基于ARM的门禁系统的设计

基于ARM的门禁控制器与实验室信息管理系统的设计与实现的开题报告一、选题背景与意义：近年来，随着物联网技术的发展和智能化进程的加速，门禁系统在各个领域得到广泛应用。

现有的门禁系统大多基于单片机设计，功能简单，安全性和稳定性不高，不能满足用户价值和需求。

因此，使用基于ARM的门禁控制器，设计一个实验室信息管理系统，实现对实验室的安全监管、设备管理、设备在线监控、实验课程管理等功能，既可以提高实验室的管理效率，又可以提高实验室安全性，具有重要的科研和社会意义。

二、研究内容综合利用基于ARM的门禁控制器、RFID技术、网络通信技术和数据库技术，设计一个实验室信息管理系统，主要包括以下内容：1.门禁管理功能：利用门禁控制器实现对实验室门禁的监管和控制，同时可以实现对进入实验室人员信息的记录和管理。

2.设备管理功能：实现对实验室设备的管理和维修，设备使用情况的记录和查询。

3.设备在线监控功能：通过网络通信技术，实现对实验室设备的实时监控和检测，提高设备管理的效率。

4.实验课程管理功能：利用数据库技术，实现对实验室实验课程的管理，包括实验内容、实验过程、实验结果等信息的记录和查询。

三、技术路线1.硬件设计：选用基于ARM的门禁控制器，通过GPIO、UART、SPI等接口实现对门禁、RFID读卡器、温湿度传感器、语音播报等设备的控制和数据采集。

2.软件设计：主要采用C语言和嵌入式操作系统进行编程，实现门禁控制、数据采集、数据处理等功能，同时利用TCP/IP协议实现网络通信，将数据传输到后台服务器。

3.后台服务器设计：利用MySQL数据库技术和PHP、Java等语言进行开发，实现对实验室信息的管理和查询。

四、预期成果完成基于ARM的门禁控制器和实验室信息管理系统的设计和实现，具体成果如下：1.门禁控制器硬件电路设计方案和软件源代码。

2.实验室信息管理系统的前端界面和后台数据库设计方案。

3.门禁控制器和实验室信息管理系统的联合测试，验证其稳定性和安全性。

基于ARM9+Linux的门禁监控系统设计
门禁，又称出入管理控制系统，是一种管理人员进出的数字化管理系统。

目前，随着工业自动化的发展和人们对应用需求的不断提高，门禁监控系统得
到了越来越多的应用，但传统的门禁监控系统一般采用门禁控制和视频图片摄
录相分离的实现办法，这给现场布线带来了很多的不便，同时其成本也会大大
提高。

在该方案中提到的基于ARM9 与Linux 的嵌入式门禁监控系统集门禁控
制和图片摄录功能于一体，并详细描述了其系统的软件设计。

本门禁系统使用B／S 软件架构，采用嵌入式服务器boaserver，结合CGI 技术，嵌入式数据库以及嵌入式图形库来实现门禁系统的需求。

1 系统工作原理及组成
1.1 系统工作原理
本门禁监控系统采用B／S 架构（Browser／Server，浏览器／服务器模式），基于B／S 架构工作的门禁监控系统首先是一个具有以太网接口的门禁控制器；其次，这个门禁控制器内置了以太网TCP／IP 协议和WEB 服务程序；用户在系统连接时可以把门禁控制器看作是一台带有宽带网络接口的计算机，
将其直接接入到网络交换机上。

用户进行门禁管理时不需要安装任何附加的软件，直接通过浏览器就可以实现对门禁系统的管理，操作方便简洁。

1.2 系统组成
如图1 所示，系统服务器端由基于ARM9 的门禁控制器、读卡器、电锁、前端摄像头等组成，当有人员进出大门刷卡时，读卡器就能感应到有卡并将卡
中的信息发送到门禁控制器，门禁控制器进行卡合法性检查，通过读取用户数
据库，查看此卡号是否有对应的持卡人信息，如果存在的话，则检查此卡对应。

基于ARM和POE的网络指纹门禁系统设计摘要设计基于ML67Q5250和PoE的指纹门禁系统的实现方案，阐述了系统组成结构及工作原理、软硬件设计。

该系统具有高速指纹识别、指纹数据保护、以太网供电、结构简单、低功耗、低成本等优点。

可以满足指纹门禁系统的需求，具有较好的应用前景。

关键词 ARM；PoE；指纹识别；门禁系统提出了一种基于ARM和POE的嵌入式系统的指纹门禁设计方案。

该方案以ML67Q5250处理器及其外围模块作为硬件平台，以嵌入式Linux作为操作系统，构成整个系统，该系统应用以太网供电，实现指纹门禁系统的功能，无需专门供电线路，该设计的实现，具有广泛的市场应用前景。

1 系统的结构整个系统由4个部分构成，FPS200传感器模块、ML67Q5250指纹识别模块、以太网供电模块、以太网数据通信模块组成硬件电路。

软件方面包括Linux嵌入式软件、后台支持软件，实现网络操作，指纹识别和控制，报警提示，电源管理等功能的网络指纹门禁系统。

2 系统的硬件设计2．1 ML67Q5250指纹识别设计ML67Q5250微处理器属于ARM7系列，ML67Q5250指纹识别处理器具有快速傅里叶变换功能和高性能的指纹识别处理。

采用DFT方式的指纹识别算法，高速识别时间0．8 s以内，高识别精度FAR<0．001％、FRR<1．0％，内置闪存中的可注册指数15个，预定扩展至45个，装备禁止指纹数据错误读出的安全功能，具有可与外部设备连接的各种接口。

另外，该处理器能够实现外部存储器控制，可以存储大量的指纹信息，系统的另一个特点是：指纹识别模块通过网络和后台数据库进行通信，该处理器有大量的通用输入输出端口，为以后的功能扩展提供了广阔的空间。

应用ML67Q5250软核处理器的解决方案，打造具有综合功能、可配置的缓冲存储系统，为网络指纹门禁系统提供了解决方案。

图1是该系统的硬件结构。

ML67Q5250作为系统CPU，处理传感器模块采集到的指纹信息，通过和数据库中的指纹信息进行比对，实现确认识别的目的。

目录一、实验目的 (2)二、实验说明 (2)三、实验设备 (2)四、实验内容 (2)4.1门禁系统的概述 (2)4.2 门禁系统的方案 (2)4.3 门禁系统的硬件部分 (3)4.4 门禁系统的软件部分 (6)4.5 门禁系统的软、硬件调试 (8)结论 (9)程序 (10)一、实验目的1．理解和掌握基于单片机的嵌入式系统的设计理念与设计方法。

2．掌握Protel 原理图设计方法。

二、实验说明以住宅小区或商场停车场为基础，物联网技术为依托，设计一套车辆出入口门禁系统。

我们以单片机为控制核心，采用非接触IC卡技术、TCP/IP网络技术，实现车辆出入道闸控制及停车信息的远程统计、查询。

本实验完成其中的非接触IC卡读写部分。

系统电路结构框图如下图所示。

三、实验设备1、计算机一台2、单片机试验箱四、实验内容4.1门禁系统的概述4.1.1 门禁系统概念出入口门禁控制系统采取以感应卡来取代用钥匙开门的方式。

使用者用一张卡可以打开多把门锁, 对门锁的开启也可以有一定的时间限制。

如果卡丢失了，不必更换门锁，只需将其从控制主机中注销。

出入口门禁控制系统是通过对出入口的准入情况进行控制、管理和记录的设备，对何人何时在何地进行详细跟踪，以实现中心对出入口的24小时控制、监视及管理。

4.1.2 门禁系统的特点系统将IC卡技术、计算机控制技术与电子门锁有机结合，用IC卡替代钥匙，配合计算机实现智能化门禁控制和管理，有效的解决了传统门锁的使用繁琐和无法信息记录等不足，利用数据控制器采集的数据实现数字化管理可为内部人力资源的有效管理等带来意想不到的效果。

电子钥匙：授权后的IC卡即可当作电子钥匙，将此电子钥匙感应器前一晃, 控制器对该卡进行身份验证，验证合法后即控制电子门锁自动打开。

开门权限：按门设置：可以根据持卡人身份权限设定有效开门区域（控制器号码）。

系统可设有最高权限卡，该卡可以打开系统辖区内所有电子门锁。

自动报警：非法使用卡或强行打开门锁等非正常情况下系统会将自动发出报警信号，系统将自动记录非常状况的时间、门号、状态等详细信息，确保门锁安全和事后查证。

科技信息１．引言智能建筑的最初模式是智能大厦，源于８０年代的美国。

１９８４年１月美国哈特福特市建成了世界上第一座智能化大厦，该大厦以当时最先进的技术控制空调设备、照明设备、电梯设备、防火和防盗系统等。

智能小区的发展几乎与智能大厦同步迈进，智能大厦的发展过程，也是智能小区的酝酿和发展的过程。

智能小区以家庭智能化为核心，采用集成的方法，建立一个沟通小区住户与住户，住户与小区管理中心，住户与外部社会之间的综合信息交互系统，为住户营造一个安全、舒适、节能、高效的居住和生活环境，实现对其住户更加周到和及时的服务，以及对整个社区实现更加人性化的管理。

门禁系统作为智能小区中不可或缺的一部分，是新型的现代化安全管理系统，使我们足不出户就可以方便地实现对设防区域设备的控制及信息反馈，加强对人、财、物的有序及时有效监控管理，提高了资源共享利用率，减少了人力资源的消费，避免了诸多人为因素的干预。

２．系统相关技术现状及趋势２．１ＡＲＭ９与嵌入式ＡＲＭ９系列处理器是英国ＡＲＭ公司设计的主流嵌入式处理器，主要包括ＡＲＭ９２０Ｔ、ＡＲＭ９２２Ｔ和ＡＲＭ９４０Ｔ３种类型。

主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等方面。

ＡＲＭ９处理器，处理速度为１．１ＭＩＰＳ／ＭＨｚ，系统时钟为１００－２３３ＭＨｚ，能够达到两倍以上于ＡＲＭ７处理器的处理能力。

嵌入式系统己经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术以及日常生活等方方面面中。

随着国内外各种嵌入式产品的进一步开发和推广，嵌入式技术越来越和人们的生活紧密结合，并取得巨大发展。

随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。

２．２门禁系统现状及发展趋势由于磁卡、接触式ＩＣ卡对操作环境的要求较高，本身有一定寿命期，再加之识别过程中操作者的动作和所需时间明显多于非接触式卡，磁卡ＩＣ卡读卡器已在逐步快速地退出门禁系统市场，非接触式智能卡势必将全面取代磁卡、ＩＣ卡市场。

基于ARM的指纹识别门禁系统的设计与实现的开题报告一、选题背景和意义随着人们对安全的要求越来越高，门禁系统在各种场合越来越普及。

传统的门禁系统主要采用IC卡、密码等方式进行身份认证，但是这些方式都有着各种弊端，例如IC卡可能丢失或者被人冒用，密码易被猜测等。

而指纹识别技术具有独特的优点，如不可复制、高精度、高速度等，因此越来越受到人们的关注。

本项目将基于ARM开发板和指纹识别模块，设计并实现一款基于ARM的指纹识别门禁系统。

该门禁系统实现了对用户指纹的采集和匹配，同时还可以通过网络连接上位机进行远程控制，实现了对门禁系统的管理和控制，具有良好的安全性和便利性。

二、主要内容和技术路线本项目的主要内容包括：- 指纹采集模块：通过指纹识别模块采集用户的指纹信息，并将指纹信息存储到ARM开发板中。

- 指纹匹配模块：通过指纹识别模块对用户进行身份认证，判断是否有门禁权限。

- 门禁控制模块：通过驱动开发板上的继电器模块进行门禁的开关控制。

- 网络连接模块：通过硬件连接以太网模块，通过网络连接上位机进行远程控制。

技术路线如下：- 系统硬件设计：选用ARM开发板和指纹识别模块、继电器模块、以太网模块等相关硬件。

- 系统软件设计：采用ARM的裸机开发方式进行开发，对指纹采集、指纹匹配、门禁控制、网络连接等模块进行开发。

- 系统调试测试：进行系统测试和功能验证，调试系统软硬件问题。

三、预期成果本项目的预期成果包括：- 完成指纹识别门禁系统的设计和实现，实现了指纹采集、指纹匹配、门禁控制、网络连接等功能。

- 展示门禁系统的实际应用效果，验证系统的可靠性和实用性。

- 发表论文或报告，介绍整个设计过程和技术路线，分享经验和感悟。

四、项目计划本项目的计划如下：- 第一周：确定选题，阅读相关文献，了解市面上的各种指纹识别门禁系统和技术方案，熟悉相关的硬件和软件开发工具。

- 第二周：进行系统硬件选型和设计，绘制电路图和PCB布局图。

基于ARM9的指纹识别门禁系统
指纹门禁系统是基于生物特征识别技术的一项高科技平安设施，近年来在国内外得到了广泛的应用，并已成为现代化建造智能化的标记之一。

对于一些核心机密部门，如重要机关、科研试验室、档案馆、民航机场等场所，指纹门禁系统可以提供高效、智能、便捷的授权控制。

因为指纹具有携带便利、人人各异、终生不变的特点，因此利用指纹识别作为身份认证的手段，与传统的钥匙、密码相比，大大提高了平安性与可信性。

该系统基于9芯片Samsung S3C2440AL，以Veridicom公司指纹采集芯片FPS200作为硬件平台，以为软件平台。

在该讨论领域中，基于PC 平台的识别系统向来是讨论的重点，本文实现的基于ARM平台的系统具有轻巧，易安装，成本低的优点，具有良好的进展前景。

1 系统硬件设计
S3C2440AL主频为400 MHz，最高为533 MHz；FPS200指纹由256×300个传感阵列组成，其辨别率高达500 dpi，工作范围为3．3～5 V，传感器内部有8位，并具有2组采样保持。

囫囵系统的框图1所示。

2 操作系统
因为嵌入式Linux具有内核小、效率高、开放源码、平台工具多等优点，该系统采纳嵌入式Linux作为操作系统平台。

构建该平台的主要步骤如：
(1)通过JTAG下载U-boot；
(2)配置Linux Kernel并通过串口下载；
(3)开发FPS200驱动并举行动态加载。

3 指纹识别的算法流程
指纹识别系统按识别过程中的主要功能，可划分为指纹图像采集算法、图像预处理算法、特征提取算法、特征匹配算法。

(1)指纹图像采集算法流程2所示。

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基于ARM平台的门禁设计方案门禁系统在现代社会中广泛应用，用于保护建筑物、公司、商店等场所的安全。

而基于ARM平台的门禁设计方案可以将传统的门禁系统与智能化技术相结合，提高系统的安全性和便利性。

在硬件设备方面，门禁系统主要包括门禁控制器、读卡器和电锁等组件。

门禁控制器是门禁系统的核心部件，负责控制门禁设备的工作。

基于ARM平台的门禁控制器具有处理能力强、稳定性好和功耗低的特点。

读卡器用于读取用户的身份信息和权限，可以采用RFID、指纹识别、人脸识别等技术。

电锁用于控制门的开关，可以通过电磁和电子方式实现。

此外，门禁系统还可以加入其他组件如摄像头、报警器等，以提高系统的安全性。

在软件系统方面，门禁系统需要借助ARM平台的操作系统进行管理和控制。

通过软件系统可以实现对门禁设备的配置、权限管理、报警处理等功能。

门禁系统可以与其他智能设备如监控系统、报警系统等进行联动，实现全方位的安全防护。

同时，门禁系统还可以与网络相连，实现远程监控和管理。

通过手机APP或网页端，用户可以实时查看门禁记录、设置权限、开关门禁，方便快捷。

1.处理能力强：ARM处理器具有高性能和较低的功耗，能够满足门禁系统对处理能力的需求。

同时，ARM平台可以通过升级处理器等方式提供更高的性能。

2.稳定可靠：ARM处理器拥有较好的稳定性和可靠性，能够长时间稳定工作。

门禁系统对稳定性要求较高，ARM平台能够满足这一需求。

3.低功耗：门禁设备通常需要长时间运行，对功耗要求较低。

ARM处理器采用先进的制程工艺和功效优化技术，能够提供较低的能耗。

4.灵活可扩展：基于ARM平台的门禁系统可以灵活地配置和扩展。

用户可以根据具体需求选择适合的硬件组件和软件系统，实现定制化的门禁方案。

5.可远程管理：基于ARM平台的门禁系统可以通过网络实现远程管理。

用户无需现场操作，即可实现监控、配置、权限管理等功能，提高了管理效率。

总之，基于ARM平台的门禁设计方案能够提供安全可靠的门禁系统，实现对建筑物、公司、商店等场所的安全管理。

摘要门禁系统作为安防系统中的一个重要部分，随着人们的生活水平和工作的质量的提升，其技术要求也得到了相应的提升。

同时在楼宇自动化中门禁系统也得了很多的重视。

它以计算机技术为主体，涉及了电子、机械、光学、通讯技术、生物技术等多种技术用来有效的对出入口进行控制，并且限制出入人员的权限。

计算机系统通过门禁锁实现对出入口的控制，而最多只需要一个人在中心监控室实现有必要的人为控制。

本课题就是以ARM为主控制器，将嵌入式技术和射频识别技术应用到门禁系统中，利用嵌入式系统丰富的控制器资源、对实时多任务有很强的支持能力、可扩展的处理器结构方便以后功能的完善，同时射频技术来检测IC卡，通行的人用IC卡来获得进入的权限。

关键字：门禁系统，嵌入式技术，身份识别技术ABSTRACTAccess control system as an important part of the security system, with the enhancement of people's living standards and the quality of work, technical require ments has also been a corresponding increase. Access control systems in building automation also got a lot of attention. Computer technology as the main body involved in the electronic, mechanical, optical, communications technology, biotechnology and other technologies used to control the import and export, and to limit access permissions. Computer system to control the import and export through access control lock up only one person in a central control room to achieve the necessary human control. The sub ject is the controller, ARM-based embedded technology and radio frequency identifi cation technology to the access control system, embedded system controller, a strong ability to support real-time multi-tasking, scalable processors structure to facilitate future improve the function of the radio frequency technology to detect IC card, IC card access to get permission to enter.Key words :Access control system ，embedded technology ，ID technology目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1 课题背景和意义 (1)1.2 门禁系统的发展和国内外现状 (1)1.3论文研究的内容和工作 (2)第二章门禁系统技术的介绍 (4)2.1 RFID射频识别技术的介绍 (4)2.2基于ARM平台的嵌入式系统的介绍 (5)2.2.1 ARM技术的介绍 (5)2.2.2 嵌入式系统概述 (6)第三章总体设计和软硬件平台的选择 (9)3.1系统总体设计 (9)3.2硬件平台的选择 (9)3.2.1 S3c6410芯片介绍 (9)3.2.2 MF RC500射频读写芯片 (11)3.3软件平台的选择 (13)3.3.1 选择Linux操作系统的理由 (14)3.3.2 bootloader的选择 (15)3.3.3 文件系统的选择 (16)第四章系统详细设计与实施 (18)4.1 嵌入式Linux开发环境的搭建 (18)4.2 主机开发环境的搭建和系统的移植 (18)4.2.1 搭建主机的开发环境 (18)4.2.2 U-boot的编译 (18)4.2.3 内核的定制 (19)4.2.4 文件系统的制作 (22)第五章应用软件的设计 (24)5.1 软件设计的总体思路 (24)5.2 通过协议编写程序 (26)结论 (28)参考文献 (29)附录 (30)致谢 (60)第一章绪论1.1 课题背景和意义在科技、社会经济飞速发展的当今，城市的面貌发生了极大的变化，林立的大厦、众多成片小区的出现的同时也产生了不少的安全隐患，不法分子利用高科技手段犯罪的行为也逐渐多了起来，怎么让人们利用现代科技手段为自己的人身财产安全保驾护航，同时有效的阻止犯罪行为呢？传统的门锁和防盗门已经不能满足人们的需求了。