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摘要：讨论了一种具有普遍运用前景的指纹IC卡电子门禁系统，引见了其设计方案、系统的总线结构以及单片机控制局部的软、硬件完成。该系统将成熟的指纹生物识别技术和IC卡技术严密结合在一同，很好地处置了门禁系统中的身份认证效果和纸质门票带来的方便，具有很强的灵敏性、牢靠性和平安性，十分适宜于大型景区等公共场所的门禁管理。 关键词：指纹门禁，智能卡，指纹识别，单片机
关于一票制而需屡次进入的地铁、旅游胜地入口等场所，传统的纸质售票方式曾经越来越不适用于各部门管理的要求，停止计算机电子门票管理是社会开展的大势所趋。其中入口处的身份认证是门禁管理的中心任务。在现行的许多计算机系统中，用户的身份认证大都运用"用户ID+密码"的方法。实践上，这种方法隐含着密码易遗忘、可传递、易被他人窃盗用等平安效果，同时在入口处需求密码输入不适宜人流量较大的公共场所，因此在电子门禁中需求一种更为便捷牢靠的身份认证方案。针关于上述效果，本文讨论了一种已研制成功的基于成熟的指纹生物识别技术和IC卡技术的电子门禁系统，它具有"人卡合一"的功用，方便牢靠地停止入口身份认证，十分便于部门管理。
1 门禁系统总体方案
1.1"人卡合一"的设计思绪
生物识别技术是一种依据人类的生理特征(指纹、声响、面孔、虹膜等)来停止团体身份认证的辩识技术。近年来，随着信息产业的开展，生物识别技术在国际外失掉了越来越普遍的研讨和运用。其中指纹自动识别技术是当今开展最成熟的一种生物识别技术，指纹作为人体生物识别的一种方式，它具有以下几个清楚的优点：(1)确定性：每个指纹在人六个月的时分构成，以后终身不会改动，即使被划伤、烧伤，只需不伤及真皮，都不会改动他的指纹外形。(2)独一性：两个完全一样的指纹出现的概率十分小，不超越600亿分之一。(3)取样复杂：只需一个电容或光学的指纹采集器就可采集指纹图像。存储数据少：指纹识别中运用的模板只是从指纹图片中提取的特征字节，而不是整幅指纹图片，特征字节的大小为300~400B，存储量相对较小。 另一方面，与磁卡相比IC卡作为团体指纹的载体又具有以下几个优点：(1)IC卡片运用寿命较长，普通可重复读写10万次以上。(2)卡片存储容量大，具有足够空间寄存指纹图像的特征数据。(3)加密存储卡具有逻辑加密功用，卡片受密码维护，可以防止合法复制。
门禁系统将卡持有者的指纹加密后存储在智能卡上，并在智能卡的读写机具(或系统上)加装指纹识别系统，当持卡者将卡拔出智能卡读写机具时，读写机具首先将指纹信息读出来并要求用户比对指纹，经过比对卡上的指纹和持卡者自己的指纹就可确定持卡者能否为卡的真正主人。这样便保证了只要真正的卡主人才干运用这张卡。我们将这种加装了指纹识别系统和智能卡读写机具的门闸称为指纹IC卡门闸。将指纹识别技术和智能卡结合起来，是目前门禁系统中最具有前景的身份认证方案。它不但处置了纸质门票的身份认证难题，而且由于完成了"人卡合一的"计算机管理，也为管理者提供了灵敏的门禁方案。
1.2 系统组成
基于上述设计思绪和普通的实践运用要求，普通的指纹IC卡 门禁系统由3个局部组成，其基于单个入口处的总体框图如图1所示.
(1)门禁管理系统 门禁管理子系统完成门票管理和发卡两项功用。其中门票管理软件完成门票记载、查询、统计等管理义务。所谓发卡是指在将卡片发行给用户之前，需求由发卡机构将卡片的运用序列号、密码、允许运用天数等基本信息写入用户IC卡内的这一进程。普通来讲，门禁管理PC 机可以经过两种方式完成数据采集：应用大容量IC卡人工批量采集或经过串口互联构成的低层电子门闸网络实时地完成入口数据采集。关于有多个入口的
门禁系统，如大型的足球体育场、有多个景点的大型自然景区等，需求在不同地点，装置多个这样的子系统。这时系统需求依据地点间距离和用户要求，将各门票管理PC机再组成一个局域网，便于各入口处一致管理和相互间的数据传输。关于大型的体育场，多个入口间距离较近，采用10M 或100M的以太网较为适宜。关于大型的自然景区或地铁，各入口处距离较远且地形复杂，铺设电缆难，采用基于模拟通讯方式的众 网〔PSTN〕，就基本可以满足系统要求。
(2)指纹IC 卡 所谓指纹IC卡，是指记载用户生物指纹特征值和其它信息值的存储IC 卡。在门禁系统中，指纹IC卡就是一张由用户独一持有的电子门票。用户初次运用时，由IC卡门闸提取指纹并和以后时间一同写入卡中，以后卡持有者在每次进入时将该卡拔出读卡机，随后将手指伸到指纹采集窗口，读卡机便会自动将他的指纹和卡上的指纹相比对，比对成功那么启动门闸放行，同时记载进入的卡号、时间等信息。目前市场上有多种型号的IC卡，关于各消费厂家的产品，特点也不尽相反。例如美国ATMEL公司消费的AT88C102 加密存储卡，该卡具有1kB 的加密EEPROM 、2B密码、4 次密码比拟时机、10万次读写循环才干，完全可满足门禁系统的需求。
(3)IC卡 电子门闸指纹 IC卡电子门闸是本文引见的重点，它由指纹采集验证模块、IC卡读写器、单片机控制系统、电动门闸4 个局部组成。其中前3个局部无机地溶于门闸的箱体之中，共同构成一个独立的身份验证和出、入控制终端。它可独立于上位计算机完成卡片第一次运用时用户指纹提取、写入和再次运用时的身份验证以及逻辑判别等几项基本操作。
1.3 IC卡电子门闸
IC卡电子门闸是指纹门禁系统的中心，在讨论了门禁系统设计思绪和系统组成后，以下将对指纹IC卡门闸各子模块的组成和功用作进一步的引见。
运钞箱(1)指纹采集校验模块 数字指纹采集校验模块包括一个35mm ×35mm光电感应式传感器板(即采集窗口OpticalUnit)、一个32位 CPU、静态随机存储器(DRAM)、闪存(Flash Memory)，可编程逻辑器件(PLD)等部件组成，其结构框图如图2所示。它是一个基于第三方产品的独立子系统(例如美国ATMEL-Grenoble division 公司的FCD4A14系列指纹传感器等)。指纹采集校验模块可提供一个RS-232接口与单片机停止联络，在微处置器控制系统的参与下完成以下两个功用。首先，能采集完整的数字指纹图像，并从中提取特征生物代码，传输给单片机系统。其次可以自动停止指纹鉴定：提取指纹采集图像特征，并将该数
61850 mms
字指纹特征生物代码信息存储在Flash中 ，再与预存在IC卡中的该用户特征生物代码信息自动停止比拟；可以将指纹校验的结果按占一定的传输规程传递给单片机系统。
(2)电动式IC卡读写器 IC卡读写器是门闸系统直接与智能卡接触的机电装置，它内含接口电路。CPU经过操作时序可以完成读写器卡片内数据的读取、写入等基本操作。它是CPU对智能卡停止读/写操作的桥梁。为了使系统愈加方便快捷，我们采用了电动式入出卡控制结构。
(3)电动门闸 这里运用的是三辊电动门闸，它是门禁系统的执行机构，经过单片机控制其开、关。
(4)单片机控制系统 单片机控制系统是指纹IC卡门闸系统运转的中心，它担任协调系统各项任务，完成IC卡读写，指纹采集和验证命令发送，门闸执行机构控制，依据用户要求完成各种门闸控制逻辑，同时采用128× 64点阵型LCD(英文4 行×16字 ，中文4行 ×8字)显示以后形状，依据面板输入停止运转形式切换等任务。
2 系统硬、软件设计及功用目的干油分配器
2.1 单片机控制系统硬件框图
在指纹门闸系统中，单片机控制系统硬件设计是系统研发的一个难点。它包括IC卡接口、辊轴控制、指纹仪接口、系统LCD显示和中心存储器扩展接口以及系统电源等几局部电路组成。其总体详细设计框图如图3所示。微处置器与中心芯片采用I2C 串行总线技术：即应用AT89051的 二根I/O口线模拟I2C 串行总线时序，再采用I2C接 口器件停止I/O口扩展。这样一来，虽然加大了软件编程的难度，但是却大大减化了硬件电路设计，提高了系统的动
摇性和牢靠性，同时还降低了硬件本钱。另外一方面，为增强系统对继电器电弧和电磁抗搅扰才干，各个任务局部采用独自的电源供电，各个信号地之间不直接衔接，用光耦隔离。电路设计中也多处采用去耦电容和选用优质电源，降低了交流回路的工频搅扰。
2.2 系统软件流程
电插头图4是主顺序流程图，系统上电复位初始化时，读取系统EEPROM中的各项参数，然后定时检测能否有卡拔出，并不时刷新系统显示。当有卡拔出时，完成IC卡检测、指纹采集校验、门闸电机控制、入门逻辑检验等基本功用。
2.3 系统功用
关于本文所述的IC卡指纹门禁系统，识别功用目的是系统的关键。经过临时运用和屡次测试，各项目的如下。识别时间：<2s ；允许旋转角度：±45°；特征字节大小：400； FRR(拒真率):<0.1%；FAR(认假率):<0.001%。任务温度：-5℃~40℃ ；任务湿度：RH 90%；可见系统反映速度快，识别效果良好且运转功用动摇。
3 小结
随着我国信息产业技术的快速开展，生物识别技术和IC卡技术区分在各自范围取得了普遍的运用。在此基础上，本文将两者结合在一同提出了"人卡合一"的指纹IC卡技术思绪并讨论了一种指纹IC卡电子门禁系统，讨论了门禁系统的总体设计及门闸系统的单片机控制的软、硬件完成。该系统将成熟的指纹生物识别技术和IC卡技术严密结合在一同，很好地处置了门闸系统中的身份认证效果，具有牢靠性强、平安性初等特点。目前该系统已现场实时运转，取得了良好的运转效果。
电子管功放机An Intelligent Card Entrance Guard System Based on Fingerprint洗洁精技术
【Abstract】An intelligent card entrance guard system based on fingerprint identification is proposed in this paper. The total idea designed for this system is described firstly, and then the implementation of hardware and software of SCM in this system are discussed. The identification and other problems in the previous paper tickets systems can be solved very well bu using the combination of fingerprint identification and intelligent card technologies.
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