汽車(chē)指紋識別門(mén)鎖軟硬件設計

0 引言
汽車(chē)門(mén)鎖分為機械式和電子式兩類(lèi)。機械式汽車(chē)門(mén)鎖的最大缺陷是安全性不足；電子式汽車(chē)門(mén)鎖的出現使汽車(chē)門(mén)鎖的安全性得到提高很大提高。但隨著(zhù)科技的發(fā)展，各種各樣的專(zhuān)用盜車(chē)工具和盜車(chē)方法已經(jīng)在網(wǎng)上流傳，電子式汽車(chē)門(mén)鎖的安全性受到嚴峻的考驗。指紋識別技術(shù)是目前最安全可靠的身份識別技術(shù)之一，具有較高的可行性和實(shí)用性，也是目前最成熟和最具有前景的生物識別技術(shù)。
本文利用指紋識別技術(shù)，設計出模擬汽車(chē)指紋識別門(mén)鎖。依據汽車(chē)的特殊情況來(lái)設計執行機構、選取相應的硬件；在 Biokey SDK算法的基礎上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，完善軟件的功能。搭建出模擬汽車(chē)指紋識別門(mén)鎖系統，測試執行機構的動(dòng)作是否符合要求。
1 系統總體方案設計
系統可以分成三部分：由指紋采集設備和計算機構成的自動(dòng)指紋識別系統、由計算機和控制元件構成的控制系統、由門(mén)鎖控制器和雙向直流電機來(lái)模擬汽車(chē)門(mén)鎖（如圖1）。

1.1指紋采集儀
指紋采集是自動(dòng)指紋識別系統中的首要步驟。指紋采集儀通常按取像方法分類(lèi)，常用的指紋取像方法有以下幾種：光學(xué)設備取像；晶體傳感器取像；超聲波設備取像。其中超聲波掃描被認為是指紋取像技術(shù)中非常好的一類(lèi) [1]。作者比較市場(chǎng)上的各種指紋采集儀，選擇最優(yōu)價(jià)廉的U.are.U4000指紋采集儀，它的特點(diǎn)有：自動(dòng)讀取指紋圖像、通過(guò)USB接口把數字化的指紋圖像傳送到計算機、支持中控科技Biokey SDK開(kāi)發(fā)工具等 [2]。
1.2數據采集卡 本系統采用臺灣 ADLink公司生產(chǎn)的 PCI9111DG數據采集卡實(shí)現數據的輸入輸出功能，該采集卡有三個(gè)與外界進(jìn)行通信的數據端口：CN1 、CN2、 CN3。本系統只用 CN3端口， ACLD-9137是與 CN3的接線(xiàn)端子，作者用接線(xiàn)端子上的模擬量輸出通道（端口30）和模擬量接地端口（端口9）與門(mén)鎖控制器上對應的信號輸入端口相連，實(shí)現對執行機構的控制。
1.3汽車(chē)門(mén)鎖

汽車(chē)門(mén)鎖是由門(mén)鎖控制器和執行機構組成。本系統采用奧拓中控門(mén)鎖的雙向直流電機作為執行機構，通過(guò)控制電機正反轉來(lái)模擬門(mén)鎖的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
門(mén)鎖控制器的作用是控制門(mén)鎖執行機構的開(kāi)關(guān)、縮短工作時(shí)間節省能源[3]。本系統采用繼電器和 555單穩態(tài)觸發(fā)器組成的門(mén)鎖控制器來(lái)控制執行機構。門(mén)鎖控制器的電路圖如圖 2所示。

門(mén)鎖控制器工作原理：門(mén)鎖開(kāi)閉按鍵保持狀態(tài)，控制器不向執行機構輸出執行信號；按下開(kāi)鎖按鍵，執行機構正轉，當按下按鍵的持續時(shí)間T>T P（555單穩態(tài)觸發(fā)器輸出驅動(dòng)繼電器矩形脈沖信號寬度）時(shí) ，執行機構工作時(shí)間等于T P；閉鎖過(guò)程與開(kāi)鎖過(guò)程一樣；當開(kāi)鎖與閉鎖開(kāi)關(guān)同時(shí)被按下時(shí)，由于繼電器之間有互鎖功能，這時(shí)候門(mén)鎖控制器不對執行機構輸出信號，保護電路。
脈沖寬度計算公式：
TP= RC ln 3 =1.1RC
式中R、C分別是555單穩態(tài)觸發(fā)器的外接電阻阻值和電容的大小 [4]。

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