1. 指紋識別電子寄存柜系統技術方案設計
          來源:chanvo.cn 作者:瑞豐智柜 發布日期: 2020-12-11 瀏覽: 0
          隨著指紋識別技術的成熟,越來越多的終端設備開始應用,例如電子寄存柜。與傳統的條形碼寄存柜不同,指紋寄存柜基于指紋識別模塊進行功能擴展,實現無耗材開箱,簡化操作流程,降低使用成本和維護成本,且具有更安全更方便的優勢,適用于學校、機場、車站、游樂場、機關單位等人流密集且對臨時儲物需求大的場所。

          一、方案背景

          隨著指紋識別技術的成熟,越來越多的終端設備開始應用,例如電子寄存柜。與傳統的條形碼寄存柜不同,指紋寄存柜基于指紋識別模塊進行功能擴展,實現無耗材開箱,簡化操作流程,降低使用成本和維護成本,且具有更安全更方便的優勢,適用于學校、機場、車站、游樂場、機關單位等人流密集且對臨時儲物需求大的場所。

          二、系統原理

          瑞豐智柜設計的基于指紋識別的電子寄存柜采用雙核設計,主控芯片采用STC12LE5A08S2單片機,相對于傳統的AT89c51系列單片機,其運行效率更高。傳統的AT89c51單片機1個機器周期等于12個震蕩周期,而在新型的STC12LE5A08S21個機器周期=1個震蕩周期。STC12LE5A08S2自帶EEPROM,可以省去外接EEPROM芯片,簡化設計,該芯片還帶雙串口,實現全雙工通信。指紋的采集和識別采用IDWD1020指紋識別模塊,內核為ARMCotex-M3處理器,工作頻率108MHz。系統工作原理如圖1所示。

          圖1:指紋識別系統工作原理

          (圖1:指紋識別系統工作原理)

          其工作原理為:檢測到用戶的存件需求后,采集用戶的指紋并存儲起來,當檢測到用戶有取件需求時,再次采集用戶指紋與存儲器中的指紋特征進行對比,對比成功則打開柜門并語音提示用戶取件,對比不成功則提示用戶此柜中無該用戶物品。

          三、硬件設計

          系統以STC12LE5A08S2為主控芯片,外圍電路包括鍵盤電路、LCD液晶顯示模塊、語音模塊、指紋識別模塊、電磁鎖和ZigBee模塊等組成。系統硬件設計如圖2所示。

          圖2:指紋識別寄存柜系統硬件方框圖

          (圖2:指紋識別寄存柜系統硬件方框圖)

          1、電源電路設計

          本系統電源采用12V、5V雙輸出開關電源,其中5V輸出使用DC-DC模塊LM317降壓到3.3VMCU及其周邊電路使用,12V電壓直接供電磁鎖使用。為了應對突然停電的情況,還為配備了12V7Ah鉛酸蓄電池,斷電自動啟用。

          2、接口電路設計

          MCUP0口和P2口上各接810K上接電阻,鍵盤模塊使用4×4矩陣模塊,接在P2口上。LCD模塊使用12864液晶模塊,并使用串行通信模式,其中片選信號CSP0.0,串行數據接口接P0.1,串行時鐘信號接P0.3,P0.4為開鎖信號輸出接口。IDWD1020指紋模塊關鍵連接如下:第二引腳綠色TXDMCURXDP3.0;第三引腳白色RXDMCUTXDP3.1;第四引腳GND一定要與控制設備的GND邊接在一起,才能保證信息正常傳送;P0.7口用于喚醒IDWD1020。指紋模塊與MCU接口如圖3所示。

          圖3:電子寄存柜IDWD1020與MCU連接圖

          (圖3:電子寄存柜IDWD1020與MCU連接圖)

          語音模塊采用NV065A系列語音芯片,具有成本低、性能穩定、音質高、控制方便和電路簡單等諸多顯著優點,而且支持主控MCU一線串口控制RST復位端以及DATA數據線來控制任意一段語音的觸發播放及停止。把NV065A的第6、7引腳分別接在P0.5、P0.6,連接圖如4所示。

          圖4:電子寄存柜NV065A與MCU連接圖

          (圖4:電子寄存柜NV065A與MCU連接圖)

          ZigBee的選擇上,本方案選擇帶USB接口的主板與上位機電腦相聯,下位機模塊通過UART通信接口和MAX232芯片與MCUUART2通信接口相聯。

          四、系統軟件設計

          1、電子寄存柜下位機軟件設計過程

          電子寄存柜下位機軟件設計過程如下。(1)上電系統初始化,10秒以后,系統處于休眠狀態,等待中斷喚醒。(2)判斷是否有鍵按下,若有則斷喚醒系統,再判斷是存包鍵還是取包鍵;若是存包鍵則轉至3,取包鍵就轉至步驟4。(3)系統按柜門編號從小到大掃描,是否有件在內,若無提示指紋采集并存儲進入指紋庫,采集成功后語音提示并打開柜門,再提示用戶存件并關好柜門。(4)若是取包鍵被按下,則斷喚醒系統,語音提示指紋采集,將采集到的指紋與指紋庫中的指紋進行對比,對比成功則打開柜門,提示用戶取件和關門,再從指紋庫中刪除該指紋,對比不成功提示本柜無該用戶的物件。

          5)管理員可以通過4×4矩陣按鍵為系統設置權限密碼,

          管理員可以在緊急情況下使用特殊權限通過本矩陣按鍵打開任意柜門。

          2、電子寄存柜下位機軟件設計的關鍵

          通訊處理過程

          圖5:電子寄存柜通訊過程

          (圖5:電子寄存柜通訊過程)

          NV065A語音芯片關鍵代碼(MCUSTC12LE5A08S2,晶振:11.0592MHz)如下。

          Rst為復位發送端口,Sda為數據發送端口,發送語音地址寄存器addr。

          Rst=1;

          Sda=0;/*先復位*/

          Delayus(100);/*等待100個微秒*/

          Rst=0;

          Delayms(5);/*等待5個毫秒以上*/

          For(i=0;i<addr;i++)

          {

          Sda=1;/*數據線拉高*/

          Delayus(100);/*等待100個微秒*/

          Sda=0;/*數據線拉低*/

          Delayus(100);/*等待100個微秒*/

          /*到此完成一個脈沖的發送。*/

          }

          NV065A根據接收到的脈沖個數“addr”進行尋址,播放存儲器相應地址中的音頻?!?/span>addr”與語音地址的對應關系是:無脈沖,無聲音;1個脈沖,播放第1段語音;N個脈沖,播放第N段語音,NV065A最多可以存儲64段語言。

          3、電子寄存柜上位機軟件設計

          上位機主要包括數據表和數據庫的設計,利用JAVA語言來控制數據庫,管理員有特殊權限,可以利用上位機監控儲物柜,并擁有優先控制權。電子寄存柜上位機軟件主要有下列幾個界面:(1)登錄界面(驗證管理員信息);(2)主界面(其他界面的入口);(3)儲物柜管理界面(實時監控儲物柜的最新狀態,同時擁有查詢和接收下位機的功能);(4)系統維護界面(可以任意增減本系統所控儲物柜的數量,并對儲物柜進行編號管理);(5)特權界面(管理員可以在特殊緊急情況下利用上位機軟件打開任意柜門)。

          指紋識別電子寄存柜.png

          五、關于我們

          瑞豐智柜經過長期的研發設計,掌握了一套智能柜管理算法及數據分析技術,實現了電子寄存柜的一體化生產和個性化功能定制要求,提供物聯網智能柜解決方案,斥資建立10萬平方米生產基地,匯聚行業優秀人才,挖掘市場新需求,積極捕捉新的發展機遇和應對新的挑戰。

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