CN215341222U - 一种基于stm32和树莓派的智能门禁系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于STM32和树莓派的智能门禁系统，属于智能门禁领域。本实用新型包括人体红外感应模块、图片采集模块、蜂鸣器、门禁开关、STM32F103ZET6芯片、树莓派和PC机，STM32F103ZET6芯片接收人体红外感应模块和图片采集模块的信号采集的信息，并将采集到的信息输送至树莓派中，树莓派与PC机双向通信连接；树莓派的信号输出端分别与蜂鸣器和门禁开关的信号输入端连接。PC机将采集到的信息与内部存储的访客信息对比，当检测到图片为用户本人时，门禁开关控制门锁打开，若检测到不是用户本人时，蜂鸣器报警并开启密码识别。本实用新型引入STM32F103ZET6芯片作为主要的元件承载单元，使得树莓派只需要用于信息传输，这样可以大大降低系统的出错概率并且提高整个系统的使用年限。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能门禁领域，更具体地说是一种基于STM32和树莓派的智能门禁系统。
背景技术
现如今门禁系统越来越普及，但是门禁系统分密码、指纹、虹膜、人脸等多种识别方式，为了提高生活的便利，人脸识别门禁系统将传统人脸识别技术与智能门禁系统相结合，并在技术以及系统结构上进行一系列升级和优化，使人脸识别得到了人们的青睐。
但是目前的人脸识别系统有些缺陷，一方面，现有的门禁系统无法识别访客信息，只能简单地把视频信息传送给用户，用户不在场时并不能识别身份，特别是朋友到家拜访而主人正好外出的时候，造成很多不便。
另一方面，当前市场上的人脸识别系统基本都是基于云端进行检测，云端检测本身速度快、准确率也高，但是采用第三方云端检测总有一些不确定性，比如第三方云端数据库若出现了漏洞，那么整个人脸识别门禁系统可能会直接瘫痪。
经检索，关于解决上述现有的门禁系统无法识别访客信息的不足，目前已有相关专利公开。如，中国专利申请号为：CN202020950169.4，申请日为：2020年5月29日的实用新型申请，公开了一种基于树莓派的人脸识别门禁系统，包括树莓派，树莓派分别通过数据线与图像采集模块、数据处理模块、显示模块以及门禁开关相连；树莓派通过因特网分别与通信模块、云数据库连接；图像采集模块包括人脸信息采集模块及身份认证信息采集模块；数据处理模块包括身份认证信息模块和身份信息存储模块；身份信息存储模块从云数据库提取已注册人员信息；身份证信息认证模块，将接收的待认证人员的身份信息与身份信息存储模块中的已注册的人员信息进行对比；通信模块用于远程传输数据信息或授权开启门禁。此门禁系统采用树莓派采集数据和处理数据，并且树莓派与通信模块和云数据库连接，采集或更新数据库中信息，在此方案中，采用一个树莓派对数据进行采集、处理和更新，系统运行速度较慢，工作效率较低，并且树莓派的工作压力较大，系统整体使用寿命较短。
实用新型内容
针对现有的门禁系统运行速度较慢、工作效率较低以及使用寿命较短等问题，本实用新型设计了一种基于STM32和树莓派的智能门禁系统，引入STM32F103ZET6芯片作为主要的元件承载单元，树莓派只承载蜂鸣器用于报警，降低了树莓派的工作任务，使得树莓派只需要用于与STM32F103ZET6芯片和PC机之间的信息传输，提高了整个系统运行速度，并且大大降低了系统的出错率，延长整个系统的使用年限。
为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：
一种基于STM32和树莓派的智能门禁系统，包括用于感应人体的人体红外感应模块、用于采集用户人脸信息的图片采集模块、用于报警的蜂鸣器、用于控制门锁开启的门禁开关、STM32F103ZET6芯片、树莓派和PC机，人体红外感应模块和图片采集模块的信号输出端分别与STM32F103ZET6芯片的信号输入端连接，STM32F103ZET6芯片的信号输出端和树莓派的信号输入端连接，树莓派与PC机双向通信连接；树莓派的信号输出端分别与蜂鸣器和门禁开关的信号输入端连接。
进一步的技术方案，人体红外感应模块选用HC-SR501芯片，HC-SR501芯片的OUT端子与STM32F103ZET6芯片的PA14端子连接。
进一步的技术方案，图片采集模块采用带有FIFO的型号为OV7670的摄像头。
进一步的技术方案，OV7670芯片的D0～D7端子分别一一对应连接STM32F103ZET6芯片的PG0～PG7端子；OV7670芯片的RCLK、FIFO-RRST、FIFO-OE、WEN、SCL、SDA和VSYNC端子分别一一对应连接STM32F103ZET6芯片的PG8～PG14端子；OV7670芯片的FIFO-WRST端子连接STM32F103ZET6芯片的A0端子。
进一步的技术方案，还包括照明模块，照明模块包括发光二极管LED1、发光二极管LED2、电阻R1和电阻R2，发光二极管LED1的阳极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端高电平，LED1的阴极与STM32F103ZET6芯片的PD2端子连接；发光二极管LED2的阳极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端高电平，LED2的阴极与STM32F103ZET6芯片的PD6端子连接。
采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本实用新型的一种基于STM32和树莓派的智能门禁系统，引入STM32F103ZET6芯片，采用STM32F103ZET6芯片和树莓派两个平台进行开发，由于STM32F103ZET6芯片可以承载多个外设，故将其作为整个系统的承载元件单元，树莓派只需要用于与STM32F103ZET6芯片和PC机之间的信息传输，大大降低了树莓派的工作任务，不仅可以提高整个系统的运行速度，还可以大大降低系统的出错概率并且提高整个系统的使用年限。
(2)本实用新型的一种基于STM32和树莓派的智能门禁系统，采用人脸识别为主、密码识别为辅的识别系统既可以增加门禁系统的安全性，同时也可以应急突发状况，仅有人脸识别的门禁系统无法解决在生活中朋友拜访但是主人正外出的情况。密码识别的添加还可以解决当门禁系统的人脸识别的长期使用而导致设备老化时导致的无法进入的问题。
(3)本实用新型的一种基于STM32和树莓派的智能门禁系统，人体红外感应模块可以使得装置只有在触发机制的前提下进行工作，在未触发机制的前提下系统处于待机状态，可以大大降低系统的使用率从而提高系统的使用年限。系统的长期遵行工作在生活中也产生了一定的能源浪费。
(4)本实用新型的一种基于STM32和树莓派的智能门禁系统，利用本地训练集来进行人脸识别检测，系统检测速度快、效率高，而且消除了采用第三方数据库时，由于其自身问题给系统带来影响的问题。
附图说明
图1为本实用新型的系统框图；
图2为本实用新型的整体接线图；
图3为本实用新型的流程图。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容，结合附图对本实用新型作详细描述。
实施例
本实施例的一种基于STM32和树莓派的智能门禁系统，如图1所示，包括PC机、STM32F103ZET6芯片、树莓派、人体红外感应模块、图片采集模块、蜂鸣器、照明模块和门禁开关。人体红外感应模块和图片采集模块的信号输出端分别与STM32F103ZET6芯片的信号输入端连接，将采集到的信息输送至STM32F103ZET6芯片中。STM32F103ZET6芯片的信号输出端和树莓派的信号输入端连接，STM32F103ZET6芯片再将接收到的信息输送到树莓派中。树莓派通过TCP协议与PC机双向通信连接，树莓派将接收到的信息输送到PC机中，PC机在本地测试集中进行人脸检测并把检测结果传送回树莓派中。树莓派的信号输出端分别与蜂鸣器和门禁开关的信号输入端连接，分别控制蜂鸣器报警和控制门禁开关将门锁打开。照明模块与STM32F103ZET6芯片连接，用于照明，便于图片采集模块采集人脸图片信息。
人体红外感应模块选用HC-SR501芯片，HC-SR501芯片的输出端OUT端子与STM32F103ZET6芯片的PA14端子连接。当有人进入其感应范围内，输入高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。
随着高电平的输入，照明模块启动，照明模块包括发光二极管LED1、发光二极管LED2、电阻R1和电阻R2，发光二极管LED1的阳极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端高电平，LED1的阴极与STM32F103ZET6芯片的PD2端子连接；发光二极管LED2的阳极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端高电平，LED2的阴极与STM32F103ZET6芯片的PD6端子连接。在夜间，可以通过发光二极管LED1和发光二极管LED2照明来提高夜间人脸识别的准确度。
图片采集模块采用带有FIFO的型号为OV7670的摄像头，用于采集用户照片，照明模块用于提高摄像头拍出的照片清晰度。OV7670芯片的D0～D7端子分别一一对应连接STM32F103ZET6芯片的PG0～PG7端子；OV7670芯片的RCLK、FIFO-RRST、FIFO-OE、WEN、SCL、SDA和VSYNC端子分别一一对应连接STM32F103ZET6芯片的PG8～PG14端子；OV7670芯片的FIFO-WRST端子连接STM32F103ZET6芯片的A0端子。
本实施例的具体工作流程为：当有人进入HC-SR501人体红外感应模块的感应范围时，HC-SR501输入高电平，此时照明模块中的发光二极管LED1和发光二极管LED2通电发光，并且图片采集模块中的摄像头打开，摄像头开始拍照，并将拍摄的照片数据通过串口通讯方式传输至STM32F103ZET6芯片，再由STM32F103ZET6芯片传输到树莓派中，树莓派对采集的图片数据进行解码与编码之后，再通过TCP协议将此图片信息传输到本地PC机终端，PC机在本地测试集中进行检测，将采集的图片信息与本地测试集中存储的信息进行比对，当检测到图片为用户本人时，PC机发送信号给树莓派，树莓派接收到打开门锁的信号，控制门禁开关打开门锁，若检测到图片不是用户本人时，则PC机传送报警信号给树莓派，树莓派控制蜂鸣器发出警报，系统开启密码识别并播放“请输入密码”提示音，提醒访客此时可通过密码进行开锁，若密码正确则打开门禁开关；并且。此时系统会将访客的图片信息传输到手机客户端，利于用户的监控。
整个系统选择HC-SR501人体红外感应模块作为系统触发机制，使得系统只有在触发机制被触发的前提下进行工作，在未触发的前提下系统处于待机状态，可以大大降低摄像头等元件的使用率从而增加设备的使用寿命，并且在一定程度上降低能源的消耗。并且，本系统采用人脸识别为主、密码识别为辅的双重识别系统既可以增加门禁系统的安全性，同时也可以应急突发状况，仅有人脸识别的门禁系统无法解决在生活中朋友拜访但是主人正外出的情况；密码识别功能更是可针对于各种突发状况进行开门。
需要特别说明的是，在本系统中，采用树莓派作为整个系统的主控单元，由于STM32F103ZET6芯片的拓展性很强，可以承载多个外设，故将其作为整个系统的承载元件单元，使STM32F103ZET6芯片承载人体红外感应模块、OV7670摄像头和发光二极管，树莓派则只承载蜂鸣器用于警报。在整个系统中，通过引入STM32F103ZET6芯片作为主要的元件承载单元可以大大降低树莓派的工作任务，使得树莓派只需要用于与STM32F103ZET6芯片和PC机之间的信息传输，这样可以大大降低系统的出错概率并且提高整个系统的使用年限。相对于传统的人脸识别门禁系统都在单一平台上进行开发，本实用新型采用STM32F103ZET6芯片和树莓派两个平台进行开发，大大提高了整个系统运行速度。
以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于STM32和树莓派的智能门禁系统，包括用于感应人体的人体红外感应模块、用于采集用户人脸信息的图片采集模块、用于报警的蜂鸣器和用于控制门锁开启的门禁开关，其特征在于：还包括STM32F103ZET6芯片、树莓派和PC机，人体红外感应模块和图片采集模块的信号输出端分别与所述STM32F103ZET6芯片的信号输入端连接，所述STM32F103ZET6芯片的信号输出端和树莓派的信号输入端连接，所述树莓派与PC机双向通信连接；树莓派的信号输出端分别与蜂鸣器和门禁开关的信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于STM32和树莓派的智能门禁系统，其特征在于：所述人体红外感应模块选用HC-SR501芯片，HC-SR501芯片的OUT端子与所述STM32F103ZET6芯片的PA14端子连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于STM32和树莓派的智能门禁系统，其特征在于：所述图片采集模块采用带有FIFO的型号为OV7670的摄像头。
4.根据权利要求3所述的一种基于STM32和树莓派的智能门禁系统，其特征在于：OV7670芯片的D0～D7端子分别一一对应连接STM32F103ZET6芯片的PG0～PG7端子；OV7670芯片的RCLK、FIFO-RRST、FIFO-OE、WEN、SCL、SDA和VSYNC端子分别一一对应连接STM32F103ZET6芯片的PG8～PG14端子；OV7670芯片的FIFO-WRST端子连接STM32F103ZET6芯片的A0端子。
5.根据权利要求4所述的一种基于STM32和树莓派的智能门禁系统，其特征在于：还包括照明模块，所述照明模块包括发光二极管LED1、发光二极管LED2、电阻R1和电阻R2，所述发光二极管LED1的阳极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端高电平，LED1的阴极与STM32F103ZET6芯片的PD2端子连接；所述发光二极管LED2的阳极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端高电平，LED2的阴极与STM32F103ZET6芯片的PD6端子连接。
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Cited By (1)
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| CN115035644A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-09-09 | 淮阴工学院 | 基于树莓派与rfid的多模态识别门禁系统 |
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2021
- 2021-06-29 CN CN202121453069.1U patent/CN215341222U/zh active Active
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