CN111583571A - 一种基于stm32f103的指纹识别安防系统 - Google Patents

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Abstract

本发明是一款基于STM32F103的指纹识别安防系统，属于物联网技术领域。本发明提供了一种能够帮助人们获取室内、室外的相关信息、指纹传感检测、温湿度检测、烟雾监测、无线传输和LCD显示的方法。传感器模块除了对指纹信息进行分析，也能根据火灾发生时对烟雾、温湿度等数据进行分析，判断火灾发生不同状态，当处于危险状态下，单片机模块通过检测内部数据的阈值将通过声光系统发出报警功能；无线传输模块的发射单元与门磁传感器相连能够监控门的开关状态及向用户快速准确的传递信息；LCD显示采集到的数据信息。本发明主要用于家居的控制和安防。

Description

一种基于STM32F103的指纹识别安防系统
技术领域
本发明具体涉及一种基于STM32F103的指纹识别安防系统，属于物联网技术领域。
背景技术
随着互联网、嵌入式等技术的快速发展与应用，人们的日常生活中逐渐涌现出大量的安防产品。这些安防产品不仅给人们带来了便捷，同时也提高了人们做事的效率。为此在家居环境中提高生活稳定性、安全性，使人们可以高效、轻松的完成日常生活中的琐事，成为全人类日趋关注的热点。作为未来物联网研究发展的重要方向，指纹识别安防系统有着很大的发展前景。指纹识别安防系统是应用多方面的技术形成的一种一体化、自动化的智能系统，以住宅为平台将与生活密切相关的设备有机地结合在一起，进行室内或者室外的监视与控制，它能够为居民营造一个稳定性较高、便捷性强、高效安全的居住环境。
目前传统的安防系统还存在很大的缺陷和不足，往往易受外界环境的影响，使其稳定性下降，同时在信息安全性方面表现力不足。时代发展的同时，许多网络支付手段的出现，给人们生活带来便利的同时，也伴随着泄漏个人信息的安全问题。
发明内容
为了克服现有安防系统的不足之处，本发明提出了一种智能性、综合性的指纹识别安防系统。与现有技术相比，该设备有效解决了以下几个关键问题：一方面有效解决人们远程获取室内的环境信息、并将所有信息通过LCD界面显示出来，方便用户查看；而在火灾报警、远程控制等方面，采用多传感器融合技术和无线传输技术，提高火灾检测的准确性和家庭控制的智能化；本发明所涉及的一种基于STM32F103的指纹识别安防系统的技术方案具体如下：
该系统的设计主要部分包括以下几个方面：STM32F103VET6主控模块、电源模块、传感器模块、电子锁模块、无线传输模块、网络通信模块和LCD显示模块分别与所述主控模块连接。
所述的STM32F103VET6主控模块作为主控中心的CPU，它是STM32“增强型”系列。各个模块通过传输协议与STM32F103主控模块之间进行数据的传输，为了方便查看传输的数据，令其通过LCD液晶显示器显示出来。
所述的传感器模块除了监控门的开关以及通过FPC1011C实现对指纹的采集外，也能根据火灾发生过程通常会伴随着烟雾等气体浓度以及温湿度的变化，根据分析这些数据的变化特征，可以判断火灾发生不同状态，NIS-07适宜于监测烟雾和多种易燃气体浓度的烟雾报警传感器，将采集的烟雾浓度、一氧化碳浓度数据作为探测火灾的特征参量，SHT xx对环境温湿度等数据进行采集，并对数据进行融合处理，综合判断检测环境的火灾发生情况，当处于危险状态下，单片机模块通过检测内部数据的阈值将通过声光系统发出报警功能。
所述的电源模块其在本系统STM32F103VET6单片机主控系统的+3.3V电源由LM2576 和L78L33稳压电源模块产生，在LM2576的输入端接上100u F的电容、可以滤掉低频干扰，得到干净的电源，无线传输模块PT2262/PT2272和传感器模块所需的电源是由LM2576稳压模块产生。
所述的电子锁模块是一个4*3的键盘和8位数码管构成的电子锁，4*3键盘是由0-9个数字键和一个删除键和确认键构成，用来在输入4位数的密码，数码管用来显示输入的4位数的密码，4个74LS138译码器与七段显像管相连，用来显示4位数的密码，当密码输入错误次数达到4次，电子锁延时8s后，提示用户重新输入密码。
所述的无线传输模块由编码芯片PT2262、发送模块F05P、接收模块J04V、解码芯片PT2272 组成了整个的无线收发模块，与微处理器之间通过串口进行通信，实现电源连接、指令、数据及控制信号的双向传输，进而实现对安防系统的智能控制。
所述的网络通信模块选用TC35系列的TC35I，该模块支持数据、语音和短信息等的传输，集射频和基带一体，能够直接与STM32F103连接使用，其工作电压可以是3.3V或5V。
所述的LCD显示模块采用了2.8寸的TFTLCD显示屏，由于STM32F103VET6本身没有LCD控制器，所以采用了ILI9341控制芯片来驱动TFTLCD显示屏。
本发明的有益效果为：
一种基于STM32F103的指纹识别安防系统，本发明提出了一种功能齐全的可快速实现智能化的安防系统。该设备解决了当前安防设备稳定性、安全性低的问题，完成了多种设备信息采集与控制系统，方便用户远程控制并获取室内相关信息，如火灾报警等重要情况，提高家庭环境的智能化、安全化，帮助人们对家庭环境更好的掌控。针对后期设备进行升级的问题，可以不需要拆开设备实现远程对系统设备进行升级改造。该系统嵌入LCD显示界面实现无需电脑即可对家庭智能化设备信息的动态显示。
附图说明
图1为系统整体结构框图；
图2为系统电源模块的电路原理框图；
图3为传感器模块的组成框图；
图4为电子锁模块的电路结构框图；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1
一种基于STM32F103的指纹识别安防系统，主要特征在于图1的系统结构组成框图，它主要包括STM32单片机主控模块(1-1)、传感器模块(3-1)：门磁传感器(1-2)、温湿度传感器(1-3)、烟雾传感器(1-4)、FPC1011C指纹传感器(1-11)，网络通信模块(1-6)、电子锁模块(1-7)、无线传输模块(1-8)、电源模块(1-9)、LCD显示模块(1-10)和客户端(1-5) 它们之间通过各种协议与外部传感器进行通信，并搭载电源稳压模块实现将家用220V市电接入设备从而稳定运行；传感器模块根据家居环境搭载多种类型的传感器模块，其中温湿度传感器(1-3)SHT xx通过I/O口与STM32F103主控模板(1-1)之间进行通信。烟雾传感器(1-4)采集的烟雾浓度、一氧化碳浓度数据作为探测火灾的环境数据，由单片机主控模块(1-1)将通过声光系统发出报警功能。门磁传感器(1-2)内部含有一个PT2262芯片，主要用于监控门的开关状态。FPC1011C指纹传感器(1-11)根据手指平面的凹凸不平性，在接触点附近产生不同的电容或电感，并将这些的不同的电容或电感值，通过内部的总线传给不同的寄存器，通过SPI接口读取内部存储器。网络通信模块(1-6)选用TC35系列的TC35I，该模块支持数据、语音和短信息等的传输，集射频和基带一体，为数据、语音、短消息等提供可靠、安全的传输。无线传输模块(1-8)采用由编码芯片PT2262、发送模块F05P、接收模块J04V、解码芯片PT2272组成了整个的无线收发模块，将F05P与PT2262相连完成数据的发送，J40V与 PT2272相连完成数据传输。电源模块(1-9)其在本系统STM32F103VET6单片机主控系统的 +3.3V电源由LM2576和L78L33稳压电源模块产生，无线传输模块PT2262/PT2272和传感器模块所需的电源是由LM2576稳压模块产生。LCD显示模块(1-10)用了ILI9341控制芯片来驱动TFTLCD显示屏，将采集到的信息显示出来。
实施例2
一种基于STM32F103的指纹识别安防系统的电源模块(1-9)的电路原理框图如图2所示，微处理器STM32F103VET6(1-1)作为系统的主控中心。系统不同的模块的电压不同，对于 STM32单片机兼容了-3.3V～+3.3V和0～5V两种模式的电源，其中网络通信模块需要+9V的直流工作电源，无线传输模块PT2262/PT2272、传感器模块需要+5V的直流工作电源。当输入 +9V的开关电源，经过转化电路可以将其分别转化为+5V和+3.3V。本系统中，STM32F103VET6单片机主控系统的+3.3V电源由LM2576和L78L33稳压电源模块产生，在LM2576的输入端接上100uF的电容、可以滤掉低频干扰，得到干净的电源，无线传输模块PT2262/PT2272和传感器模块所需的电源是由LM2576稳压模块产生。
所述的传感器模块如图3所示，门磁传感器(1-2)内部含有一个PT2262芯片，集成了4位的数据码和自身的识别码用于监控门的开关。FPC1011C指纹传感器(1-11)是一种电容式指纹传感器，内部采用高速的SPI接口，通过时钟信号SCK与DSP相匹配，将CPHA和 CPOL电平置高或置低来控制相应的SPI的读取状态，实现对指纹信息的采集。烟雾传感器 NIS-07(1-4)适宜于监测烟雾和多种易燃气体浓度的烟雾报警传感器，将采集的烟雾浓度、一氧化碳浓度数据作为探测火灾的特征参量，温湿度传感器SHT xx(1-3)对环境温湿度等数据进行采集，并对数据进行融合处理，综合判断检测环境的火灾发生情况，当处于危险状态下，单片机模块通过检测内部数据的阈值将通过声光系统发出报警功能。
实施例3
一种基于STM32F103的指纹识别安防系统的电子锁模块(1-7)的电路结构如图4所示，电子锁电路包括键盘的输入电路、密码的检测与校验、密码的修改电路、LCD显示电路等部分。在该系统中，由4*3的键盘和8位数码管构成的电子锁，电子锁设定的初始密码为4 位数字，4个74LS138译码器与七段显像管相连，用来显示4位数的密码，当输入密码与设定的密码相同时，经过密码校验电路，门被打开，如果不等，门将锁定并经过延时电路，重新输入密码直到密码输入正确为止，门才能打开。

Claims (3)

1.基于权利所述的一种基于STM32F103的指纹识别安防系统，其特征在于：它主要包括STM32单片机主控模块、传感器模块：门磁传感器、温湿度传感器、烟雾传感器、FPC1011C指纹传感器，网络通信模块、电子锁模块、无线传输模块、电源模块、LCD显示模块和客户端，它们之间通过各种协议与外部传感器进行通信，并搭载电源稳压模块实现将家用220V市电接入设备从而稳定运行；传感器模块根据家居环境搭载多种类型的传感器模块，其中温湿度传感器SHT xx通过I/O口与STM32F103主控模板之间进行通信；烟雾传感器采集的烟雾浓度、一氧化碳浓度数据作为探测火灾的环境数据，由单片机主控模块将通过声光系统发出报警功能；门磁传感器内部含有一个PT2262芯片，主要用于监控门的开关状态；FPC1011C指纹传感器根据手指平面的凹凸不平性，在接触点附近产生不同的电容或电感，并将这些的不同的电容或电感值，通过内部的总线传给不同的寄存器，通过SPI接口读取内部存储器；网络通信模块选用TC35系列的TC35I，该模块支持数据、语音和短信息的传输，集射频和基带一体，为数据、语音、短消息提供可靠、安全的传输；无线传输模块采用由编码芯片PT2262、发送模块F05P、接收模块J04V、解码芯片PT2272组成了整个的无线收发模块，将F05P与PT2262相连完成数据的发送，J40V与PT2272相连完成数据传输；电源模块其在本系统STM32F103VET6单片机主控系统的+3.3V电源由LM2576和L78L33稳压电源模块产生，无线传输模块PT2262/PT2272和传感器模块所需的电源是由LM2576稳压模块产生；LCD显示模块用了ILI9341控制芯片来驱动TFTLCD显示屏，将采集到的信息显示出来。
2.基于权利所述的一种基于STM32F103的指纹识别安防系统，其特征在于：微处理器STM32F103VET6作为系统的主控中心，系统不同的模块的电压不同，对于STM32单片机兼容了-3.3V～+3.3V和0～5V两种模式的电源，其中网络通信模块需要+9V的直流工作电源，无线传输模块PT2262/PT2272、传感器模块需要+5V的直流工作电源，当输入+9V的开关电源，经过转化电路可以将其分别转化为+5V和+3.3V；本系统中，STM32F103VET6单片机主控系统的+3.3V电源由LM2576和L78L33稳压电源模块产生，在LM2576的输入端接上100uF的电容、可以滤掉低频干扰，得到干净的电源，无线传输模块PT2262/PT2272和传感器模块所需的电源是由LM2576稳压模块产生。
所述的传感器模块主要方法在于：门磁传感器内部含有一个PT2262芯片，集成了4位的数据码和自身的识别码用于监控门的开关；FPC1011C指纹传感器是一种电容式指纹传感器，内部采用高速的SPI接口，通过时钟信号SCK与DSP相匹配，将CPHA和CPOL电平置高或置低来控制相应的SPI的读取状态，实现对指纹信息的采集；烟雾传感器NIS-07适宜于监测烟雾和多种易燃气体浓度的烟雾报警传感器，将采集的烟雾浓度、一氧化碳浓度数据作为探测火灾的特征参量，温湿度传感器SHT xx对环境温湿度数据进行采集，并对数据进行融合处理，综合判断检测环境的火灾发生情况，当处于危险状态下，单片机模块通过检测内部数据的阈值将通过声光系统发出报警功能。
3.基于权利所述的一种基于STM32F103的指纹识别安防系统，其特征在于：电子锁电路包括键盘的输入电路、密码的检测与校验、密码的修改电路、LCD显示电路部分；在该系统中，由4*3的键盘和8位数码管构成的电子锁，电子锁设定的初始密码为4位数字，4个74LS138译码器与七段显像管相连，用来显示4位数的密码，当输入密码与设定的密码相同时，经过密码校验电路，门被打开，否则门将锁定并经过延时电路，重新输入密码直到密码输入正确为止，门才能打开。
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