An Intelligent Card Entrance Guard System Based on Fingerprint

Fingerprint minutiae refers by comparing different fingerprints for many disciplines fingerprint identification technology involves image processing, pattern recognition, computer vision, mathematical morphology, wavelet analysis. Since each persons fingerprint, is between the fingers of the same person, there was a marked difference between a fingerprint, so fingerprints can be used for identification. Because each stamped orientation is not exactly the same, it will bring a different focus in different degrees of deformation, and there are a lot of fuzzy fingerprint, how to extract features correctly and achieve the correct match is the key fingerprint recognition technology. Fingerprint, the English name for the fingerprint, two fingerprints will often have the same general features, but their minutiae, but they can not be identical. Fingerprint is not continuous, smooth straight, but often interrupted, fork or turning. These breakpoints, bifurcation and inflection points is called 'feature points.' Feature points provide a unique fingerprint of confirmation, the most typical is the end point and the bifurcation point, but also includes points of disagreement, isolated points, a point and short grain, etc. Parameters include the feature point direction (the direction of a certain node can move), the curvature (lines described direction change velocity), position (location nodes by x / y coordinates described, can be absolute, relative to the triangle may be points or feature points).

With the popularization of computers, computer-aided management capabilities of enterprises in the transformation from the unity of the complex. Computer unity of management of the information communication among departments does not, cause a lot of redundancy and diversity of information, business decision-makers are not appropriate and accurate information, and individual management computer also does not continue to increase the depth of management. The internal affairs of enterprisesrsquo; management is also important. Such as internal staff access, employee attendance management, canteenrsquo;s management, International telephone management and so stay in a junior level, so not only increase the administrative workload and difficult to manage, and improve the comprehensive management of costs, so some loopholes in the management increasingly increased. Enterprises using internal Intelligent access systems, enterprises and institutions to become a good way to scientific and standardized management; through a multi-purpose card system to achieve internal staff Canteen, parking management, security patrol, and the use of funds settlement other integrated applications to strengthen the human, financial, orderly and effective monitoring and management of logistics, improve the utilization of limited resources sharing. Our management company for the enterprises in the actual situation, based on the needs of enterprises and the development of applications, systems integration for multi-target environment for a multi-purpose cards will also be responsible for work documents, internal spending money, access traffic, etc. the functions of enterprises and card management system. And this based on fingerprint recognition IC card access control system combines the advantages of a good fingerprint and IC card access control system, the following is the introduction of such a system.

【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.

【Key words】Fingerprint entrance guard, Intelligent card, fingerprint identification, .Single chip microcomputer(SCM)

Common access control system has password access system, IC card access control systems, fingerprint recognition access control systems. Password access control system for security and convenience weak poor already face elimination, fingerprint recognition access control system safety, but because of high cost but have not been widely accepted by the market. Now popular and versatile or IC card access control system. IC card because of its high security, convenience and cost-effective access control system into the mainstream, but the market access system must configure the IC card can be used, if for various reasons lost or IC card is not enough, will again contact the manufacturer to buy, not only inconvenient but also expensive. Environmentally friendly IC card access control system described in this article using China Telecoms IC telephone card as access control IC card, not only low cost, but also can buy everywhere, a good solution to the high cost and difficult to purchase IC card issues.

Access control, access control, also known as the control system. Is a manager out of the digital management system with the advent of intelligent, digital information society, 'card' has gradually penetrated into all aspects of peoples lives, it is a step to adapt to the card, the card canrsquo;t be separated gradually, It is no exaggeration to say that mankind will move toward the 'card' of the world. Card is an important means to achieve intelligent management and automation management. In case of need to control personnel access to sites, such as the flow of people staged a laboratory, hotel rooms, with special needs and so on security department, if you use the card to open the door, instead of the traditional pass and key, can make the management of automation, intelligent. Not only it is easy to use, managers also convenient, and the work efficiency and safety can be greatly improved.

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

一种基于指纹识别的IC卡门禁系统

指纹识别即指通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别指纹识别技术涉及图像处理、模式识别、计算机视觉、数学形态学、小波分析等众多学科。由于每个人的指纹不同，就是同一人的十指之间，指纹也有明显区别，因此指纹可用于身份鉴定。由于每次捺印的方位不完全一样，着力点不同会带来不同程度的变形，又存在大量模糊指纹，如何正确提取特征和实现正确匹配，是指纹识别技术的关键。指纹，英文名称为fingerprint，两枚指纹经常会具有相同的总体特征，但它们的细节特征，却不可能完全相同。指纹纹路并不是连续的、平滑笔直的，而是经常出现中断、分叉或转折。这些断点、分叉点和转折点就称为'特征点'。特征点提供了指纹唯一性的确认信息，其中最典型的是终结点和分叉点，其他还包括分歧点、孤立点、环点、短纹等。特征点的参数包括方向（节点可以朝着一定的方向）、曲率（描述纹路方向改变的速度）、位置（节点的位置通过x/y坐标来描述，可以是绝对的，也可以是相对于三角点或特征点的）。

随着计算机的普及化，企事业中计算机辅助管理功能也由单一性向复合性转化。微机单一性的管理使各部门间信息沟通不了，造成信息的大量冗余和差异，企业决策层得不到相应的准确信息，并且微机的单项管理水平也无法继续向纵深化管理提高。企事业内部的事务性管理也尤为重要。如员工内部通行，员工的考勤管理，食堂的售饭管理，

内部电话管理等都停留在一种初级水平，这样不仅加大了管理工作量和管理难度，并且提高了综合管理费用，使管理上的某些漏洞愈发加大。企事业单位内部的智能化门禁系统的运用，成为各企事业单位走向科学化、规范化管理的良好途径；通过一卡多用系统实现内部员工售饭、停车场管理、保安巡更、和经费使用结算等综合应用，加强对人、财、物流的有序及有效监控管理，提高有限资源的共享利用率。我们公司针对企事业单位在管理中的实际情况，基于企事业各种应用需求而开发的，面向多目标的系统集成环境，以一张多功能卡同时担负工作证件、内部消费货币、门禁通行等各项职能的企事业一卡通管理系统。而这种基于指纹识别的IC卡门禁系统很好的融合了指纹识别和IC卡门禁系统的优点，下面就是这种系统的介绍。

本文讨论了一种具有广泛应用前景的指纹IC卡电子门禁系统，介绍了其设计方案、系统的总线结构以及单片机控制部分的软、硬件实现。该系统将成熟的指纹生物识别技术和IC卡技术紧密结合在一起，很好地解决了门禁系统中的身份认证问题和纸质门票带来的不便，具有很强的灵活性、可靠性和安全性，非常适合于大型风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

常见的门禁系统有密码门禁系统，IC卡门禁系统，指纹识别门禁系统等。密码门禁系统由于安全性弱和便捷性差已经面临淘汰，指纹识别门禁系统安全性高,但由于成本高等问题而没有得到广泛的市场认同。现在流行和通用的还是IC卡门禁系统。IC卡由于其较高的安全性、便捷性和性价比成为门禁系统的主流，但市面上的门禁系统都要配置相应的IC卡才能使用，如果由于遗失或各种原因导致没有足够的IC卡，便要再联系厂商购买，不但带来不便，而且价格昂贵。本文介绍的环保型IC卡门禁系统使用的是中国电信公司的IC电话卡作为门禁的IC卡，不但成本低，而且到处都能买到，很好的解决了IC卡成本高和难购买的问题.

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随着智能化、数字化信息社会的到来，“卡”已逐渐深入到了人们生活的方方面面，人们正在一步步地适应着卡，也渐渐地离不开卡，毫不夸张地说，人类将走向“卡”的世界。卡是实现智能化管理和自动化管理工作的一种重要手段。在需要控制人员出入情况的场所，比如人员阶段性流动的实验室，宾馆的客房，有特殊需求的保密部门等等，如果使用卡开启门，代替传统的出入证和钥匙，就能使管理工作实现自动化、智能化。不但用者方便，管理者也方便，而且工作效率和安全性都可以大大地提高。下面介绍的环保型IC卡门禁系统就是一个安全、可靠的电子门锁系统。使用该系统，可以方便地管理和控制应用场所的人员进出情况，验明出入人员的身份和出入权限。在IC卡应用日益广泛的今天，IC卡门禁系统以其门禁管理的安全、可靠、高效、灵活、方便，已逐步取代其他现有各类门锁，成为目前门禁系统的主流方式。

对于一票制而需多次进入的地铁、旅游胜地入口等场合，传统的纸质售票方式已经越来越不适用于各部门管理的要求，进行计算机电子门票管理是社会发展的大势所趋。其中入口处的身份认证是门禁管理的核心工作。在现行的许多计算机系统中，用户的身份认证大都使用'用户ID 密码'的方法。实际上，这种方法隐含着密码易遗忘、可传递、易被别人窃盗用等安全问题，同时在入口处需要密码输入不适合人流量较大的公共场所，因此在电子门禁中需要一种更为便捷可靠的身份认证方案。针对于上述问题，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'的功能，方便可靠地进行入口身份认证，十分便于部门管理。

1 门禁系统总体方案

1.1'人卡合一'的设计思路

IC卡门禁系统的硬件主要由微处理器、IC卡识别模块、液晶显示模块、键盘、实时时钟/日历芯片、电控锁和电源等组成。微处理器作为系统的上位机，控制整个系统。IC卡识别模块主要完成IC卡特征的采集、比对、存储、删除等功能。液晶显示模块用于显示开门记录、实时时钟和操作提示等信息，和键盘一起组成人机界面。按系统功能，软件主要由IC卡处理模块、液晶显示模块、实时时钟模块和键盘扫描模块等组成。IC卡处理模块主要负责微处理器与IC卡识别模块之间命令和返回代码的信息处理；液晶显示模块根据液晶显示模块的时序，编写驱动程序，以实现显示汉字、字符的目的；实时时钟模块根据时钟芯片的时序，编写通讯程序．实现对时钟芯片的读写操作；键盘扫描模块就是根据键盘的设计原理编写键盘程序来识别有无按键动作和按下键的键号。按操作流程，软件主要由IC卡开门程序、IC卡管理程序、密码管理程序和系统设置程序四部分组成。其中IC卡管理、密码管理和系统设置三部分只有管理员才有此权限。IC卡管理程序由登记IC卡模板程序、删除IC卡模板程序、清空IC卡模板程序和浏览开门记录程序四部分组成；密码管理程序由密码修改程序和密码开门程序两部分组成；系统设置程序由时间设置程序和日期设置程序两部分组成。

生物识别技术是一种根据人类的生理特征(指纹、声音、脸孔、虹膜等)来进行个人身份认证的辩识技术。近年来，随着信息产业的发展，生物识别技术在国内外得到了越来越广泛的研究和应用。其中指纹自动识别技术是当今发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，它具有以下几个显著的优点：(1)确定性：每个指纹在人六个月的时候形成，以后终身不会改变，即使被划伤、烧伤，只要不伤及真皮，都不会改变他的指纹形状。(2)唯一性：两个完全一样的指纹出现的概率非常小，不超过600亿分之一。(3)取样简单：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：指纹识别中使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。（4）实用性：IC卡门禁系统的功能应符合实际需要, 不能华而不实。如果片面追求系统的超前性, 势必造成投资过大,离实际需要偏离太远。因此, IC卡门禁系统系统的实用性是首先应遵循的第一原则。同时，系统的前端产品和系统软件均有良好的可学习性和可操作性。特别是可操作性（便捷性）,使具备电脑初级操作水平的管理人员，通过简单的培训就能掌握系统的操作要领，达到能完成值班任务的操作水平。（5）稳定性：IC卡门禁系统是一项不间断长期工作的系统，并且和我们的正常生活和工作息息相关，所以系统的稳定性显得尤为重要。要求该产品系统要有五年以上市场的成功应用经验，拥有相应的客户群和客户服务体系。（6）安全性：IC卡门禁系统中的所有设备及配件在性能安全可靠运转的同时, 还应符合中国或国际有关的安全标准, 并可在非理想环境下有效工作。强大的实时监控功能和联动报警功能，充分保证使用者环境的安全性。（7）可扩展性：IC卡门禁门禁系统的技术不断向前发展, 用户需求也在发生变化, 因此IC卡门禁系统的设计与实施应考虑到将来可扩展的实际需要, 亦即: 可灵活增减或更新各个子系统, 满足不同时期的需要, 保持长时间领先地位, 成为智能建筑的典范。系统设计时，对需要实现的功能进行了合理配置，并且这种配置是可以改变的，甚至在工程完成后，这种配置的改变也是可能的和方便的。系统软件根据开发商符合不同历史时期市场的需求进行相应的升级和完善，并为相应的应用客户进行软件升级。同时，可以扩展为考勤系统、会议签到系统、巡逻管理系统，就餐管理系统等一卡通工程。（8）易维护性：IC卡门禁系统在运行过程中的维护应尽量做到简单易行。系统的运转真正做到开电即可工作, 插上就能运行的程度。而且维护过程中无需使用过多专用的维护工具。从计算机的配置到系统的配置，前端设备的配置都充分仔细地考虑了系统可靠性。并实施了相应的认证。我们在做到系统故障率最低的同时，也考虑到即使因为意想不到的原因而发生问题时，保证数据的方便保存和快速恢复，并且保证紧急时能迅速地打开通道。整个系统的维护是在线式的，不会因为部分设备的维护，而停止所有设备的正常运作。(9)先进性：在保证稳定性实用性和便捷性的前提下，门禁产品应该具备一定的先进性，以保证在今后的数年内不会被淘汰，并且可以满足门禁使用中的要求和需求。

另一方面，与磁卡相比IC卡作为个人指纹的载体又具有以下几个优点：(1)IC卡片使用寿命较长，一般可反复读写10万次以上。(2)卡片存储容量大，具有足够空间存放指纹图像的特征数据。(3)加密存储卡具有逻辑加密功能，卡片受密码保护，可以防止非法复制。

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，当持卡者将卡插入智能卡读写机具时，读写机具首先将指纹信息读出来并要求用户比对指纹，通过比对卡上的指纹和持卡者本人的指纹就可确定持卡者是否为卡的真正主人。这样便保证了只有真正的卡主人才能使用这张卡。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。它不但解决了纸质门票的身份认证难题，而且由于实现了'人卡合一的'计算机管理，也为管理者提供了灵活的门禁方案。

1.2 系统组成

基于上述设计思路和一般的实际应用要求，一般的指纹IC卡 门禁系统由3个部分组成，其基于单个入口处的总体框图如图1所示.

门禁管理PC机

单片机控制系统

IC卡读写器

电动门闸

指纹采集

校验模块

指 纹

指纹IC卡

图1 指纹IC卡门禁框图

(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能。其中门票管理软件实现门票记录、查询、统计等管理任务。所谓发卡是指在将卡片发行给用户之前，需要由发卡机构将卡片的应用序列号、密码、允许使用天数等基本信息写入用户IC卡内的这一过程。一般来讲，门禁管理PC 机可以通过两种方式实现数据采集：利用大容量IC卡人工批量采集或通过串口互联形成的低层电子门闸网络实时地完成入口数据采集。对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风景区等，需要在不同地点，安装多个这样的子系统。这时系统需要根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，便于各入口处统一管理和相互间的数据传输。对于大型的体育场，多个入口间距离较近，采用10M 或100M的以太网较为合适。对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，采用基于模拟通信方式的公众电话网（PSTN，就基本可以满足系统要求。

(2)指纹IC卡,所谓指纹IC卡，是指记录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卡就是一张由用户唯一持有的电子门票。用户首次使用时，由IC卡门闸提取指纹并和当前时间一起写入卡中，以后卡持有者在每次进入时将该卡插入读卡机，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，比对成功则启动门闸放行，同时记录进入的卡号、时间等信息。目前市场上有多种型号的IC卡，对于各生产厂家的产品，特点也不尽相同。例如美国ATMEL公司生产的AT88C102 加密存储卡，该卡具有1kB 的加密EEPROM 、2B密码、4 次密码比较机会、10万次读写循环能力，完全可满足门禁系统的需要。

(3)IC卡电子门闸指纹,IC卡电子门闸是本文介绍的重点，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 个部分组成。其中前3个部分有机地溶于门闸的箱体之中，共同形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使用时用户指纹提取、写入和再次使用时的身份验证以及逻辑判断等几项基本操作。

1.3 IC卡电子门闸

IC卡电子门闸是指纹门禁系统的核心，在讨论了门禁系统设计思路和系统组成后，以下将对指纹IC卡门闸各子模块的组成和功能作进一步的介绍。

(1)指纹采集校验模块。数字指纹采集校验模块包括一个35mm times;35mm光电感应式传感器板(即采集窗口OpticalUnit)、一个32位 CPU、动态随机存储器(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接口与单片机进行联系，在微处理器控制系统的参与下完成以下两个功能。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。其次能够

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[505693]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word