论文部分内容阅读
摘 要:本文论述专业教室的门禁系统设计与模型实现。通过对指纹传感器和门禁系统了解,设计了一个便于展示的实物模型,选取指纹传感器采集指纹,使用计算机作为上位机,对指纹进行分析比对,符合要求的情况下开门,并记录开门时间,也可以准确的统计专业教室的使用频率。
关键词:门禁系统指纹识别考勤登记
中图分类号:TM93 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(c)-0211-02
1 引言
随着科学技术的发展,我们的生活朝着越来越便捷的方向发展,现在我们身边的每一个人都会随身带着一串钥匙,沉甸甸的不说,还要担心丢失、被盗等的危险发生,有没有好的方法解决这个问题呢？随着对传感器的了解,我对这个问题有了逐渐明朗的答案。如果使用指纹代替钥匙,那我们就可以不带钥匙一身轻松！
接下来我和课题组成员着手调查了国内外现有的门禁系统和指纹识别的技术应用。
门禁系统在日常生活中经常使用,如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间、智能化小区、工厂等,随着科技的发展大部分手动开关的门禁系统都演变成自动完成,同时因为各部门的重要的程度不同采取的安全等级不同:在酒店、宾馆等安全等级较低的场所中我们采用人来即开门;在办公室、机房等有使用权限的场所一般采用刷卡进入,必要时还要辅以密码来防止非授权人员的进入;在安全等级高的机要部门一般都会采用生物技术如指纹、虹膜等技术,同时也辅以其他方式共同完成。
每个人包括指纹在内的皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同,呈现惟一性且终生不变。因此,我们就可以把一个人同他的指纹对应起来,通过将他的指纹和预先保存的指纹数据进行比较,就可以验证它的真实身份,这就是指纹识别技术。由于现代电子集成制造技术的发展和高速可靠的算法研究,指纹识别已经开始走入我们的日常生活,成为生物检测学中研究最深入,应用最广泛,发展最成熟的技术。指纹识别技术已被应用于各种不同场所,公安部门用于刑侦破案,提高破案率;汽车行业把指纹用在防盗系统,没有主人的指纹,汽车不会被小偷开走;银行系统采用指纹识别,提高资金安全性等等。
我校现在正在进行数字化校园建设,专业教室如果安装了指纹锁,既可以让我们摆脱钥匙的困扰,同时也可以统计学生的出勤情况,统计专业教室的使用率,是数字化校园的一部分,有现实意义。同时为了便于展示,我们设计并制作一个实物模型,通过实物模型的制作对机械、电子等方面的知识有一个综合的应用,专业教室指纹识别门禁系统作为一个机电一体化设备,从设计研发、采购、安装到调试维护这一整个工程开发过程都一一经历,对日后的科研和教学都有很大的好处。
2 总体设计
指纹系统的实现主要有两种形式。一种是基于PC的;另一种是基于嵌入式微处理器的。前者的特点主要是存储空间大,速度快,应用程序及通讯易于管理,指纹模板也可以做得很大或者可变,这样拒真率和认假率都会得到改善。不足之处是,成本高,体积大,以通用的PC去应用到各种场合,显然不是适合。后一种是基于高速的MPC或DSP,现在流行了两种做法是ARM和DSP。算法和传感器及速度决定了整个系统的质量,用嵌入式方式,速度比PC要慢不少,指纹模板通常在1000个以内,同时带多种模式的选择,比如用IC或键盘去辅助。本文的门禁系统在专业教室,要求速度快,故采用第一种方案。
本文设计的指纹识别门禁管理系统是通过指纹传感器对指纹采集,通过USB方式传入上位机,上位机中采用VB6.0软件进行编程,对传感器采集的指纹进行比对,比对成功则输出开门信号,开门信号通过计算机串口输出后,可以直接驱动门锁,也可以增加一个模块对门锁进行控制如可编程序控制器(PLC),比对不成功则记录次数,如果同一指纹三次比对均不成功则会发出报警提示,同时记录该指纹,将其列入黑名单。系统框图如图1所示:
本系统的最简工作系统流程图如图2所示。
3 具体实现
3.1 硬件方面
本系统是由上位机、指纹传感器、电磁锁、开门开关、电源和门禁管理软件组成的一个系统。
模型门是主要载体,其用实木制作,外观和做工都与真实的门相仿,电磁锁悬挂在门的上门框上,门吸嵌入到门内,门上有把手,为了模型的稳定我们加宽了门框的厚度,其外观如图3所示。
信号控制模块是保护电路、放大信号和控制门的开闭。电源转换是为传感器和电磁锁提供能量的单元,本文采用的电源是12V的直流电源,转换电路的原理图如图4所示,电源和转换电路的硬件连接如图5所示。整个系统的展示图如图6所示。
3.2 软件方面
在软件方面,采用VB6.0进行程序的编制,程序分为指纹注册部分,指纹采集比对部分,考勤统计部分和报警部分。整体画面如图7所示。
指纹注册是指为授权使用本教室的指纹进行录入,存储,同时为该指纹指定序号和姓名。录入时采用三次指纹输入,防止误录入。注册成功后弹出对话框,提示注册成功。
指纹采集比对是对指纹传感器传送的指纹与数据库中的指纹进行匹配,分析,这是指纹识别技术的核心技术,是非常关键的一步。目前,指纹匹配分两步进行,首先是利用指纹的类别信息进行粗匹配,然后利用指纹的细节点信息进行精确的匹配,即通常所说的细节点匹配。细节点匹配是将带识别指纹所提取的特征信息与指纹库中模板指纹的特征点信息进行比较,计算其特征点的相似度,从而得到两枚指纹匹配的相似度值,选取适当的阀值与该相似度值进行比较,从而判断两枚指纹是否来自同一手指。比对成功则输出开门信号,最小系统是信号调理后直接驱动门锁开门,可扩展模块是比对成功后加入PLC控制模块控制门锁的打开与关闭。
考勤统计是在指纹比对成功后,在数据库中在增加该指纹进入专业教室的时间记录,对于辅助教师考勤很有帮助,能够精确的统计专业教室的使用频率,同时也为专业教室的开放预约管理提供了条件。
报警部分是为了增强门禁系统自身防御体系,在软件中设置黑名单模块和相应的报警装置,对多次欲强行进入系统者予以报警。报警功能主要有使用非法开门手段时的“非法开门”报警、指纹采集系统掉电时的“掉电”报警、指纹门锁遇到非法拆卸时的“非法拆卸”报警三种。
4 结语
本文通过对门禁系统和指纹识别技术的研究,设计并制作了一个指纹识别的门禁系统,让我们更加方便的进入专业教室学习,准确记录我们的考勤,提高了专业教室设备的安全性,对管理者来说更便于管理。
此次开发的指纹门禁系统是单机版的门禁系统,基本满足了考勤和使用率统计的要求,但仍可以在此基础上进一步地扩展和完善,可以扩展到局域网内的门禁系统,即有多个考勤终端和多个查询、管理终端的门禁系统。
考勤管理界面虽然实现了大部分的功能,但由于时间的关系,有些功能需要再完善,因此还可以在现在的基础上再作改进。门禁管理系统的功能还可以扩充,如用指纹提交或查询作业,专业教室的预约服务等。
参考文献
[1] 王瑛玮,孙忠,唐晓波.指纹识别技术发展与应用概况[J].警察技术,2009年3月.
[2] 田守军.指纹识别相关算法研究[J].兰州理工大学,兰州理工大学,2009.
[3] 尹辉娟,贾宇琛,张菊.基于指纹识别的网络式汽车防盗报警系统设计[J].电子技术应用,2009,第六期.
[4] 孟建军,吴庆立,祁文哲等.基于FPS200的指纹门锁控制系统设计与实现[J].核电子学与探测技术,2008年5月第28卷第3期.
[5] 高婕,指紋考勤系统的设计与实现[J].大连理工大学,大连理工大学,2009,6.
关键词:门禁系统指纹识别考勤登记
中图分类号:TM93 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(c)-0211-02
1 引言
随着科学技术的发展,我们的生活朝着越来越便捷的方向发展,现在我们身边的每一个人都会随身带着一串钥匙,沉甸甸的不说,还要担心丢失、被盗等的危险发生,有没有好的方法解决这个问题呢？随着对传感器的了解,我对这个问题有了逐渐明朗的答案。如果使用指纹代替钥匙,那我们就可以不带钥匙一身轻松！
接下来我和课题组成员着手调查了国内外现有的门禁系统和指纹识别的技术应用。
门禁系统在日常生活中经常使用,如银行、宾馆、机房、军械库、机要室、办公间、智能化小区、工厂等,随着科技的发展大部分手动开关的门禁系统都演变成自动完成,同时因为各部门的重要的程度不同采取的安全等级不同:在酒店、宾馆等安全等级较低的场所中我们采用人来即开门;在办公室、机房等有使用权限的场所一般采用刷卡进入,必要时还要辅以密码来防止非授权人员的进入;在安全等级高的机要部门一般都会采用生物技术如指纹、虹膜等技术,同时也辅以其他方式共同完成。
每个人包括指纹在内的皮肤纹路在图案、断点和交叉点上各不相同,呈现惟一性且终生不变。因此,我们就可以把一个人同他的指纹对应起来,通过将他的指纹和预先保存的指纹数据进行比较,就可以验证它的真实身份,这就是指纹识别技术。由于现代电子集成制造技术的发展和高速可靠的算法研究,指纹识别已经开始走入我们的日常生活,成为生物检测学中研究最深入,应用最广泛,发展最成熟的技术。指纹识别技术已被应用于各种不同场所,公安部门用于刑侦破案,提高破案率;汽车行业把指纹用在防盗系统,没有主人的指纹,汽车不会被小偷开走;银行系统采用指纹识别,提高资金安全性等等。
我校现在正在进行数字化校园建设,专业教室如果安装了指纹锁,既可以让我们摆脱钥匙的困扰,同时也可以统计学生的出勤情况,统计专业教室的使用率,是数字化校园的一部分,有现实意义。同时为了便于展示,我们设计并制作一个实物模型,通过实物模型的制作对机械、电子等方面的知识有一个综合的应用,专业教室指纹识别门禁系统作为一个机电一体化设备,从设计研发、采购、安装到调试维护这一整个工程开发过程都一一经历,对日后的科研和教学都有很大的好处。
2 总体设计
指纹系统的实现主要有两种形式。一种是基于PC的;另一种是基于嵌入式微处理器的。前者的特点主要是存储空间大,速度快,应用程序及通讯易于管理,指纹模板也可以做得很大或者可变,这样拒真率和认假率都会得到改善。不足之处是,成本高,体积大,以通用的PC去应用到各种场合,显然不是适合。后一种是基于高速的MPC或DSP,现在流行了两种做法是ARM和DSP。算法和传感器及速度决定了整个系统的质量,用嵌入式方式,速度比PC要慢不少,指纹模板通常在1000个以内,同时带多种模式的选择,比如用IC或键盘去辅助。本文的门禁系统在专业教室,要求速度快,故采用第一种方案。
本文设计的指纹识别门禁管理系统是通过指纹传感器对指纹采集,通过USB方式传入上位机,上位机中采用VB6.0软件进行编程,对传感器采集的指纹进行比对,比对成功则输出开门信号,开门信号通过计算机串口输出后,可以直接驱动门锁,也可以增加一个模块对门锁进行控制如可编程序控制器(PLC),比对不成功则记录次数,如果同一指纹三次比对均不成功则会发出报警提示,同时记录该指纹,将其列入黑名单。系统框图如图1所示:
本系统的最简工作系统流程图如图2所示。
3 具体实现
3.1 硬件方面
本系统是由上位机、指纹传感器、电磁锁、开门开关、电源和门禁管理软件组成的一个系统。
模型门是主要载体,其用实木制作,外观和做工都与真实的门相仿,电磁锁悬挂在门的上门框上,门吸嵌入到门内,门上有把手,为了模型的稳定我们加宽了门框的厚度,其外观如图3所示。
信号控制模块是保护电路、放大信号和控制门的开闭。电源转换是为传感器和电磁锁提供能量的单元,本文采用的电源是12V的直流电源,转换电路的原理图如图4所示,电源和转换电路的硬件连接如图5所示。整个系统的展示图如图6所示。
3.2 软件方面
在软件方面,采用VB6.0进行程序的编制,程序分为指纹注册部分,指纹采集比对部分,考勤统计部分和报警部分。整体画面如图7所示。
指纹注册是指为授权使用本教室的指纹进行录入,存储,同时为该指纹指定序号和姓名。录入时采用三次指纹输入,防止误录入。注册成功后弹出对话框,提示注册成功。
指纹采集比对是对指纹传感器传送的指纹与数据库中的指纹进行匹配,分析,这是指纹识别技术的核心技术,是非常关键的一步。目前,指纹匹配分两步进行,首先是利用指纹的类别信息进行粗匹配,然后利用指纹的细节点信息进行精确的匹配,即通常所说的细节点匹配。细节点匹配是将带识别指纹所提取的特征信息与指纹库中模板指纹的特征点信息进行比较,计算其特征点的相似度,从而得到两枚指纹匹配的相似度值,选取适当的阀值与该相似度值进行比较,从而判断两枚指纹是否来自同一手指。比对成功则输出开门信号,最小系统是信号调理后直接驱动门锁开门,可扩展模块是比对成功后加入PLC控制模块控制门锁的打开与关闭。
考勤统计是在指纹比对成功后,在数据库中在增加该指纹进入专业教室的时间记录,对于辅助教师考勤很有帮助,能够精确的统计专业教室的使用频率,同时也为专业教室的开放预约管理提供了条件。
报警部分是为了增强门禁系统自身防御体系,在软件中设置黑名单模块和相应的报警装置,对多次欲强行进入系统者予以报警。报警功能主要有使用非法开门手段时的“非法开门”报警、指纹采集系统掉电时的“掉电”报警、指纹门锁遇到非法拆卸时的“非法拆卸”报警三种。
4 结语
本文通过对门禁系统和指纹识别技术的研究,设计并制作了一个指纹识别的门禁系统,让我们更加方便的进入专业教室学习,准确记录我们的考勤,提高了专业教室设备的安全性,对管理者来说更便于管理。
此次开发的指纹门禁系统是单机版的门禁系统,基本满足了考勤和使用率统计的要求,但仍可以在此基础上进一步地扩展和完善,可以扩展到局域网内的门禁系统,即有多个考勤终端和多个查询、管理终端的门禁系统。
考勤管理界面虽然实现了大部分的功能,但由于时间的关系,有些功能需要再完善,因此还可以在现在的基础上再作改进。门禁管理系统的功能还可以扩充,如用指纹提交或查询作业,专业教室的预约服务等。
参考文献
[1] 王瑛玮,孙忠,唐晓波.指纹识别技术发展与应用概况[J].警察技术,2009年3月.
[2] 田守军.指纹识别相关算法研究[J].兰州理工大学,兰州理工大学,2009.
[3] 尹辉娟,贾宇琛,张菊.基于指纹识别的网络式汽车防盗报警系统设计[J].电子技术应用,2009,第六期.
[4] 孟建军,吴庆立,祁文哲等.基于FPS200的指纹门锁控制系统设计与实现[J].核电子学与探测技术,2008年5月第28卷第3期.
[5] 高婕,指紋考勤系统的设计与实现[J].大连理工大学,大连理工大学,2009,6.