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基于STM32的智能门禁系统

article 2024/10/1 21:06:12

1. 引言

智能门禁系统在现代安防中占据重要地位，通常用于控制进入和离开特定区域的权限。通过基于STM32微控制器的智能门禁系统，可以利用RFID识别技术对人员身份进行认证，结合显示和报警功能，确保进入人员的合法性，并在未经授权的访问尝试时触发报警。

2. 项目背景

传统的门禁系统依赖于钥匙或密码，存在丢失或忘记的风险。智能门禁系统通过RFID（射频识别）技术，可以对进出人员进行身份验证，并提供便捷和安全的门禁管理。该系统可以应用于家庭、办公楼、实验室等多个场景中，确保安全性并提高便利性。

3. 环境准备

硬件准备

STM32开发板：STM32F103或类似微控制器
RC522 RFID读卡器：用于读取RFID卡信息
RFID卡或标签：用于识别人员身份
舵机或电磁锁：用于控制门锁的开关
OLED显示屏：用于显示门禁状态信息
蜂鸣器：用于未经授权时发出报警
LED灯：用于指示访问状态（如绿色表示授权访问，红色表示拒绝访问）
面包板及连接线：用于硬件连接
电源或电池：为系统供电

软件安装与配置

Keil uVision：用于编写和编译代码。
STM32CubeMX：用于配置STM32的引脚和外设。
ST-Link Utility：用于将代码下载到STM32开发板中。

步骤：

下载并安装Keil uVision。
下载并安装STM32CubeMX。
使用ST-Link Utility来烧录代码到STM32。

4. 系统设计

系统架构

智能门禁系统主要由以下模块组成：

身份识别模块：通过RC522 RFID读卡器读取用户的RFID卡信息，并与预存的授权卡进行匹配。
门禁控制模块：根据身份验证结果控制门锁的开关（通过舵机或电磁锁实现）。
显示与报警模块：通过OLED显示屏显示门禁状态（授权或拒绝访问），并通过蜂鸣器在拒绝访问时发出报警提示。
状态指示模块：通过LED指示授权状态，绿色表示授权访问，红色表示拒绝。

关键技术

RFID数据采集与验证：STM32通过SPI与RC522 RFID读卡器通信，读取卡片数据，并与预设的合法卡号进行匹配。
门禁控制：根据身份验证结果，通过舵机或电磁锁控制门的开关。
报警与状态显示：当检测到未经授权的访问时，触发蜂鸣器报警并在OLED显示屏上提示，同时通过LED灯指示授权状态。

5. 代码示例

RFID数据采集与处理

#include "rc522.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"

// 已授权的RFID卡号
uint8_t authorized_card[5] = {0x12, 0x34, 0x56, 0x78, 0x90};

// 初始化RC522 RFID模块
void RFID_Init(void) {
    RC522_Init();
}

// 读取RFID卡号
uint8_t Read_RFID_Card(void) {
    uint8_t card_id[5];
    
    if (RC522_Check(card_id) == MI_OK) {
        if (RC522_Compare(card_id, authorized_card) == MI_OK) {
            return 1;  // 授权通过
        }
    }
    return 0;  // 未授权
}

门禁控制实现

// 初始化舵机或电磁锁
void Door_Lock_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    // 配置舵机或电磁锁引脚
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;  // 舵机或电磁锁接入PA1
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

// 控制门锁开关
void Control_Door_Lock(uint8_t access_granted) {
    if (access_granted) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);  // 开锁
        HAL_Delay(5000);  // 门保持5秒开锁状态
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);  // 关锁
    }
}

显示与报警功能

// OLED显示门禁状态
void Display_Status(uint8_t access_granted) {
    if (access_granted) {
        OLED_DisplayString("Access Granted");
    } else {
        OLED_DisplayString("Access Denied");
    }
}

// 初始化蜂鸣器和LED
void Alarm_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

    // 配置蜂鸣器和LED引脚
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;  // LED和蜂鸣器引脚
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}

// 访问状态指示和报警
void Access_Alarm(uint8_t access_granted) {
    if (access_granted) {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);  // 绿灯亮表示授权访问
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);  // 关闭蜂鸣器
    } else {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET);  // 关闭绿灯
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);  // 蜂鸣器报警，红灯亮
    }
}

// 主循环
int main(void) {
    HAL_Init();
    RFID_Init();
    Door_Lock_Init();
    Alarm_Init();
    
    while (1) {
        uint8_t access_granted = Read_RFID_Card();  // 读取RFID卡并验证

        // 显示状态并控制门锁
        Display_Status(access_granted);
        Control_Door_Lock(access_granted);

        // 控制报警与LED指示灯
        Access_Alarm(access_granted);
        
        HAL_Delay(2000);  // 延迟2秒后继续检测
    }
}