CN109448198A - 一种人脸指纹识别智能门锁控制系统 - Google Patents

一种人脸指纹识别智能门锁控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种人脸指纹识别智能门锁控制系统，包括低功耗主控和分别与低功耗主控连接的电容触摸屏、液晶显示屏、高清摄像头、语音电路、唤醒电路、电源转换电路、人脸识别模块、指纹识别模块和锁体驱动电路，所述唤醒电路产生脉冲信号唤醒低功耗主控；所述电源转换电路的输入端连接供电电源，所述电源转换电路的控制端连接所述低功耗主控。本发明人脸指纹识别智能门锁控制系统采用低功耗主控加人脸识别模块和指纹识别模块实现，通过唤醒电路唤醒低功耗主控、且唤醒电路采用单稳态电路，防止某个唤醒事件异常导致唤醒失效，解决了现有人脸识别门锁控制系统很难兼顾待机功耗、识别速度和交互体验的缺陷。

Description

一种人脸指纹识别智能门锁控制系统
技术领域
本发明涉及智能门锁技术领域，尤其涉及一种人脸指纹识别智能门锁控制系统。
背景技术
智能门锁多以密码、刷卡、指纹等验证方式为主，大部分智能门锁没有显示屏或者以小屏为主，并且主要依靠密码键盘进行交互，操作不方便，也有公司推出具有人脸识别智能门锁，然而目前的人脸识别门锁控制系统很难兼顾待机功耗、识别速度和交互体验。
现有具有人脸识别功能的智能门锁控制系统有一部分方案采用了Linux操作系统实现GUI(图形用户界面)，这种方案很难做到待机功耗和系统启动速度都比较好。待机功耗高则启动较快，但是会影响智能门锁的电池使用寿命；待机功耗低，则启动速度慢，影响用户体验。还有一部分方案嵌入式实时操作系统，并且多采用单颗芯片实现人脸识别、GUI显示、人机交互和门锁控制，这种方案由于GUI显示和人机交互需要占用内核和内存的资源，从而影响人脸识别速度，同时由于门锁控制时间长但是不需要高速处理，而人脸识别为了提供用户体验，需要越快越好，因此采用单颗芯片很难兼顾两方需求。在保证良好的用户体验的情况下，实现待机功耗，系统启动速度，人脸识别速度和工作电流等方面的优化。
因此，有必要进行研究开发，以提供一种解决上述目前现有技术存在缺陷的技术方案，解决现有人脸识别门锁控制系统很难兼顾待机功耗、识别速度和交互体验的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种人脸指纹识别智能门锁控制系统，采用低功耗主控加人脸识别模块和指纹识别模块实现，通过唤醒电路唤醒低功耗主控、且唤醒电路采用单稳态电路，防止某个唤醒事件异常导致唤醒失效，解决了现有人脸识别门锁控制系统很难兼顾待机功耗、识别速度和交互体验的缺陷。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种人脸指纹识别智能门锁控制系统，包括低功耗主控、电容触摸屏、液晶显示屏、高清摄像头、语音电路、唤醒电路、电源转换电路、人脸识别模块、指纹识别模块和锁体驱动电路，所述唤醒电路与低功耗主控连接，所述唤醒电路产生脉冲信号唤醒低功耗主控；所述锁体驱动电路与低功耗主控相连接，用于驱动锁体电机开锁；所述电容触摸屏与低功耗主控连接，用于用户输入信息；所述液晶显示屏与低功耗主控连接，用于在人脸注册和识别过程中显示人脸图像；所述高清摄像头与低功耗主控连接，用于获取液晶显示屏显示的图像信息；所述语音电路与低功耗主控连接，用于播放语音信号；所述电源转换电路的输入端连接供电电源，所述电源转换电路的控制端连接所述低功耗主控；所述低功耗主控与人脸识别模块连接，向人脸识别模块发送指令并接收人脸识别模块返回的结果；所述低功耗主控与指纹识别模块连接，向指纹识别模块发送指令并接收指纹识别模块返回的结果。
进一步地，所述唤醒电路包括唤醒事件、单稳态触发器和与非门，所述单稳态触发器的输入端与唤醒事件连接，所述单稳态触发器的输出端连接与非门，所述与非门的输入端连接多个单稳态触发器的输出端，所述与非门的输出端连接所述低功耗主控的唤醒引脚。
进一步地，所述唤醒事件包括指纹触摸事件、唤醒按键事件、初始化按键事件、锁体状态变化事件、滑盖事件。
进一步地，所述指纹触摸事件发生时、其引脚信号从低电平变为高电平并且保持高电平；所述唤醒按键事件发生时、其引脚信号从低电平变为高电平；所述锁体状态变化事件发生时、其引脚信号从低电平变为高电平；所述滑盖事件发生时、其引脚信号从低电平变为高电平并且保持高电平；所述初始化按键事件发生时、其引脚信号从高电平变为低电平。
进一步地，所述人脸识别模块包括人脸算法处理器单元和人脸图像采集单元，所述人脸图像采集单元用于采集人脸识别算法所需的人脸图像信息，所述人脸算法处理器单元包括嵌入式处理器、闪存FLASH，所述嵌入式处理器与低功耗主控连接。
进一步地，所述指纹识别模块包括指纹算法处理器、指纹采集单元和手指感应电路，所述指纹采集单元与指纹算法处理器连接，用于采集指纹识别算法所需的指纹信息，所述指纹算法处理器与与低功耗主控连接，所述手指感应电路与所述唤醒电路连接，用于产生指纹触摸事件。
相较于现有技术，本发明人脸指纹识别智能门锁控制系统采用采用低功耗主控加人脸识别模块和指纹识别模块实现，通过唤醒电路唤醒低功耗主控、且唤醒电路采用单稳态电路，防止某个唤醒事件异常导致唤醒失效，相较于现有智能门锁控制系统，本发明具有如下优点：
1.本发明系统在待机时，只有低功耗主控芯片处于待机模式，其他模块处于断电状态，可以实现超低的待机功耗；
2.本发明系统启动时，低功耗主控芯片初始化整个系统的过程中，人脸识别模块可以同步加载算法模板，并且人脸识别模块不需要显示界面，这样可以做到较快的启动速度；
3.在本发明系统中，由于人脸识别模块不具备显示功能，只执行识别算法单任务，因此识别速度较快；
4.在识别完成后，识别模块立即掉电，只有低功耗主控还处于工作状态，控制门锁开启和关闭，做到了真正的低功耗设计。
附图说明
图1为本发明人脸指纹识别智能门锁控制系统的模块框图；
图2为本发明人脸指纹识别智能门锁控制系统的唤醒电路工作原理图。
附图标记
10、低功耗主控；11、电容触摸屏；12、液晶显示屏；13、高清摄像头；14、语音电路；15、唤醒电路；16、电源转换电路；17、人脸识别模块；18、指纹识别模块；19、锁体驱动电路。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
本发明提供一种人脸指纹识别智能门锁控制系统，如图1所示，包括低功耗主控10、电容触摸屏11、液晶显示屏12、高清摄像头13、语音电路14、唤醒电路15、电源转换电路16、人脸识别模块17、指纹识别模块18和锁体驱动电路19。
所述唤醒电路15与低功耗主控10连接，当任一唤醒事件产生时，所述唤醒电路15产生脉冲信号唤醒低功耗主控10，所述唤醒事件包括指纹触摸事件、唤醒按键事件、初始化按键事件、锁体状态变化事件、滑盖事件，所述唤醒电路15包括唤醒事件、单稳态触发器和与非门，所述单稳态触发器的输入端与唤醒事件连接，当唤醒事件产生后，所述单稳态触发器输出一个脉冲信号，所述单稳态触发器的输出端连接与非门，所述与非门的输入端连接多个单稳态触发器的输出端，将多个单稳态触发器的输出信号组合成一个信号，所述与非门的输出端连接所述低功耗主控10的唤醒引脚；
所述电源转换电路16的输入端连接供电电源，所述电源转换电路16的控制端连接所述低功耗主控10，所述电源转换电路16的输出端连接人脸识别模块17、指纹识别模块18、电容触摸屏11、液晶显示屏12、高清摄像头13、语音电路14、低功耗主控10并为这些模块提供工作电源；
所述人脸识别模块17包括人脸算法处理器单元和人脸图像采集单元，所述人脸图像采集单元用于采集人脸识别算法所需的人脸图像信息，所述人脸算法处理器单元包括嵌入式处理器、闪存FLASH，所述嵌入式处理器与低功耗主控10连接，根据低功耗主控10发送的指令运行相应流程并返回执行结果；
所述指纹识别模块18包括指纹算法处理器、指纹采集单元和手指感应电路，所述指纹采集单元与指纹算法处理器连接，用于采集指纹识别算法所需的指纹信息，所述指纹算法处理器与与低功耗主控10连接，根据低功耗主控10发送的指令运行相应算法流程并返回执行结果，所述手指感应电路与所述唤醒电路15连接，用于产生指纹触摸事件；
所述锁体驱动电路19与低功耗主控10相连接，用于驱动锁体电机开锁，并在用户操作过程中检测锁体状态；
所述电容触摸屏11与低功耗主控10连接，用于用户输入信息；
所述液晶显示屏12与低功耗主控10连接，用于在人脸注册和识别过程中显示人脸图像，在用户进行其他操作过程中，显示相应的GUI界面；
所述高清摄像头13与低功耗主控10连接，用于在人脸注册和识别过程中，获取液晶显示屏12显示的图像信息；
所述语音电路14与低功耗主控10连接，用于播放语音信号，在用户使用过程中进行语音提示。
在本发明人脸识别智能门锁控制系统中，所述低功耗主控10是本发明控制系统的控制核心，具体地，所述低功耗主控10与唤醒电路15连接，在所述唤醒电路15产生脉冲信号时，唤醒所述低功耗主控10；
所述低功耗主控10还与语音电路14连接，控制语音信息的播放；
所述低功耗主控10与人脸识别模块17连接，在执行人脸注册、人脸识别、人脸删除操作中向人脸识别模块17发送指令并接收人脸识别模块17返回的执行结果；
所述低功耗主控10与指纹识别模块18连接，在执行指纹注册、指纹识别、指纹删除操作中向指纹识别模块18发送指令并接收指纹识别模块18返回的执行结果；
所述低功耗主控10与锁体驱动电路19连接，在人脸识别、指纹识别或者密码验证成功后，发送开锁指令执行开锁操作；在锁体驱动电路19检测到门锁为关上状态时，发送上锁指令执行上锁操作；
所述低功耗主控10与电容触摸屏11连接，通过电容触摸屏11接收用户输入信息；
所述低功耗主控10与液晶显示屏12连接，将显示人脸信息和GUI界面显示到显示屏上；
所述低功耗主控10与高清摄像头13连接，接收高清摄像头13获取的显示人脸图像信息。
本发明还提供了一种人脸指纹识别智能门锁控制系统的唤醒电路工作原理，具体参见图2所示，图中U1和U2是单稳态触发器、U3是三输入与门、U4是四通道双输入与非门，所述唤醒事件包括指纹触摸事件、唤醒按键事件、初始化按键事件、锁体状态变化事件、滑盖事件，所述指纹触摸事件发生时、其信号引脚FP_INT从低电平变为高电平并且保持高电平；所述唤醒按键事件发生时、其信号引脚CAP_KEY从低电平变为高电平；所述锁体状态变化事件发生时、其信号引脚LOCK_STATE从低电平变为高电平；所述滑盖事件发生时、其信号引脚SLIP_COVER从低电平变为高电平并且保持高电平；所述初始化按键事件发生时、其信号引脚INIT_KEY从高电平变为低电平。
所述低功耗主控10唤醒的条件是，唤醒引脚MCU_WKUP上具有一个低电平到高电平的跳变。
具体地，在唤醒事件都没有发生时，单稳态触发器U1的引脚和单稳态触发器U2的引脚均为高电平，因此三输入与门U3的输出引脚Y为高电平。单稳态触发器U2的引脚1Q为低电平，将它输入到四通道双输入与非门U4的引脚1A、1B上，此时四通道双输入与非门U4的引脚1Y为高电平。四通道双输入与非门U4的引脚1Y连接到引脚2A，三输入与门U3的引脚Y连接到四通道双输入与非门U4的引脚2B上，此时，四通道双输入与非门U4的引脚2Y为低电平。四通道双输入与非门U4的引脚2Y连接到引脚4A、4B上，此时引脚4Y输出为高电平。四通道双输入与非门U4的引脚4Y连接到引脚3B上，此时引脚3Y为低电平，即唤醒引脚MCU_WKUP信号为低电平。
当指纹触摸事件发生时，其引脚FP_INT信号会产生一个低电平到高电平的跳变，从而单稳态触发器U2的引脚端会产生低电平脉冲信号，则三输入与门U3的输出引脚Y也会产生一个低电平脉冲，此时唤醒引脚MCU_WKUP信号会产生一个高电平脉冲信号；
当锁体状态变化事件发生时，其引脚LOCK_STATE信号会产生一个低电平到高电平的跳变，从而单稳态触发器U1的引脚端会产生低电平脉冲信号，则三输入与门U3的输出引脚Y也会产生一个低电平脉冲，此时唤醒引脚MCU_WKUP信号会产生一个高电平脉冲信号；
当滑盖事件发生时，其引脚SLIP_COVER信号会产生一个低电平到高电平的跳变，从而单稳态触发器U1的引脚端会产生低电平脉冲信号，则三输入与门U3的输出引脚Y也会产生一个低电平脉冲，此时唤醒引脚MCU_WKUP信号会产生一个高电平脉冲信号；
当唤醒按键事件发生时，其引脚CAP_KEY信号会产生一个低电平到高电平的跳变，从而单稳态触发器U2的引脚1Q端会产生一个高电平脉冲信号，从而唤醒引脚MCU_WKUP信号会产生一个高电平脉冲；
当初始化按键事件发生时，其引脚INIT_KEY信号产生了一个高电平到低电平的跳变，此时唤醒引脚MCU_WKUP信号会产生一个低电平到高电平的跳变。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种人脸指纹识别智能门锁控制系统，其特征在于：包括低功耗主控、电容触摸屏、液晶显示屏、高清摄像头、语音电路、唤醒电路、电源转换电路、人脸识别模块、指纹识别模块和锁体驱动电路，所述唤醒电路与低功耗主控连接，所述唤醒电路产生脉冲信号唤醒低功耗主控；所述锁体驱动电路与低功耗主控相连接，用于驱动锁体电机开锁；所述电容触摸屏与低功耗主控连接，用于用户输入信息；所述液晶显示屏与低功耗主控连接，用于在人脸注册和识别过程中显示人脸图像；所述高清摄像头与低功耗主控连接，用于获取液晶显示屏显示的图像信息；所述语音电路与低功耗主控连接，用于播放语音信号；所述电源转换电路的输入端连接供电电源，所述电源转换电路的控制端连接所述低功耗主控；所述低功耗主控与人脸识别模块连接，向人脸识别模块发送指令并接收人脸识别模块返回的结果；所述低功耗主控与指纹识别模块连接，向指纹识别模块发送指令并接收指纹识别模块返回的结果。
2.根据权利要求1所述的人脸指纹识别智能门锁控制系统，其特征在于：所述唤醒电路包括唤醒事件、单稳态触发器和与非门，所述单稳态触发器的输入端与唤醒事件连接，所述单稳态触发器的输出端连接与非门，所述与非门的输入端连接多个单稳态触发器的输出端，所述与非门的输出端连接所述低功耗主控的唤醒引脚。
3.根据权利要求2所述的人脸指纹识别智能门锁控制系统，其特征在于：所述唤醒事件包括指纹触摸事件、唤醒按键事件、初始化按键事件、锁体状态变化事件、滑盖事件。
4.根据权利要求3所述的人脸指纹识别智能门锁控制系统，其特征在于：所述指纹触摸事件发生时、其引脚信号从低电平变为高电平并且保持高电平；所述唤醒按键事件发生时、其引脚信号从低电平变为高电平；所述锁体状态变化事件发生时、其引脚信号从低电平变为高电平；所述滑盖事件发生时、其引脚信号从低电平变为高电平并且保持高电平；所述初始化按键事件发生时、其引脚信号从高电平变为低电平。
5.根据权利要求1所述的人脸指纹识别智能门锁控制系统，其特征在于：所述人脸识别模块包括人脸算法处理器单元和人脸图像采集单元，所述人脸图像采集单元用于采集人脸识别算法所需的人脸图像信息，所述人脸算法处理器单元包括嵌入式处理器、闪存FLASH，所述嵌入式处理器与低功耗主控连接。
6.根据权利要求1所述的人脸指纹识别智能门锁控制系统，其特征在于：所述指纹识别模块包括指纹算法处理器、指纹采集单元和手指感应电路，所述指纹采集单元与指纹算法处理器连接，用于采集指纹识别算法所需的指纹信息，所述指纹算法处理器与与低功耗主控连接，所述手指感应电路与所述唤醒电路连接，用于产生指纹触摸事件。
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