摘　要
普遍来讲门禁管理系统的主要在以下的范围使用：职员办公室、数据中心、实验室、社区出入口、高档宾馆房间门等重要场所。如今，门禁控制大多是机械结构的，由于机械门禁系统中缺乏电子设备，因此相对可靠。可以说，这是一种带有密码的机械密码门禁。机械门禁的内部结构非常简单，但安全系数很低，这也导致了时常会发生盗窃事件。
在当前的技术背景下，本文精心打造了一款前沿的视频识别门禁控制系统。该系统以STM32F103C8T6作为核心控制单元，用SG90作为舵机驱动开关门，TFT彩屏可以显示具体信息。该系统不仅支持传统的键盘手动输入方式，更融合了先进的人脸识别技术，为用户提供了更为便捷、智能的开门体验。这款智能门禁系统凭借其卓越的性能，展现了多个显著优势。首先，其高度灵敏的识别能力确保了用户操作的即时响应；其次，强大的保密性设计使得系统能够抵御各类非法入侵，保障用户安全；再者，高安全系数的设计使得系统更加稳定可靠，为用户提供了持久的安全保障。此外，系统内部活动部件的稀少或不存在，极大地减少了磨损，从而延长了使用寿命，为用户带来了更加经济实惠的选择。本文所设计的视频识别门禁控制系统，以其卓越的性能、便捷的操作体验和长久的使用寿命，无疑将成为未来门禁系统发展的新标杆。

关键词：人脸识别；STM32F103C8T；门禁系统

2. 总体设计方案的确定

2.1 总体方案框图设计
本次设计的人脸识别的门禁控制系统其硬件部分是以STM32F103C8T6为核心的单片机，采用0V2640摄像头对人员的人脸识别，采用矩阵按键对系统的操作以及密码的输入，使用蜂鸣器来作为报警模块，开门装置是电子锁控制，显示设备采用OLED液晶显示，无线模块在一番思索后选择了蓝牙模块传输。[5]系统框图如图2.1所示：

图2.1 系统框图
要求达到功能如下：
(1)可从键盘进行相关设定和功能选择等；
(2)实现对到访人员人脸的视频检测功能，能够对用户人脸信息进行录入、删除、修改、识别等功能；
(3)能够实现键盘密码输入、在密码正确时解门禁，三次输入密码错误时，在一定时间内禁止密码输入并且蜂鸣器报警；
(4)LCD12864液晶可对相关信息进行显示；相关的报警信息会使用蓝牙模块发送到手机APP，可以使用手机APP远程对门禁的开启操作。
2.2 设计硬件方案选择
2.2.1主控芯片的方案选择
方案一：采用STC89C52单片机作为主控芯片
STC89C52为宏晶科技公司推出的8位带8K芯片在线可编程闪存低功耗微处理器。它能够提供强大而丰富的外设和系统应用接口以及灵活的编程方式，并且支持多种标准的通信协议。在此介绍一种新技术——通过利用该芯片内置的存储器来实现对外设存储空间的访问，从而使其能够应用到更多的场合。比如芯片具有4K内存，如需利用内存数据时，可直接利用微控制器内部内存，这样就不必用外部内存芯片来保存。在此芯片上还可实现对视频图像、声音等多媒体信息的采集和处理，以及其他一些复杂应用。这类微控制器研制简便，不失为一种较好的方案，它具有在线编程简便、成本低等优点。
方案二：采用STM32单片机作为主控芯片
STM32单芯片微机，作为一款出色的主控芯片，以其易于开发的特性在各个领域展现出广泛的应用潜力。这款芯片采用了ARM公司顶尖架构的Cortex-M3内核，不仅保证了强大的处理性能，同时也在体积上做到了极致的紧凑，封装后的体积小巧轻便。STM32的优势不仅体现在其强大的算力上，更在于其出色的性价比。相较于同规格的其他芯片，STM32的价格更为亲民，而性能却远超传统的8位单片机，这使得它成为了一种极具吸引力的解决方案。其高效的功耗控制机制，使得在功耗与性能之间取得了完美的平衡。
不仅如此，STM32还具备出色的集成能力，可以将多个功能模块集成于一个芯片之上，大大简化了系统的设计复杂度。同时，其实时性能卓越，能够确保在各种应用场景下都能迅速响应。而在外观设计上，STM32也展现出了独特的创意，使得它不仅在功能上强大，在外观上也别具一格。

图2.2 STM32单片机

第3章 硬件电路设计

3.1 整体硬件电路设计
本次设计的硬件电路使用的是Altium Designer16，这是一款开发于二零零六年的软件。该软件集成了原理图设计、PCB绘制和编辑、电路仿真和设计输出等技术，这给我们提供了不同的思路，能够轻松地进行设计。使我用这个软件的时候可以提高设计的效率。[7]
这次的系统运用了Altium Designer16进行绘制电路原理图的硬件电路，用来画出系统的电路图[8]，系统电路图如图3.1所示：

图3.1 电路原理图
3.1 STM32单片机系统电路
在本次设计中，我们选用了STM32F103RC8T6作为核心的主控芯片，这款芯片以其卓越的性能和丰富的资源而备受瞩目。首先，它要求稳定的3.3V电压供电，确保了稳定的运行环境。同时，其拥有的51个串行端口为各种应用场景提供了充足的连接选择。在定时和控制方面，STM32F103RC8T6更是配备了四个16位定时器，为精确的时间控制提供了可靠保障。此外，三个SPI、两个I2C硬件接口以及五个串行USARTS端口，为数据传输和通信提供了强大的支持。在存储方面，这款芯片配备了512KB的系统闪存和64KB的SRAM，为数据存储和程序运行提供了充足的空间。而其高达72MHZ的最大工作频率，更是确保了数据处理的高效性和实时性。

STM32单片机的一大亮点是其众多IO接口，这些接口不仅可以作为输入口，而且支持多种触发方式，包括上升触发、下降触发以及手动触发，为各种复杂的控制需求提供了灵活的解决方案。
尽管STM32在设计上展现出了极高的灵活性和强大的性能，但其价格相对较高，对于初学者而言，可能存在一定的使用门槛。然而，通过本次设计，我们选择了STM32F103C8T6作为主控芯片，并通过图3.2展示了其最小系统的设计，旨在帮助初学者更好地理解和掌握STM32单片机的应用。

图3.2 STM32F103C8T6芯片最小系统图
3.3 OLCD显示模块电路
如下图3.7所示，OLED共有6个点，VDD、VCC引脚分别与正极电源和负极电源连接，该电源主要用于提供显示器的电源。SCL连接单片机的PB12，SDA连接单片机的PB13[12]。

图3.7 OLED液晶显示模块

第4章 系统软件设计

4.1主程序模块
这个软件设计由以下几种程序组成：主程序、初始化程序、键盘扫描程序、EEPROM读写程序、LCD显示程序、键功能程序、密码设置程序和延时程序等组成。[13]主程序设计流程图如下所示：

图4.1 主程序的流程图

第5章 系统制作及调试

5.1焊接注意事项
电子器件的焊接分以下几个步骤：第一步清洁被焊元件，调整周围的元器件的焊脚位置，避免烙铁触碰其他电子器件，造成不必要的损坏。焊接新的元器件之前,应对电子器件的引脚镀锡。第二步开始焊接，把电烙铁头部沾上少许松香后确保焊锡接触被焊元器件，焊接时间不能太长否则还有损坏电子器件的可能。第三步清理焊接面，秉承着多去少补的原理，焊锡过多需要将烙铁头部的焊锡擦拭掉，如果焊点焊锡较少，就用电烙铁蘸一点焊锡对缺少焊锡的部位进行补焊。最后一步是观察焊点是否出现与周围元器件出现连焊的现象，如果出现连焊，要把焊锡清理掉重新焊接。[15]
LCD的注意事项：先队LCD基板焊接位置进行调整。焊接时平放LCD，尽量不让LCD受力。其次焊接温度在250℃附近，且焊接时间要适中，不能过短也不能太长，需要确保焊接性能以及避免焊接过程中对装置的损坏；焊接基板时，需要将其小心、平衡地插入PCB插槽；为了防止显示器表面收到污染，显示器的表面保护膜一直没有揭掉，整个焊接过程没有接触到屏幕。
5.2硬件调试问题及解决方法
本次设计在焊接调试时遇到的问题以及解决方法：把组件一一焊好后，发现它们会有一定的松动，在确认焊接和硬件本身没有问题的情况下，我选择用热熔胶把整个板子的硬件粘在一起，以防止反复装卸把硬件弄坏。整个过程当中，OLED屏幕出现了一个小问题，进行上电测试时，发现OLED屏幕只有一半是亮的。经过仔细检查，屏幕本身没有问题，焊接处也是正常的，最后在摄像头处发现问题所在，有细碎的不明物体挡住了一部分摄像头，通过棉签轻轻擦拭，把遮挡物拨开后，屏幕显示正常。

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