一种提高安全防护级别的指纹门禁的制作方法

本实用新型涉及指纹门禁技术领域，具体涉及一种提高安全防护级别的指纹门禁。

背景技术：

指纹门禁的作用不仅仅是方便，更重要的是它的安全性，因此设计指纹门禁要将提高安全性作为主要设计目标。而常见的指纹门禁在安全性上多少有些不足，比如：

常见的指纹门禁都是只有一个指纹采集器，按一个手指，如果验证成功就可以打开门禁。但是由于指纹技术都有一定的认假率，即使不是本人，也有一定几率打开门锁，虽然这种几率很低，但是也是一种隐患。

常见的指纹门禁采用光学采集器，光学采集器的最大缺点是即使采用伪造指纹膜也可以开锁。

常见的指纹门禁是孤立的，不能联网，无法知道什么时间什么人开锁。

常见的指纹门禁无法知道什么时间什么人企图开锁。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种提高安全防护级别的指纹门禁，用于解决提高门禁安全性的问题。

本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种提高安全防护级别的指纹门禁，包括开锁机构、按键、柜体和供电单元，其特征在于：包括纹采集器、指纹算法芯片、主控芯片、震动检测单元、液晶显示单元和语音单元；所述主控芯片的第60脚连接到液晶单元的第2脚，主控芯片的第61脚连接到液晶单元的第3脚，主控芯片的第62脚连接到液晶单元的第4脚，所述主控芯片的第57 脚连接到语音芯片的第8脚，主控芯片的第58脚连接到语音芯片的第7脚，主控芯片的第59脚连接到语音芯片的第6脚，所述主控芯片的第1脚连接到检测芯片的第4脚，主控芯片的第2脚连接到检测芯片的第5脚，主控芯片的第5脚连接到检测芯片的第2脚，主控芯片的第6脚连接到检测芯片的第3脚，主控芯片的第15脚连接到检测芯片的第9脚。

优选的，所述按键包括登记指纹键和开门键，所述主控芯片的第63脚连接到登记指纹键，主控芯片的第64脚连接到开门键。

优选的，所述指纹算法芯片包括第一算法芯片和第二算法芯片，所述主控芯片的第7脚连接到算法芯片1的30脚，第8脚连接到第一算法芯片的29脚。

优选的，所述主控芯片的第3脚连接到第二算法芯片的30脚，第4脚连接到算法芯片2的29脚。

优选的，所述主控芯片的第50脚连接到开锁芯片的第7脚，主控芯片的第55脚连接到开锁芯片的第6脚。

优选的，所述主控芯片采用单芯片同时实现主控和无线WIFI的功能。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型门禁有2个指纹采集器，开锁的时候两个手指同时按下，同时验证，只有两个手指都验证成功，才打开门锁。采用可以防止假指纹膜的电容式指纹采集器增加无线网络功能，将每次开锁的信息如时间，姓名上传到网络服务器。即使是未授权的人员企图开锁也将其指纹数据上传到网络，用于查获企图开锁人。通过无线wifi控制网络摄像头，在开锁、企图开锁的时候拍照，用于查获开锁人。能够监测暴力开锁，并控制网络摄像头拍照，用于查获开锁人，具有很强的实用性，实时拍照比实时录像的优点在于，可以根据环境选择适合的拍照模式，可以拍摄高清晰的照片。而实时录像由于数据量存储和传输的要求，不可能很清晰，当前很多摄像头的录像都很模糊。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的指纹门禁前面板的示意图；

图3是本实用新型的指纹算法芯片的电路原理图；

图4是本实用新型的传感器接口的电路原理图；

图5是本实用新型的主控芯片的电源的第一部分电路原理图；

图6是本实用新型的主控芯片的电源的第二部分电路原理图；

图7是本实用新型的主控芯片的时钟的电路原理图；

图8是本实用新型的主控芯片的WIFI电路原理图；

图9是本实用新型的主控芯片的接口的电路原理图；

图10是本实用新型的液晶接口的电路原理图；

图11是本实用新型的语音单元的电路原理图；

图12是本实用新型的开锁机构的电路原理图；

图13是本实用新型的电源电路原理图；

图14是本实用新型的震动监测电路原理图；

图15是本实用新型的指纹算法芯片的软件框架图；

图16是本实用新型的主控芯片的程序框架图；

图17是本实用新型的主控芯片的软件框架之按键处理程序图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部 分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

产品的硬件电路设计

(1)指纹算法芯片的硬件设计

指纹算法芯片采用GD32F207RGT6，该芯片的最大频率是120MHZ，RAM容量是256k字节，满足设计需求。两路指纹采集对应两路指纹算法芯片，每路算法芯片都带有指纹传感器接口，和用于和主控芯片通讯的串口。

(2)传感器接口的硬件设计

如图4所示，接口采用8位并口和若干控制信号，并行接口设计可以保证较快的传输速度。

(3)主控+WIFI芯片的硬件设计

采用单芯片同时实现了主控和无线WIFI的功能，主控芯片采用CC3200，该芯片主要的功能如下：

集成WIFI协议栈，能够实现无线网络通讯，其用途一是把开锁记录上报给服务，用途之二是控制网络摄像头拍照

和加速度传感器通讯，获得门体的震动情况，监测暴力开锁

和两路指纹算法芯片通讯，发送命令和获得命令的结果

主控芯片作为中央处理单元，它和其他单元的连接关系如下：

和算法芯片1的连接：主控芯片的第7脚连接到算法芯片1的30脚，第8脚连接到算法芯片1的29脚

和算法芯片2的连接：主控芯片的第3脚连接到算法芯片2的30脚，第4脚连接到算法芯片2的29脚

和液晶显示单元的连接关系：主控芯片的第60脚连接到液晶单元的第2脚，主控芯片的第61脚连接到液晶单元的第3脚，主控芯片的第62脚连接到液晶单元的第4脚

和语音单元的连接关系：主控芯片的第57脚连接到语音芯片的第 8脚，主控芯片的第58脚连接到语音芯片的第7脚，主控芯片的第59脚连接到语音芯片的第6脚

和按键单元的连接关系：主控芯片的第63脚连接到登记指纹键，主控芯片的第64脚连接到开门键

和震动检测单元的连接关系：主控芯片的第1脚连接到检测芯片的第4脚，主控芯片的第2脚连接到检测芯片的第5脚，主控芯片的第5脚连接到检测芯片的第2脚，主控芯片的第6脚连接到检测芯片的第3脚，主控芯片的第15脚连接到检测芯片的第9脚。

和开锁机构的连接关系：主控芯片的第50脚连接到开锁芯片的第7脚，主控芯片的第55脚连接到开锁芯片的第6脚

(4)液晶接口的硬件设计

采用IIC总线和OLED液晶屏通讯

(5)语音单元的硬件设计

采用GPIO和语音芯片通讯，语音芯片再驱动扬声器发出声音

(11)开锁机构的硬件设计

采用电机控制芯片，能实现电机的正转和反转

(12)电源单元的硬件设计

电源输入是外部的+9V，然后转成+5V和+3.3V，供内部使用

(13)震动监测电路设计

采用三轴加速度传感器LSM303DLHC监测震动情况，当门体遇到暴力破坏时，加速度产生巨大变化，传感器监测到这个变化，会通知主控芯片处理。

产品主要实现以下几个功能

(1)开锁和关门记录上传功能

包括正常开锁和企图开锁的记录，正常开锁就是开锁人是已经登记过的人员。企图开锁是未登记的人员尝试开锁，即使他没有成功打开门锁，他的开锁时间和照片也会上传到网络服务器。关门记录就是门被关闭的时候，把关门时间和关门时的照片上传到服务器。

(2)检测暴力开锁

当门体遭受暴力破坏时，会产生强烈的震动，通过加速度传感器监测震动信息，把当时的时间和照片上传到服务器。

(3)指纹登记功能

按下指纹登记按按下两个手指，连续采集3次手指，把3次的指纹数据合成出特征值，分别存储在两个指纹算法芯片里。

(4)开锁功能，分为以下几个步骤

按下开锁按键

两个指纹采集器同时采集指纹，然后把指纹数据传输到两个算法芯片两个指纹算法芯片同时把采集到的指纹数据和存储的指纹特征值进行匹配，检查开锁人是不是合法的开锁用户把两个手指的验证结果，通知主控芯片如果验证成功，主控芯片控制开锁机构，打开门锁

(5)指纹删除功能

同时按下开锁键和登记键验证用户指纹如果验证成功，把两个算法芯片里的指纹全删除。

4.产品的嵌入式软件设计

针对3提出的基本功能，做以下的软件设计，软件设计主要分为两个部分

(1)指纹算法芯片的软件设计

主要设计思想是：算法芯片等待主控芯片的命令，如果是登记指纹就执行登记指纹的流程，如果是开锁就执行验证指纹的流程，执行完以后，把命令结果返回给主控芯片

软件框架附图15所示

(2)主控+WIFI芯片的软件设计

主要的设计思想是：主控芯片检测三种事件，包括按键事件、震动事件、关门事件，然后进行分别处理。

按键事件

如果是登记键就发送登记命令给算法芯片，如果是开锁键就发送 开锁命令给算法芯片，如果同时按下开锁键和登记键就发送删除命令给算法芯片。命令发送后，等待算法芯片的执行结果，如果是登记命令返回就继续等待按键，如果是删除命令返回就继续等待按键，如果是开锁命令返回，就判断命令成功与否，如果成功就开锁，然后继续等待按键，如果失败就不开锁而直接等待按键。

软件框架如图16和图17所示

震动事件

检测到震动事件，就通过wifi网络通知网络摄像头拍照，并获得照片，然后将照片和时间等信息上传服务器。

关门事件

检测到门被关闭，就通过wifi网络通知网络摄像头拍照，并获得照片，然后将照片和时间等信息上传服务器。

本发明的优点为：

1.双指纹同时验证，提高了身份识别的准确率

2.采用电容式指纹传感器，能够防止假指纹膜

3.双通道设计，指纹验证速率较高

4.检测门体震动，防止暴力开锁

5.控制网络摄像头拍照，获得实时场景高清照片

6.通过无线网络上传事件记录，事件记录既有事件又有照片，既能了解正常的开关门情况，也能用于捕获非法侵入

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。