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雷达卡
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编号：T2852305M
设计概述
本系统为基于STM32的多功能智能门禁解决方案，具备多种身份验证方式，具体功能包括：
- 支持密码开锁
- 支持RFID卡识别开锁
- 集成指纹识别开锁功能
- 可通过蓝牙与手机连接实现无线解锁
供电电压：5V
主要传感器模块：AS608指纹识别模块、RC-522 RFID读卡模块
显示单元：OLED12864显示屏
主控芯片：STM32F103C8T6单片机
执行机构：由NPN三极管驱动的继电器模块
人机交互组件：4×4矩阵键盘
涉及技术标签：STM32、OLED12864、DS18B20、D203S、MX1508、5V风扇、独立按键
可拓展应用方向：智能空调控制系统、智能排风系统
系统架构与功能说明
该门禁系统以STM32为核心控制器，融合多种识别技术与用户交互手段，构建出高效、安全的门控机制。各模块功能如下：
中央控制单元（STM32单片机）
- 核心处理：作为系统的运算和控制中心，负责协调各模块运行，执行数据处理与逻辑判断。
- 信号采集：接收来自蓝牙模块、RFID读头、指纹传感器、矩阵键盘以及AT24C02存储器的数据信息。
- 验证分析：对输入的密码、卡片ID、指纹特征等进行匹配校验。
- 输出控制：根据验证结果驱动继电器动作，并控制OLED屏幕显示状态及蜂鸣器提示音效。
输入模块组成
- 蓝牙通信模块：实现与智能手机间的无线连接，支持通过APP远程或近场一键开锁。
- RFID识别模块：读取非接触式门禁卡信息，用于身份认证。
- AS608指纹模块：采集用户指纹图像并提取特征码，完成生物特征比对。
- AT24C02存储芯片：用于持久化保存密码、合法卡号及指纹模板，断电后数据不丢失。
- 4×4矩阵键盘：提供手动输入接口，可用于输入密码、设置管理员权限、添加/删除卡片与指纹记录。
- 电源电路：为整个系统提供稳定5V直流供电，保障各部件正常工作。
输出反馈模块
- OLED12864显示屏：实时显示操作界面，如密码输入提示、错误信息、门锁状态等，提升用户体验。
- 继电器装置：接收单片机指令，控制电磁锁的通断，实现物理门的开启与关闭。
- 蜂鸣器单元：在操作成功或失败时发出不同频率的声音提示，例如正确开锁短响、密码错误长鸣。
实物搭建与调试过程
5.1 电路焊接总体布局
系统硬件首先在洞洞板上完成焊接组装，整体分为多个功能区域：
- 电源模块：依次焊接电源插座、开关、10kΩ限流电阻及电源指示灯。通电测试后指示灯亮起，表明供电正常。
- 显示模块：将排针焊接到PCB对应位置，随后插入OLED12864显示屏。
- 主控模块：安装使用STM32F103C8T6型号的单片机作为核心处理器。
- 按键模块：焊接独立按键部分，用于触发特定功能。
- 继电器模块：用于驱动门锁装置。
- 蜂鸣器模块：实现声音提示功能。
- 蓝牙通信模块：实现与移动设备的数据交互。
- 指纹识别模块：接入AS608模块以支持指纹验证。
- RFID读卡模块：焊接RC-522模块以支持刷卡识别。
- 4G通信模块：预留扩展接口，支持远程联网控制。
下图展示了完整的焊接成果：
图5-1 电路焊接总图
5.2 4G模块连接与远程控制功能
如图所示，在上电前需先连接4G模块的信号线，并插入可用的SIM卡（本例采用中国移动卡）。通电后，通过“手机云智能”APP扫描设备二维码，即可实现远程监控与操作。
系统启动后，OLED屏将显示当前时间与门锁状态。用户可通过APP执行远程开锁/闭锁操作。此外，系统提供“恢复出厂设置”功能，用于清除所有已存储的密码、卡号和指纹数据。
这些配置信息均保存在单片机内部Flash存储区，具有掉电保持特性，即使断电也不会丢失。
图5-2 4G模块连接与功能演示
5.3 密码修改与开锁操作流程
如图5-3所示，按下S4按键进入密码管理界面。首先需输入管理员密码，系统默认为六个“0”，输入后点击确认。
验证通过后，系统提示输入新密码。例如设定新密码为“123456”，再次输入确认。两次一致后即完成修改。
修改成功后，可直接使用新密码进行开锁操作。输入正确密码并确认后，屏幕显示“open”，表示门锁已打开，同时系统记录一次成功解锁次数，并标注为“密码解锁”类型。
若输入错误密码，蜂鸣器将长响一声，屏幕显示“password error”，同时错误计数加一。
图5-3 密码修改与密码开锁操作界面
5.4 RFID卡的添加、删除与刷卡开锁
如图5-4所示，按下S8按键进入卡片管理模式，系统提示输入管理员密码（六个0），验证通过后可进行卡片操作。
S8按键用于添加新的门禁卡，S12按键则用于删除已有卡片信息。例如，当前欲删除某张已注册卡片，按下S12后屏幕显示“刷卡删除模式”，此时将目标卡片贴近RFID读头即可完成注销。
正常情况下，持有效卡片靠近读卡器即可完成身份验证并触发开锁动作。
图5-4 RFID卡添加、删除与开锁操作示意图
5.5 指纹录入与删除操作
指纹管理功能允许用户录入市用指纹模板或删除不再需要的指纹数据。进入该功能需先通过管理员身份验证。
录入时，按照提示将手指放置于AS608模块表面，完成两次采样比对后即成功注册。删除操作类似，选择对应选项后刷取待删除指纹即可移除记录。
所有指纹数据均加密存储于模块内部，安全性高，且支持多用户管理。
5.4 RFID添加、删除与开锁
如图5-5所示，系统通过指纹识别模块实现指纹的录入与删除功能。操作时需先按下S12按键，随后输入管理员密码进行身份验证。其中，S8按键用于新增指纹信息，S12则用于删除已存指纹。完成验证后，用户可通过已录入的指纹实现门锁的开启功能。
5.7 错误报警发送
当连续三次输入错误密码时，系统将触发报警机制，蜂鸣器会持续鸣响一分钟，以起到警示作用，防止非法尝试解锁行为。该功能提升了系统的安全性与防护能力。
6.1 仿真总体设计
仿真环境搭建基于多功能门禁系统的完整架构，包含STM32F103C8T6最小系统板作为核心控制单元，配合OLED12864显示屏用于状态显示，继电器模拟门锁开关动作，矩阵键盘实现密码及指令输入，同时集成时钟模块、蜂鸣器、蓝牙串口通信模块，并使用独立按键分别模拟指纹识别与RFID刷卡功能，实现对整个门禁逻辑的全面仿真测试。
6.2 修改密码
进入密码修改流程时，首先需输入初始管理员密码。本系统设定默认管理员密码为六个“0”，该密码为固定值不可更改。输入正确后点击确认，系统将提示用户输入新密码。例如，在测试过程中可设置新密码为“123456”，完成更新后即生效。
6.3 仿真模拟按键打开门锁
在仿真测试中，采用不同按键模拟RFID刷卡和指纹识别两种解锁方式。其中，上方按键代表执行开锁操作，下方按键对应关锁动作，通过按键信号触发继电器状态变化，从而模拟实际门锁的开启与关闭过程。
设计摘要
本文阐述了一种基于STM32单片机的多功能门禁系统设计方案。系统以STM32为核心控制器，整合多种输入输出外设模块，构建出一套安全、高效的门禁管理机制。整体结构由主控单元、输入模块和输出模块三大部分构成。
主控单元采用STM32系列单片机，负责数据采集、逻辑判断及指令输出控制。输入部分包括蓝牙通信模块、RFID卡检测模块、AS608指纹识别模块、AT24C02数据存储芯片、4×4矩阵键盘以及供电电路。蓝牙模块支持无线一键解锁，RFID模块用于读取门禁卡信息，指纹模块实现生物特征认证，AT24C02用于保存密码等关键数据，矩阵键盘提供人机交互接口，供电电路保障系统稳定运行。
输出部分由OLED显示模块、继电器驱动电路和蜂鸣器组成。OLED屏幕实时显示操作界面，如密码输入提示、错误警告、门状态等信息；继电器根据控制信号控制门锁通断；蜂鸣器则在门开启或发生密码、指纹、卡片验证失败时发出声音提示，增强交互体验。
该系统设计结构合理，功能完善，兼顾安全性与易用性，适用于多种场景下的门禁管理需求。
关键词：STM32单片机，多功能门禁系统，蓝牙解锁，RFID检测，指纹识别
字数：11000+
目录
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
3 系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STM32F103C8T6单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 液晶屏显示模块
3.4 指纹模块
3.5 RFID读卡器模块
3.6 蓝牙模块
4 系统程序设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 4G模块连接与功能
5.3 密码修改与密码开锁
5.4 RFID添加、删除与开锁
5.5 指纹添加删除
5.7 错误报警发送
6 仿真调试
6.1 仿真总体设计
6.2 修改密码
6.3 仿真模拟按键打开门锁
结 论
参考文献
致 谢
京公网安备 11010802022788号
