1控制方案及控制电路设计
该系统以STC89C52单片机主控核心。系统硬件由指示灯电路、指纹识别模块、键盘接口电路、步进电机控制驱动电路等构成。单片机的P2并行口控制步进电机的运行，从而控制门锁的打开或关闭。LCD1602显示和键盘使人机交互更容易。当宾客（客户）来访，可以联系管理人员，手机远程解锁。
2主控制电路设计
2.1键盘电路设计
键盘电路采用矩阵键盘：标有0—9数字的开关：表示输入相对应的0—9的数字。这十个数字按键负责密码输入，以及消毒定时。K4：删除输入的数组中的一位末位数字；K12：确认输入，表明用户输入完成，可以进行密码对比或定时开始的功能；K13：采用了取反指令可以开启或关闭紫外线灯光；K14：（开启/关闭）指纹解锁模式；K15：（开启/关闭）消毒定时模式；K16：一键锁门，无需密码。
2.2LCD1602显示电路
LCD1602液晶显示器是广泛使用的一种字符型液晶显示模块。它体积小、重量轻、功耗低，主要负责完成显示字符、数字的功能，提示用户相应的工作流程及已输入密码的显示。使人机交互更加容易。初始化后，第1行显示“input”，代表用户可以输入密是为了更好的将系统的工作状态信息传递给用户，便于用户对与各种情况的临时处理。对于不同的模块添加了相应的指示灯，也可以实时显示各模块的工作状态，方便了该产品的后期维修。其中，LEDR亮起代表门锁关闭，LEDG亮起代表门锁打开，LEDB亮起代表紫外线消毒灯已开启。
3系统软件设计
考虑到紫外线对人体有害，当检测到门锁打开后系统自动判定屋内有人，强制关闭紫外线消毒灯。初始化所有硬件，保证后续程序有序进行。系统初始默认按键输入模式，当输入密码正确时步进电机旋转270°控制门锁打开。当密码输入错误后，系统间隔1s自动返回密码输入界面。当输入三次全部错误时，蜂鸣器发出警报。按下K14键紫外线灯开启，当需要开启定时模式时只需要按下K15键，配合数字键盘完成定时。当门锁开启时，系统默认有人进入房间，为防止紫外线灯伤害人体，系统强制关闭紫外线灯。
本设计基于STC89C52单片机进行设计，操作简单，成本低廉。使用指纹模块AS608来实现指纹识别，实现一秒开锁。辅助的硬件按键，可以准确的发送录入及识别信号，合理的紫外线灯控制用以每日的病毒消杀。该设计应用场所多，如银行，政府部门，以及酒店，学校宿舍，居民小区，别墅，宾馆。
本设计的创新点：使紫外线消毒灯可管理，实现了无人快速杀菌消毒，把人从繁重的体力劳动解放出来，极大地提高消毒的效率。远程解锁功能通过ESP-8266WiFi模块连接路由器网络和云平台配合实现，接入智能家居系统。无论你身处何地都可以帮助需要的人开锁。
3.1人脸检测模块
下位机中的人脸检测模块，主要是利用Haar特征及AdaBoost分类器实现人脸检测，并在捕获摄像头中是否存在人脸作为进入休眠模式的依据。Haar特征由白黑色两种矩形不同组合形成的边缘特征、线性特征、中心特征三种特征模板组成，这些特征模板能够描述人脸相关特征，使用积分图能够快速提取出目标图片中的所有Haar特征。AdaBoost是由强分类器级联而成的分类器，通过对图片中的Haar特征分类，判断图片中是否存在人脸，并根据积分图获得图片中人脸的位置信息。
3.2通讯模块
通讯模块主要用于下位机与上位机之间的数据传输，发送端首先会向接收端发送一组包含机器编号、数据类型、数据大小三种信息的数据，接收端在验证完这组数据且当前情况下可以接收数据时会向发送端发送确认信息。然后，发送端收到接收端的确认信息后便会将本次要发送的信息分批发送给接收端，最终接收端收到所有的信息并检验无误后会向发送端发送接收完毕通知，则本次通讯结束。
3.3门锁控制模块
当下位机接收到开锁信号时，门锁控制模块会发送电脉冲给控制门锁的继电器使其控制电磁锁开门，在门锁打开S秒后自动发动关锁信号从而关闭门锁。
3.4休眠模块
考虑到门禁系统在一天中有大部分时间处于闲暇时间，出于降低功耗、减少设备磨损的考虑与需求，设置了休眠模块来实现系统的休眠模式。当系统在进入休眠模式后首先会休眠一段时间，然后会苏醒并用摄像头捕捉m帧图片，如果图片中检测出人脸则跳出休眠进入正常的工作模式；如果这m帧人脸中未检测出人脸，则下位机会通知服务器已该台下位机已“苏醒”。若这段时间内上位机有开门指令则下位机将会接收到上位机所发送的开门指令，然后下位机将控制门锁开门，并在之后继续休眠。
3.5人脸识别模块
上位机在接受到人脸数据之后，先会提取能够很好地描述图像的局部纹理的MLBP特征，与LBP特征相比，MLBP特征使得图形更清晰，更立体、边缘轮廓更分明，从而更能突出图片中的细节特征，并且减小图片噪声所带来的影响，特征提取完毕后，输入到训练完毕的SVM模型中进行分类，完成人脸识别。
4系统调试及分析
4.1系统调试
系统初始化。在系统开机后，触摸屏处于沉睡模式，减少能耗。通过触摸TFT液晶显示屏唤醒显示屏。
人脸识别。进行人脸识别检测身份时，HLKKT210模块显示屏显示人脸识别状态，若超时或是人脸库中没有当前采集人脸的生物特征，则退出人脸识别模式。
指纹识别。进行指纹识别检测身份时，未录入的手指放在指纹传感器上，TFT液晶显示屏会显示未搜索到指纹。
磁卡识别。当使用RFID磁卡进行身份识别时，如果未检测到磁卡或者磁卡信息与库中不匹配，就无法开启门禁。
密码识别。当使用密码进行身份识别时，如果密码错误，就无法开启门禁，显示“密码错误，请重新输入”。
管理员模式。进入管理员模式后，用户可以通过输入管理员密码获取最高权限，对密码、指纹、人脸以及磁卡的设置进行修改。
4.2结果分析
经过上述调试和大量数据比对，本设计能够实现人脸识别、RFID识别、指纹识别以及密码识别等功能，满足设计所需求的功能。同时，在管理员模式下，可以对指纹、密码、RFID以及人脸等数据进行修改、增加和删除。
结语
本设计采用模块化设计思想，先后完成了人脸识别模块、通讯模块、门锁控制模块、休眠模块、人脸检测模块等电路设计。整个装置较好地实现了设计要求，能够实现人脸识别、磁卡识别、指纹识别以及密码识别等门禁解锁功能，识别精度高。特别是人脸识别具有活检功能，视频和照片无法替代人脸检测。未来可以通过试验和分析不断优化系统。整个系统可以满足设计需求，功能强，系统运行可靠。
参考文献
[1]王灿田。基于人脸识别的嵌入式在线网页门禁控制系统[J].电视技术，2020（5）。
[2]阮有兵。基于人脸识别的智慧小区门禁系统[J].电视技术，2019（01）：95
