也不能满足生活快节奏的人们的平时的生活的要求。这时候智能防盗的门禁系统在整个行业中越来越受到了重视智能防盗门禁系统的专业术语又称为智能防盗出入口自动化管理系统。智能防盗门禁系统涉及到多个学科主要包括电信电子、机械结构和计算机通讯等技术这些技术的组合功能实现了对门内外的出入有一个控制和报警预险等功能。智能防盗门禁系统主要的防护功能是方便房屋户主人或者超市商店等内部的人员的出入这样就可以杜绝陌生人或者外来人员的随意出入方便内部管理加强了家庭或者超市商店的安保强度。近几年以来人们也发明出了几种安全防盗系统来进行家庭的防盗管理例如电子密码锁和射频卡识别等系统。但是上面所讲的几种安全防盗系统都有着一定的局限性和缺陷。例如智能电子密码锁防盗系统很容易被使用高科技技术的盗窃分子破解掉，而射频卡容易丢失或者损坏并且一张射频卡的成本也是比较高的。
1.2 智能防盗系统的发展现状及趋势
门禁系统又被人们称为出入口的控制系统什么时间可以使人通过什么时间不让人通过可以让什么人通过这些都是门禁系统的最基本的功能，门禁系统的发展也是伴随着人类社会发展的进程一起发展起来的。早在人类原始社会的时候随着人类社会的发展渐渐的有了个人的私有财产也就诞生了要保护自己的私有财产不被其他人侵犯意识。在原始社会的人们就开始了有保护看管自己的家庭领地的意识所以就有了后来的出入口的控制也就是演变成了我们现在智能防盗门禁系统。再到后来人们的安全意识的不断的提高就产生了门和锁等防护措施但是传统的门和锁只是单纯的机械结构装置都会很容易的就被破坏掉如果钥匙丢失就可能连门带锁一起换掉。
再到后来随着人类科技的产生人们为了弥补上述门和锁的缺点人们发明了磁卡式的门禁系统，这时候人们可以使用磁卡来控制锁的开关安全防护的能力也大大提高但是磁卡式的门禁系统也是有缺点的。因为使用的磁条可以存储的信息量非常少而且不断刷卡开锁会造成磁卡的机械式的磨损所以这就使得磁卡式的门禁系统安全性能和可靠性能都受到了很大的限制。 随着电子计算机技术的飞速发展电子门锁的技术也得到了迅猛的发展尤其是现代化的智能IC卡片的技术，然后就是接触式的智能IC卡和密码按键的门禁系统发展起来受到了很多人的使用它的原理是以家庭使用的计算机电脑为控制大脑，然后通过有线或者无线连接到各个传感器模块或者读卡器之类的来管理使用门。但是经过时间的检验和接触式的智能IC门禁系统的应用规模的不断扩大发现了越来越多的无法改善或者说完善的缺点使得接触式智能IC门禁系统发展遭到的滞缓。随着信息化服务业的全球化社会对信息载体的便携性安全性等要求于是非接触式的智能IC卡门禁系统横空出世具有非凡的潜力受到各界的关注和重视。在欧美等发达的国家中智能防盗门禁系统的发展速度非常迅猛而智能防盗门禁系统是因为改变了传统的防盗措施防盗报警等缺点才能如此迅速的崛起。最近几年来国内的智能防盗门禁系统开始盛行起来而且基本适合各种场合各种住宅商用地方，我国的智能防盗的门禁系统现在最主要的是感应式的门禁系统如射频卡之类还有一种是生物识别技术的如指纹识别、人脸识别还有更高级的虹膜识别等等。而智能防盗门禁系统中使用的生物识别技术中指纹识别是使用最多的也是相对其他几种更灵敏的一种识别技术。
智能防盗门禁系统的未来的发展趋势主要是系统软件、一卡通应用技术、门禁控制器几个方面。智能门禁系统是整个家庭或者企业公司防护系统的重要组成部分而且现在的这方面的应用也是越来越多技术发展也是比较成熟。系统软件这方面是因为整个系统都要依赖计算机这个平台所以一个优秀的管理软件很大程度上能决定整个系统的好坏。
1.3 设计的目的和意义
本课题设计一种基于生物指纹识别技术的智能防盗门禁系统。以Arduino单片机为主控单元，采集生物识别技术通过对比判断将要进入或者通过人员的固定手指的指纹做出判断，控制中心从而做出相应的反应控制电路打开电磁锁实现了正确精准的身份识别功能，同时整个防盗系统配备友好的人机交互界面和报警功能，当发现非法人员闯入或者破坏整个系统会发出警报。
当今社会经济发展科技进步。但是社会治安依旧是民众非常关心的问题。采取技术手段打击不良行为是一种行之有效的方法。人们为了达到这种目的而发明了各式防盗装置，虽然这种装置各式各样，但是现实生活中防盗装置并未在一般企事业和家庭中得到十分广泛的应用，没有发挥出此类防盗装置应有的优点。
1.4 设计所需要的内容及目标
1.4.1 本课题研究的主要内容
（1）参考现有成熟的智能防盗的门禁系统的设计方案和机构，吸取他们的设计中的优点和长处设计一种使用生物指纹识别技术的智能防盗系统而且适合家庭及中小规模的使用，并且要测试设计出来的智能防盗系统的机械电子等结构的可行性。
（2）通过使用模块化智能化电路的开发系统的思维方式以及相关的各种开发理念分别设计出门禁系统的电源控制管理系统和方便智能化操作的单片机管理系统以及人性化界面显示系统等等。
（3）根据已经设计好的机械结构和硬件结构框图使用结构化的软件程序编程开发方式。使用编程语言C语言利用Arduino IDE编程软件对中控芯片Arduino单片机进行编程控制。
（4）制作智能防盗门禁系统的机械结构并且安装好硬件电路，配合编写好的控制程序对整个系统进行测试并分析记录实验结果进行改进。
参考文献
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