基于指纹识别和人脸识别的智能门禁系统的制作方法

本发明涉及智能门禁系统技术领域，尤其涉及一种基于指纹识别和人脸识别的智能门禁系统。

背景技术：

随着人们生活进步，对家庭住宅和办公等方面的安全越来越重视，人类对人身财产的安防意识越来越强，对小区住宅楼房等地方门禁系统的安全性能要求也越来越高。

目前的门禁系统中，应用以及分布最广的有两种，密码门禁系统和刷卡门禁系统。对于密码门禁系统而言，随着计算机和网络技术的发展，人们需要记住的密码也越来越多，同时住户遗忘了密码就不能通过门禁，很不方便，另外，一旦密码泄露，任何人都可以通过门禁，安全性不高；对于刷卡门禁系统而言，若用户遗失门禁卡，就无法通过门禁，很不方便，同时也会存在被坏人捡到门禁卡从而轻松通过门禁的风险。

而且现有的门禁系统开锁方式较为单一，常见的开锁方式包括指纹识别、人脸识别、密码键盘以及标签卡识别，而目前的门禁系统并没有将多种开锁方式整合在一起，导致门禁系统在安全上有所欠缺，智能化程度不高，给住户的人身财产安全带来威胁。因此，现有技术需要进一步改进和完善。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于指纹识别和人脸识别的智能门禁系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

基于指纹识别和人脸识别的智能门禁系统，该智能门禁系统主要包括电源模块、主控模块、用于与服务器端连接的wifi模块、摄像头模块、指纹识别模块、触摸屏模块、门铃、用于检测门的开关状态的碰撞开关模块、门锁、以及驱动模块。所述主控模块分别与电源模块、wifi模块、摄像头模块、指纹识别模块、触摸屏模块、门铃、碰撞开关模块、以及驱动模块电连接。所述驱动模块与门锁连接，驱动门锁的开启和关闭。所述摄像头模块、指纹识别模块、触摸屏模块、门铃模块设置在门的外侧。

具体的，所述电源模块为整个智能门禁系统供电，并设有多种电压输出口，分别为12v、5v以及3.3v。

具体的，所述主控模块采用型号为stm32f407vet6的芯片作为主控芯片。所述wifi模块采用型号为esp8266的芯片作为wifi模块。所述摄像头模块采用型号为atk-ov2640作为摄像头模块。所述指纹识别模块采用型号为as608作为指纹识别模块。所述触摸屏模块采用4.3寸支持多点触摸以及板载背光电路的电容触摸液晶屏模块。

具体的，所述门铃采用按钮开关模块，方便无权限的来访人员提醒门禁内人员开启门禁系统。

具体的，所述驱动模块用于驱动门锁执行开关动作。

进一步的，所述智能门禁系统还包括用于检测周围环境亮度的光敏电阻传感器模块、用于提高光照度的照明灯、以及用于驱动照明灯的继电器模块。所述主控模块通过继电器模块与照明灯连接，并控制照明灯的开启和关闭。所述光敏电阻传感器模块设置在门的外侧，与主控模块电连接，为其提供检测信号。

进一步的，所述智能门禁系统还包括电话通信模块、麦克风模块、喇叭、以及语音播放模块。所述主控模块分别与电话通信模块和语音播放模块电连，并通过电话通信模块与门禁控制者交流。所述喇叭分别与电话通信模块和语音播放模块电连接。所述电话通信模块与麦克风模块电连接，用于采集门外侧的声音信息。

本发明所提供的基于指纹识别和人脸识别的智能门禁系统包括以下几种工作模式，其工作过程和原理如下：

1、指纹识别+人脸识别开门

当主控模块检测到指纹识别模块上有触摸(即模块输出端口为高电平)，若指纹识别模块判断指纹信息匹配失败，触摸屏模块则显示“指纹匹配失败，请重试”的文字，当匹配失败次数超过5次，智能门禁系统则通过电话通信模块进行报警操作并且发送短信通知用户。若指纹识别模块判断指纹信息匹配成功，触摸屏模块则显示“指纹匹配成功，请选择人脸识别或者虚拟密码进一步验证”的文字；然后点击触摸屏上“人脸识别”的按键，主控模块检测到触摸屏模块“人脸识别”按键的区域被按下，主控模块则启动摄像头模块，根据光敏电阻传感器模块判断门外环境光线亮度强弱是否需要开照明灯，保证摄像头模块有足够的光照，再进行拍照，随后把图片通过wifi模块上传到服务器与之前用户使用手机app上传的用户照片进行对比(其中人脸识别算法是通过api接口调用服务器的人脸识别技术)，结果返回值将直接显示在触摸屏上；最后若结果返回值大于设定值，主控模块则通过驱动模块驱动门锁进行开门操作，若结果返回值小于设定值，则不会进行开门操作。

2、指纹识别+虚拟密码开门

当主控模块检测到指纹识别模块上有触摸(即模块输出端口为高电平)，若指纹识别模块判断指纹信息匹配失败，触摸屏模块则显示“指纹匹配失败，请重试”的文字，当匹配失败次数超过5次，智能门禁系统则通过电话通信模块进行报警操作并且发送短信通知用户。若指纹识别模块判断指纹信息匹配成功，触摸屏模块则显示“指纹匹配成功，请选择人脸识别或者虚拟密码进一步验证”的文字；然后点击触摸屏上“虚拟密码”的按键，主控模块检测到触摸屏模块“虚拟密码”按键的区域被按下，触摸屏模块则刷新出一个虚拟的数字键盘；最后若密码输入正确，主控模块则通过驱动模块驱动门锁进行开门操作，若密码输入错误，则不会进行开门操作。

3、客人来访提醒

当主控模块检测到门铃的按键被按下时(即输出高电平)，主控模块则启动摄像头模块，根据光敏电阻传感器模块判断门外环境光线亮度强弱是否需要开照明灯，保证摄像头模块有足够的光照进行拍照功能，再进行门外图像信息的采集，随后通过wifi模块上传到服务器，再将图片传回手机app界面上，手机震动并弹出有人来访的通知，由用户进行查看并选择是否打开门锁。

4、网络远程控制

手机打开智能门禁系统的app后会自动连接到服务器，从而实现对智能门禁系统进行远程控制。

用户在手机app界面上点击“开门”图标后，手机app将开门指令发送到服务器，服务器通过wifi模块将指令转发给智能门禁系统，主控模块接收到开门指令后，把它解析为对应的控制命令和参数发送给驱动模块，从而驱动门锁进行开门操作。

用户在手机app界面上点击“关门”图标后，手机app将关门指令发送到服务器，服务器通过wifi模块将指令转发给智能门禁系统，主控模块接收到关门指令后，把它解析为对应的控制命令和参数发送给驱动模块，从而驱动门锁进行关门操作。

用户在手机app界面上点击“拍照”图标后，手机app将拍照指令发送到服务器，服务器通过wifi模块将指令转发给智能门禁系统，主控模块接收到拍照指令后，主控模块会驱动光敏电阻传感器模块进行门外环境光线亮度检测，当外界环境光线亮度低于设定阈值时(即模块do端输出高电平)，主控模块就会驱动继电器模块从而控制照明灯的开启，维持一段时间后再驱动继电器模块关闭照明灯；若外界环境光线高度高于设定阈值时(即模块do端输出低电平)，则不需要开启照明灯；最后主控模块把拍照指令解析为对应的控制命令和参数发送给摄像头模块，从而进行门外图像信息的采集。

5、电话通信功能

当手机连接上服务器后，在手机app的界面上点击“语音通信”图标，手机app将语音通信指令发送到服务器，服务器通过wifi模块将指令转发给智能门禁系统，主控模块接收到语音通信指令后，把它解析为对应的控制命令和参数发送给sim800a模块，从而由sim800a模块主动打电话到用户手机上，同时配合麦克风模块和喇叭，可以实现用户与门外客人的电话通信。

与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

(1)本发明所提供的基于指纹识别和人脸识别的智能门禁系统通过指纹识别+人脸识别或者指纹识别+虚拟密码对门禁系统进行控制，双重验证后才能开启门禁系统，大大提高了门禁系统的安全性。

(2)本发明所提供的基于指纹识别和人脸识别的智能门禁系统设置了门铃按键，方便没权限的来访人员提醒用户开启门禁系统。

(3)本发明所提供的基于指纹识别和人脸识别的智能门禁系统具有电话通信功能与触摸屏触摸、显示功能，方便用户的使用，从而提高了门禁系统的智能化程度。

附图说明

图1是本发明所提供的基于指纹识别和人脸识别的智能门禁系统的结构示意图。

图2是本发明所提供的基于指纹识别和人脸识别的智能门禁系统的控制流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例公开了基于指纹识别和人脸识别的智能门禁系统，该智能门禁系统主要包括电源模块、主控模块、用于与服务器端连接的wifi模块、摄像头模块、指纹识别模块、触摸屏模块、门铃、用于检测门的开关状态的碰撞开关模块、门锁、以及驱动模块。所述主控模块分别与电源模块、wifi模块、摄像头模块、指纹识别模块、触摸屏模块、门铃、碰撞开关模块、以及驱动模块电连接。所述驱动模块与门锁连接，驱动门锁的开启和关闭。所述摄像头模块、指纹识别模块、触摸屏模块、门铃模块设置在门的外侧。

具体的，所述电源模块为整个智能门禁系统供电，并设有多种电压输出口，分别为12v、5v以及3.3v。

具体的，所述主控模块采用型号为stm32f407vet6的芯片作为主控芯片。所述wifi模块采用型号为esp8266的芯片作为wifi模块。所述摄像头模块采用型号为atk-ov2640作为摄像头模块。所述指纹识别模块采用型号为as608作为指纹识别模块。所述触摸屏模块采用4.3寸支持多点触摸以及板载背光电路的电容触摸液晶屏模块。

具体的，所述门铃采用按钮开关模块，方便无权限的来访人员提醒门禁内人员开启门禁系统。

具体的，所述驱动模块用于驱动门锁执行开关动作。

进一步的，所述智能门禁系统还包括用于检测周围环境亮度的光敏电阻传感器模块、用于提高光照度的照明灯、以及用于驱动照明灯的继电器模块。所述主控模块通过继电器模块与照明灯连接，并控制照明灯的开启和关闭。所述光敏电阻传感器模块设置在门的外侧，与主控模块电连接，为其提供检测信号。

进一步的，所述智能门禁系统还包括电话通信模块、麦克风模块、喇叭、以及语音播放模块。所述主控模块分别与电话通信模块和语音播放模块电连，并通过电话通信模块与门禁控制者交流。所述喇叭分别与电话通信模块和语音播放模块电连接。所述电话通信模块与麦克风模块电连接，用于采集门外侧的声音信息。

本发明所提供的基于指纹识别和人脸识别的智能门禁系统包括以下几种工作模式，其工作过程和原理如下：

1、指纹识别+人脸识别开门

当主控模块检测到指纹识别模块上有触摸(即模块输出端口为高电平)，若指纹识别模块判断指纹信息匹配失败，触摸屏模块则显示“指纹匹配失败，请重试”的文字，当匹配失败次数超过5次，智能门禁系统则通过电话通信模块进行报警操作并且发送短信通知用户。若指纹识别模块判断指纹信息匹配成功，触摸屏模块则显示“指纹匹配成功，请选择人脸识别或者虚拟密码进一步验证”的文字；然后点击触摸屏上“人脸识别”的按键，主控模块检测到触摸屏模块“人脸识别”按键的区域被按下，主控模块则启动摄像头模块，根据光敏电阻传感器模块判断门外环境光线亮度强弱是否需要开照明灯，保证摄像头模块有足够的光照，再进行拍照，随后把图片通过wifi模块上传到服务器与之前用户使用手机app上传的用户照片进行对比(其中人脸识别算法是通过api接口调用服务器的人脸识别技术)，结果返回值将直接显示在触摸屏上；最后若结果返回值大于设定值，主控模块则通过驱动模块驱动门锁进行开门操作，若结果返回值小于设定值，则不会进行开门操作。

2、指纹识别+虚拟密码开门

当主控模块检测到指纹识别模块上有触摸(即模块输出端口为高电平)，若指纹识别模块判断指纹信息匹配失败，触摸屏模块则显示“指纹匹配失败，请重试”的文字，当匹配失败次数超过5次，智能门禁系统则通过电话通信模块进行报警操作并且发送短信通知用户。若指纹识别模块判断指纹信息匹配成功，触摸屏模块则显示“指纹匹配成功，请选择人脸识别或者虚拟密码进一步验证”的文字；然后点击触摸屏上“虚拟密码”的按键，主控模块检测到触摸屏模块“虚拟密码”按键的区域被按下，触摸屏模块则刷新出一个虚拟的数字键盘；最后若密码输入正确，主控模块则通过驱动模块驱动门锁进行开门操作，若密码输入错误，则不会进行开门操作。

3、客人来访提醒

当主控模块检测到门铃的按键被按下时(即输出高电平)，主控模块则启动摄像头模块，根据光敏电阻传感器模块判断门外环境光线亮度强弱是否需要开照明灯，保证摄像头模块有足够的光照进行拍照功能，再进行门外图像信息的采集，随后通过wifi模块上传到服务器，再将图片传回手机app界面上，手机震动并弹出有人来访的通知，由用户进行查看并选择是否打开门锁。

4、网络远程控制

手机打开智能门禁系统的app后会自动连接到服务器，从而实现对智能门禁系统进行远程控制。

用户在手机app界面上点击“开门”图标后，手机app将开门指令发送到服务器，服务器通过wifi模块将指令转发给智能门禁系统，主控模块接收到开门指令后，把它解析为对应的控制命令和参数发送给驱动模块，从而驱动门锁进行开门操作。

用户在手机app界面上点击“关门”图标后，手机app将关门指令发送到服务器，服务器通过wifi模块将指令转发给智能门禁系统，主控模块接收到关门指令后，把它解析为对应的控制命令和参数发送给驱动模块，从而驱动门锁进行关门操作。

用户在手机app界面上点击“拍照”图标后，手机app将拍照指令发送到服务器，服务器通过wifi模块将指令转发给智能门禁系统，主控模块接收到拍照指令后，主控模块会驱动光敏电阻传感器模块进行门外环境光线亮度检测，当外界环境光线亮度低于设定阈值时(即模块do端输出高电平)，主控模块就会驱动继电器模块从而控制照明灯的开启，维持一段时间后再驱动继电器模块关闭照明灯；若外界环境光线高度高于设定阈值时(即模块do端输出低电平)，则不需要开启照明灯；最后主控模块把拍照指令解析为对应的控制命令和参数发送给摄像头模块，从而进行门外图像信息的采集。

5、电话通信功能

当手机连接上服务器后，在手机app的界面上点击“语音通信”图标，手机app将语音通信指令发送到服务器，服务器通过wifi模块将指令转发给智能门禁系统，主控模块接收到语音通信指令后，把它解析为对应的控制命令和参数发送给sim800a模块，从而由sim800a模块主动打电话到用户手机上，同时配合麦克风模块和喇叭，可以实现用户与门外客人的电话通信。

实施例2：

本实施例公开了一种基于指纹识别和人脸识别的智能门禁系统，包括电源模块、主控模块、wifi模块、继电器模块、摄像头模块、指纹识别模块、触摸屏模块、电话通信模块、麦克风模块、喇叭、门铃、语音播放模块、碰撞开关模块、光敏电阻传感器模块、照明灯和驱动模块。

所述电源模块为整个智能门禁系统供电，使门禁系统能够正常工作，电源模块有多种电压输出口，分别是12v、5v以及3.3v。

所述主控模块选择stm32f407vet6作为主控芯片，它拥有的资源包括：192+4kbsram、512kbflash、3个spi接口、3个iic接口、5个串口、2个usb及100个通用io口等，低功耗、集成度高、处理速度快、性价比高、资源丰富、引脚多，适合本智能门禁系统使用。

所述wifi模块采用esp8266wifi模块，模块小巧，简洁高效的操作指令使得开发简单。

所述继电器模块是用于驱动照明灯的开关。

所述摄像头模块采用atk-ov2640摄像头模块，该模块支持曝光、白平衡、色度、饱和度、对比度等众多参数设置，支持jpeg/rgb565格式输出，灵敏程度高、使用电压低，适宜于嵌入式产品使用。

所述指纹识别模块采用as608光学指纹识别模块，该模块体积小、功耗低、接口简单，同时可靠性高、识别速度快。

所述触摸屏模块采用4.3寸电容触摸液晶屏模块，该模块具有高分辨率800x480，支持多点触摸以及板载背光电路。

所述电话通信模块采用sim800a模块，该模块可以实现电话语音、短信、彩信以及gprs数据传输等功能。

所述麦克风模块采用高感度麦克风传感器模块，该模块与电话通信模块结合在一起实现语音通信功能。

所述喇叭与电话通信模块结合在一起实现语音通信功能。

所述门铃采用按钮开关模块，方便无权限的来访人员提醒门禁内人员开启门禁系统。

所述语音播放模块采用dy-sv17f语音模块，该模块配合喇叭可以实现语音播报功能。

所述碰撞开关模块用于检测门的开启与关闭状态。

所述光敏电阻传感器模块采用灵敏性光敏电阻传感器，该模块对环境光线敏感，用来检测周围环境的光线的亮度

所述照明灯用于为摄像头模块提供光照。

所述驱动模块用于驱动门锁执行开关的动作。

实施例3：

本实施例公开了一种基于指纹识别和人脸识别的智能门禁系统，包括电源模块、主控模块、wifi模块、继电器模块、摄像头模块、指纹识别模块、触摸屏模块、电话通信模块、麦克风模块、喇叭、门铃、语音播放模块、碰撞开关模块、光敏电阻传感器模块、照明灯和驱动模块。

所述电源模块为整个智能门禁系统供电，使门禁系统能够正常工作，在本系统中电源模块为主控模块、电机驱动模块以及高亮led灯模块供电。

所述wifi模块通过串口与主控模块进行通信，智能门禁系统通过主控模块发送一系列命令给wifi模块，从而连接到云服务器；手机app通过wifi或者网络连接到云服务器后，使用者用手机app向云服务器发送操作命令，云服务器把操作命令进行处理，然后把对应的命令转发到wifi模块，主控模块通过判断wifi模块接收到的命令对智能门禁系统进行相对应的操作。

所述继电器模块是用于照明灯，由于照明灯的功率比较大，所以主控模块需要结合继电器模块以控制照明灯的开关。

所述摄像头模块是通过iic接口与主控模块进行通信，采用jpeg格式输出，当主控模块驱动摄像头模块进行拍照后，照片通过wifi模块传回到手机app界面上。

所述指纹识别模块是通过uart串口与主控模块进行通信，用户无需研究复杂的图像处理及指纹识别算法，只需通过简单的串口按照通讯协议便可控制模块，模块集成了指纹识别算法，能高效快速采集图像并识别指纹特征。指纹处理包括两个过程：(1)用户录入指纹；(2)指纹匹配比对。

所述触摸屏模块是通过iic接口和16位8080并口与主控模块进行通信，该模块自带驱动，单片机可以直接使用，既有触摸功能又有显示功能。

所述电话通信模块通过串口ttl便可与主控模块进行通信，上电自动开机，操作方便简单，只需要发送命令就可以进行电话语音功能，该模块适合远程监控、智能家居等远程通讯设备使用。

所述麦克风模块和喇叭结合电话通信模块，智能门禁系统便可以实现用户与门外客人的电话通信功能，麦克风模块的模拟输出接口与电话通信模块的音频输入接口相连接，电话通信模块的音频输出接口与喇叭相连接。

所述门铃(即按钮开关模块)的输出接口与主控模块相连接，当按键按下时输出高电平。

所述语音播放模块既支持uart串口控制语音播报功能又支持io触发播放功能，在本智能门禁系统中该模块的8个i/o通过3-8译码器与主控模块的3个i/o相连接，采用io触发播放，再结合喇叭便可以实现语音播放功能。

所述碰撞开关模块用于检测门的开启与关闭状态，在本系统中，模块安装最前端开关有碰撞，模块输出低电平，没有碰撞，输出高电平。

所述光敏电阻传感器模块的do输出端与主控模块直接相连，当外界环境光线亮度低于设定阈值时，do端输出高电平，当外界环境光线高度高于设定阈值时，do端输出低电平。

所述照明灯用于为摄像头模块提供光照，当光敏电阻传感器模块检测到环境光线较弱时，主控模块就会驱动继电器模块从而控制照明灯的开启。

所述驱动模块用于开关门锁，驱动模块的输入端与主控模块相连接，电机驱动模块的输出端与门锁相连，当驱动模块接收到主控模块的命令后，驱动门锁进行开门或者关门操作。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。