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智能门禁系统单片机开发方案二

三、软件设计

初始化程序
- 硬件初始化：对单片机的各个硬件模块进行初始化设置，包括 I/O 口的模式配置、定时器初始化、中断设置等。同时，对指纹传感器、读卡器、门锁驱动电路、报警电路、存储模块等外设进行初始化，确保它们处于正常工作状态。
- 系统参数初始化：初始化系统参数，如默认密码设置、初始用户权限设置、报警阈值设置等。这些参数可以存储在单片机的内部 Flash 或外部 EEPROM 中。
身份识别程序
- 指纹识别程序：通过调用指纹传感器驱动程序，采集用户指纹图像。对采集到的图像进行预处理（如灰度化、滤波、二值化等），以提高指纹图像质量。然后采用指纹识别算法提取指纹特征点，并与存储在存储芯片中的指纹模板进行匹配。如果匹配度超过设定阈值（如 80%），则认为指纹匹配成功。
- 刷卡识别程序：当有卡片靠近读卡器时，单片机通过读卡器接口接收卡片信息。对卡片信息进行解析和验证，判断卡片是否合法。验证过程可能包括检查卡片的编号、权限信息等，与存储在存储芯片中的卡片数据进行比对。
- 密码识别程序：接收用户通过键盘输入的密码，将输入的密码与存储的密码进行比对。在输入过程中，可以通过显示模块提示用户输入状态（如显示 “*” 代替实际输入的数字）。为了防止密码泄露，可对输入的密码进行加密处理后再进行比对。
门禁控制程序
- 开锁逻辑实现：根据身份识别结果，如果指纹、刷卡或密码验证成功，且用户具有当前时间的访问权限，单片机向门锁驱动电路输出开锁信号，驱动门锁打开。同时，记录开门时间、用户信息等相关数据。如果验证失败，记录失败尝试信息，并根据设定的策略（如连续失败次数超过阈值）触发报警机制。
- 关锁控制：可以设置自动关锁功能，在门关闭一定时间后（可设置时间参数），单片机自动向门锁驱动电路输出关锁信号，使门锁恢复到锁定状态。也可以通过手动操作（如按下紧急按钮）来控制门锁的关闭。
安全与报警程序
- 异常检测：实时监测系统状态，包括身份验证失败次数、门锁状态（是否被非法撬动或故障）、存储模块的访问异常等情况。当检测到异常时，触发相应的报警程序。
- 报警处理：根据不同的报警类型，执行不同的报警处理方式。对于身份验证失败次数过多的情况，可发出声音和灯光报警，并暂时禁止进一步验证（可设置时间限制）；对于门锁异常情况，除了本地报警外，还可考虑向远程监控系统发送报警信号（如果有远程功能）。
用户管理程序
- 用户信息添加程序：当需要添加新用户时，根据选择的身份识别方式（指纹、刷卡、密码），启动相应的信息采集程序。对于指纹采集，引导用户多次放置手指以获取清晰指纹图像；对于刷卡，为用户发卡并将卡片信息写入存储芯片；对于密码设置，提示用户输入新密码并进行确认。添加用户信息后，设置用户的访问权限（如可进入的时间段、可访问的区域等）。
- 用户信息删除程序：通过特定的操作流程（如管理员密码验证后），可以删除指定用户的信息，包括指纹模板、卡片信息和密码等，从存储芯片中移除相关数据。
- 权限设置程序：允许管理员修改用户的访问权限。通过输入用户编号或其他标识信息，重新设置用户可进入的时间段、区域等权限参数，并将更新后的信息存储到存储芯片中。

四、测试与优化

功能测试
- 身份识别测试：使用不同的指纹、卡片和密码进行多次身份验证测试，检查各种识别方式的准确率和速度。确保指纹识别准确率达到设计要求，刷卡识别无误读情况，密码输入验证准确。同时，测试不同识别方式组合使用的情况，确保系统能够正确处理。
- 门禁控制测试：反复进行开门和关锁操作，检查门锁驱动是否正常，自动关锁功能是否准确。测试手动开门按钮的功能，确保在紧急情况下能够正常开门。
- 安全与报警测试：模拟各种异常情况，如故意输入错误密码、撬门、存储模块数据篡改等，检查报警系统是否能及时准确地触发报警信号，声音和灯光报警是否正常工作。
稳定性测试
- 长时间运行测试：让门禁系统连续运行较长时间（如 72 小时以上），期间频繁进行身份验证和开门关锁操作，检查系统是否出现死机、误动作等异常情况。
- 环境适应性测试：在不同的温度、湿度环境下测试系统的性能，确保门禁系统在正常的室内外环境温度（如 - 10℃ - 50℃）和湿度（如 20% - 80%）范围内都能稳定工作。
优化改进
- 性能优化：根据测试结果，对身份识别算法、开锁控制逻辑等进行优化，提高系统的整体性能。例如，如果发现指纹识别速度较慢，可以优化特征提取算法或调整传感器参数。
- 安全优化：对加密算法、数据存储结构等安全措施进行检查和优化。根据新出现的安全威胁和测试中发现的漏洞，及时更新加密密钥、改进用户信息存储方式等。
- 环境适应性优化：针对环境测试中出现的问题，对硬件电路进行改进，如采用温度补偿电路、防潮处理等措施，提高门禁系统在恶劣环境下的适应性。