关键词：防盗门控制系统 单片机 指纹识别 GSM传输模块
Abstract: Now the safety problem of people’s home is more and more serious, accordingly, the paper designs a control system of smart anti-theft lock whose control center is STC12C5A60S2 MCU, which combines fingerprint identification module、 door-lock module of stepping motor、GSM remote Information transmission module, this system can alarm timely to take warning effect and conduct appropriate theft intervention when illegal opener invades, and at the same time, the system can transmit the status information remotely.
Key words: Control system of anti-theft door MCU Fingerprint identification GSM transmission module
【中图分类号】TJ810.3+76 【文献标识码】B 文章编号1606-5123（2018）06-0000-00
1 引言
居家安全越发成为城市化程度提高的凸显问题之一，市场上也有很多居家防盗报警系统[1]，但多以现场发生偷盗行为而进行被动报警的控制方式为主，而此时很可能门已经被偷盗者打开，这样财务的丢失和家居的安全在某种程度上很难避免，本系统旨在设计出一套偷盗预防系统，该系统能够主动地进行偷盗干预而使盗窃行为不能实质地进行。
2 系统设计
2.1 架构设计
根据科学研究，指纹可以作为个人身份的唯一性标识，所以本系统在人员身份确认方面选用了指纹识别模块[2]，倘若开门者指纹经系统对比已被数据库备存那么对应的电磁线圈得电松开机械锁舌卡片，进而开门者可以进行机械钥匙开门动作。当开门者长期驻于门前而不主动进行指纹身份识别或者几次识别都显示错误，则进行一系列的系统自我保护和报警模块启动，主要包括：
(1)门自动反锁功能模块。
(2)现场报警功能模块。
(3)GSM远程信息传输模块[3]。在门自动反锁功能模块工作后依靠无线遥控模块或者手机反馈信息给TC35无线模块进行解锁，该系统功能较之一般指纹识别系统进一步地提高了安全系数。
系统整体设计框架如图1所示。
2.2 硬件设计
基于指纹识别的门禁防盗系统所要实现的功能要求，该系统应当具备的功能模块如下：(1)操作人员命令输入的键盘模块；
(2)指纹识别模块；
(3)人员接近识别的距离感应模块；
(4)门自动反锁功能模块；
(5)现场报警模块；
(6)GSM远程信息传输模块；
(7)液晶显示模块；
(8)无线遥控模块。
根据以上所要实现的相应模块功能，选用了以下型号的器件：单片机芯片选用具有双串口的STC12C5A60S2单片机；指纹识别模块选用光学指纹模块FM-206并且通过串口方式实现与单片机进行通信；人体距离感应传感器选用HC-SR501并且在OUT排针后加上一个反相器74LS04与单片机中断口进行硬件连接；GSM传输模块选用TC35并且通过单片机另一个串口进行信息交换；门自动反锁功能模块选用步进电机轴上装有丝杆控制杆套运动的方式进行反锁门的动作，步进电机选用四相五线型号为28BYJ-48步进电机，并且借助于ULN2003驱动芯片进行驱动；无线遥控模块通信模块选用nR905无线模块；键盘模块为16键，每一个键的功能名称为“指纹录入”、“指纹删除”、“手机号码录入”、“手机号码删除”以及“0-9”十位阿拉伯数字。
2.3 软件架构设计
根据选定硬件以及所要实现的家居安全功能，软件编写程序思路符合以下功能实现过程：通过系统中键盘模块和液晶显示模块进行家居用户指纹信息的采集存储和GSM信息传输给指定手机号码的预先输入。而后系统进入正常工作状态，识别是否有人接近，当识别到有人接近时开始计时(其中用户可以对计时的时间进行设置)，倘若计时时间到达开门者尚未作出指纹识别开门动作或者进行指纹识别时一直不能与数据库中存储的指纹信息匹配，并且一直保持在门口这一状态那么系统开始启动相关报警动作(其中报警模块、门自动反锁功能模块、GSM信号传输模块同时进行工作)，其中报警模块其中门反锁状态的恢复只能依靠无线遥控执有者进行无线遥控开锁。
软件部分包括系统软件流程图设计见图2所示。
3 指纹模块软件设计
指纹模块与单片机以串口方式进行连接，指纹识别模块的工作都是由上位机单片机进行相关命令发送进行。根据系统功能实现指纹模块软件设计主要包括指纹录入、指纹删除、指纹对比，其中录入、删除为键盘的功能键，功能实现的触发来自于键盘。摁下指纹录入按键后单片机向指纹模块发出命令，指纹模块获取图像信息，并执行图像相关处理并将处理的值放入缓存区当中，每次录入指纹2次，第一次录入成功后，显示屏显示“请再次录入”，第二次录入成功后显示屏显示“录入成功”。倘若录入多个手指的指纹信息，再次摁动键盘中“指纹录入”键，重复上述过程即可。摁动键盘中“指纹删除”键，系统将清除缓存区中的指纹存储信息[4]。
在进行指纹识别中，指纹识别模块首先将“开门者”指纹信息提取并与缓存区中的指纹信息进行对比，根据对比成功与否进行后续功能执行。
通信协议采用数据包格式，具体指令格式为包头、地址、标识、长度、内容、校验和几部分组成，并且指令只能由单片机下发给指纹模块，模块向单片机应答的方式进行，以此保证通信的安全性和可靠性。其中录入指纹和搜索指纹对比子程序的程序流程如图3和图4所示。4 GSM信息传输模块
GSM模块同样与单片机以串口形式进行信息交换[5]，在正式工作之前，软件部分首先对GSM信息模块是否与单片机连接，是否已经注册好了基站进行确认，并且通过键盘对将要通信的手机号码进行录入，而后进入待命状态，当出现指纹模块识别失败三次或者长时间驻停在门前情况发生时，即发出报警信息给用户手机，让用户远程掌控门禁工作状态。 其中初始化GSM模块的程序内容如下所示。
void Init_GSM(void)
{
clearBuff();
Print_Str("AT&F\r\n");
while(strstr(GsmRcv,"OK")==NULL)
{
led(0x02);
clearBuff();
Print_Str("AT&F\r\n");
delay(1000);
}
while(1)
{
clearBuff();
Print_Str("AT+CREG?\r\n");
led(0x08);
if((strstr(GsmRcv,"+CREG: 0,1") || strstr(GsmRcv,"+CREG: 0,5")))
{
clearBuff();
led(0x10);
break;
}
else
{
clearBuff();
}
}
while(!Hand("OK"))
{
Print_Str("AT+CMGD=1\r\n");
delay(1000);
}
clearBuff();
while(!Hand("OK"))
{
Print_Str("AT+CNMI=2,1\r\n");
delay(1000);
}
clearBuff();
while(!Hand("OK"))
{
Print_Str("AT+CMGF=1\r\n");
delay(1000);
}
clearBuff();
}
5 结束语
根据以上系统设计进行了相应的实物设计，实验证明该系统可以有效实现防盗干预功能，并且可以在基础上通过加入密码解锁环节进一步地提高系统的安全级别。
参考文献
[1]方才.指纹技术在社会保障平台中的应用.安防科技,2003.1.
[2]陈传义等.指纹档案计算机模式识别系统及其应用.图书情报知识,2003.6
[3]徐建,赵宝岩,周余.基于GSM的温度采集与报警系统的设计[J].湖北民族学院学报：湖北民族学院学报:自然科学版,2014,32(1):106—109.
[4]张利芳.基于单片机的激光器温度监测与报警系统设计[J].电子世界,2014,1(05):133.
[5] 吴青,仵博.基于TC35i的GSM报警器的设计与实现[J].微计算机信息,2009,25(2)：303-307
作者简介
顾建凯 本科 研究方向：机电一体化
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