1. 前言
随着社会进步,生活质量提高,尤其是网络技术和计算机越来越和我们的生活紧密联系,这给社会的信息化的安全带来了很多新挑战,有些简单身份识别方式,因其局限性逐渐暴露出其自身缺点,人们开始寻找更加安全性的身份识别方式,由于生物特征具有唯一性和确定性并能随身携带,简单易用等优点,用生物特征确认所有者信息一直是人们所注重的身份识别方式,尤其是近年来智能科技的飞速发展,人们慢慢得不再满足门锁、钥匙、门禁卡等手工安防设备,所以在人类社会发展过程中指纹识别技术应运产生。指纹识别技术具有很强的优势:指纹是人体的一大特点,人类指纹相同的概率几乎为零,等同于说指纹是每个人生来就有、无可替代的密码。因此我相信指纹识别技术一定前景广阔,深受用户喜欢。
2. 功能总结
功能总结:
- 匹配指纹,匹配成功这个指纹得到ID后,上传阿里云网页显示,并且控制步进电机转动一圈,模拟门锁打开
- 读取温湿度传感器信息,上传阿里云网页显示,如果温湿度超过阀值,报警鸣笛
- 阿里云网页上设置一个按钮,控制步进电机转动一圈,模拟门锁打开
- 设备端采用0.96寸oled屏幕显示录入指纹和指纹相关的操作提示
- 设备端使用四个按键控制录入指纹和查找录入指纹的模板id号
(完成指纹录入和指纹查找功能)指纹查找成功将ID上传至阿里云网页展示。
- 设备端采用STM32当做主控板
- 物联网云平台采用阿里云,使用阿里云的网页组件设计网页,完成数据展示与交互
- 联网的模块采用正点原子的ESP8266-WiFi,完成与阿里云的连接。
硬件选型:
(1)一个电容试矩阵键盘
(2)一个STM32F103C8T6系统板
(3)一个DHT11 温湿度模块
(4)一个正点原子的ESP8266-串口WIFI
(5)一个0.96寸中景园电子的IIC接口的OLED显示屏
(6)一个5V的步进电机—网页上有一个电机的开关按钮可以控制电机转动。
(7)一个AS608指纹模块,用来识别、录入指纹
(8)一个蜂鸣器模块,当温湿度超过阀值报警


3. 硬件选型
3.1 AS608指纹模块
此款指纹模块带七彩呼吸灯,接口为SH1.0-6P,指纹容量有3种,分别是50枚,100枚,300枚。容量不同,价格也不同。
具有体积小、 功耗低、 接口简单、可靠性高、 识别速度快、 干湿手指适应性好, 指纹搜索速度快的特点。 指纹图像读取时, 对干湿手指都有灵敏的反应和判断, 获得最佳的成像质量, 适用人群广泛。也可定制自学习适应功能, 根据使用者的习惯、气候等的变化自动调整参数, 做到更好的匹配。 具备自学习功能, 指纹识别过程中, 提取新的指纹特征值识别成功后将该特征值融合到之前的指纹特征中, 实际使用过程中越用越好用。模块还具备感应手指功能, 当手指按压到指纹采集面时, 模块 Touch 脚输出高电平。模块通讯接口为UART通信接口, 本模块作为从设备, 由主设备发送相关命令对其进行控制。该模块具有可调节的安全等级功能、 指纹特征数据的读/写功能。



**注意: **指纹模块有两路电源输入,Vsen 是给传感器供电,VDD 是给主控芯片 DSP 供电,即指纹模组主要是由指纹传感器 Sensor 和主控芯片 DSP 组成。在给整个系统上电之初(如电池供电),必须同时给这两路电源供电,让 DSP 对 Sensor 进行初始化,持续时间至少 200ms,随后再关断主控芯片电源 VDD。该初始化,有一个主要的步骤,就是对传感器触摸感应功能进行初始化,以便触摸信号 Touch 能够正常输出。
3.2 蜂鸣器模块

3.3 STM32F103C8T6开发板

3.4 ESP8266 WIFI

ESP8266是一款物联网WiFi芯片,基于ESP8266可以开发物联网串口WiFi模块,像SKYLAB的WG219/WG229专为移动设备和物联网应用设计,可将用户的物理设备连接到WiFi无线网络上,进行互联网或局域网通信,实现联网功能。
3.5 OLED显示屏(IIC协议)

特点:
3.6 母对母杜邦线

3.7 矩阵键盘模块

3.8 步进电机模块

3.9 DHT11温湿度模块

4. 阿里云物联网产品与设备创建
4.1 创建产品
官网地址: https://iot.console.aliyun.com/lk/summary/new
没有账号需要先注册账号,实名认证之后登录。
先开通公共实例。

创建产品。



4.2 创建设备





查看设备证书。


4.3 创建自定义属性



添加自己需要上传的传感器属性。环境温度、环境湿度、触摸ID、门禁开关



门禁开关是需要下发命令的,属性选择为读写。




添加好属性,发布上线。

4.4 物模型


后面的MQTT数据交互,上报主题,需要用到这些参数格式。
4.5 创建可视化界面
地址: https://iot.console.aliyun.com/lk/related-services












设计页面。

4.6 绑定数据源
选中控件配置数据来源。


其他同理。


4.7 发布页面



发布链接:https://a120jmulpgykrx6a.vapp.cloudhost.link/page/907526?token=18efcec4eea7d09bb7cff6bee6f15b14
现在设备没有激活,也没有上传数据,页面上没有显示。接下来就上报数据测试。

4.8 MQTT客户端上报数据
关于MQTT协议登录所需要的参数官方说明文档: https://help.aliyun.com/document_detail/140507.html?spm=a2c4g.11186623.6.571.1e417544OGPj2y

(1)MQTT登录地址

(2)MQTT登录参数

计算MQTT签名-密码:https://help.aliyun.com/document_detail/292635.htm?spm=a2c4g.11186623.0.0.5aaf3686v36VUs#section-jx3-u57-pmm


根据设备证书信息,填入参数,然后生成MQTT登录密匙。

生成的信息如下:这3个数据就是接下来,MQTT登录使用的密匙信息
(3)主题订阅、发布测试
在产品页面可以看到主题格式:https://iot.console.aliyun.com/product/productDetail/a1cMlEwEwjg/func?current=2

4.9 软件模拟设备登录
(1)设备登录
软件下载地址:https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/18784012
填入设备的登录信息。

(2)查看设备状态
打开网页的设备页面查看,设备已经在线了。

(3)查看上报的数据
物模型页面查看设备上传的数据。

(4)查看网页数据
项目主页:https://a120jmulpgykrx6a.vapp.cloudhost.link/page/907526?token=18efcec4eea7d09bb7cff6bee6f15b14


点击页面上的按钮时,会收到服务器发送回来的数据:
5. STM32程序设计
5.1 硬件接线
5.2 STM32核心板原理图

5.3 keil工程

5.4 汉字取模


5.5 main.c代码
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"
#include <string.h>
#include "timer.h"
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include "as608.h"
#include "dht11.h"
#include "motor.h"
#include "mqtt.h"
#include "esp8266.h"
#include "oled.h"
#include "fontdata.h"
#define MQTT_ClientID "AccessControl|securemode=2,signmethod=hmacsha1,timestamp=1651292357675|"
#define MQTT_UserName "AccessControl&h1mlEW5LClO"
#define MQTT_PassWord "3024488C8950E8F771186EE53644329D9DA23843"
#define SET_TOPIC "/sys/h1mlEW5LClO/AccessControl/thing/service/property/set"
#define POST_TOPIC "/sys/h1mlEW5LClO/AccessControl/thing/event/property/post"
#define CONNECT_WIFI "Xiaomi_meizi6"
#define CONNECT_PASS "12170307yu"
#define CONNECT_SERVER_IP "101.133.196.97"
#define CONNECT_SERVER_PORT 1883
char mqtt_message[100];
char data_buff[500];
u8 esp8266_state=0;
u8 dht11_temp;
u8 dht11_humidity;
u16 TOUCH_ID=0;
u16 touch_state=0;
u8 motor_flag=0;
int input_touch_id=0;
u16 ValidN;
SysPara AS608Para;
void Add_FR(int ID);
void Del_FR(int num);
int press_FR(void);
void ShowErrMessage(u8 ensure);
int ID=0;
char *data_p;
int main()
{
u8 ensure;
u32 i=0;
u32 wifi_TimeCnt=0;
u8 key_val2=0;
JTAG_Set(SWD_ENABLE);
delay_init(72);
USART1_Init(115200);
USART2_Init(57600);
TIMER2_Init(72,20000);
USART3_Init(115200);
TIMER3_Init(36,20000);
LED_Init();
BEEP_Init();
DHT11_Init();
Moto_Init();
PS_StaGPIO_Init();
KEY_Init();
printf("系统正常运行!\r\n");
printf("开始读库指纹个数.\r\n");
ensure=PS_ValidTempleteNum(&ValidN);
if(ensure!=0x00)
{
printf("ensure:%s\r\n",ensure);
}
printf("开始读AS608模块参数 .\r\n");
ensure=PS_ReadSysPara(&AS608Para);
if(ensure==0x00)
{
printf("指纹最大容量:%d \r\n 安全等级:%d\r\n",AS608Para.PS_max-ValidN,AS608Para.PS_level);
}
else
{
printf("ensure:%s\r\n",ensure);
}
printf("正在初始化OLED...\r\n");
Oled_Init();
OLED_clear();
OLED_Display_Flont(16*0,0,0);
OLED_Display_Flont(16*1,0,1);
OLED_Display_Flont(16*2,0,2);
OLED_Display_Flont(16*3,0,3);
OLED_Display_Flont(16*0,2,4);
OLED_Display_Flont(16*1,2,5);
OLED_Display_Flont(16*2,2,2);
OLED_Display_Flont(16*3,2,3);
printf("正在初始化ESP8266..\r\n");
for(i=0;i<5;i++)
{
if(ESP8266_Init()==0)
{
esp8266_state=1;
break;
}
else
{
esp8266_state=0;
printf("ESP8266硬件检测错误.\n");
}
}
if(esp8266_state)
{
printf("准备连接服务器....\r\n");
printf("WIFI:%d\n",ESP8266_STA_TCP_Client_Mode(CONNECT_WIFI,CONNECT_PASS,CONNECT_SERVER_IP,CONNECT_SERVER_PORT,1));
MQTT_Init();
for(i=0;i<5;i++)
{
if(MQTT_Connect(MQTT_ClientID,MQTT_UserName,MQTT_PassWord)==0)
{
esp8266_state=1;
break;
}
esp8266_state=0;
printf("服务器连接失败,正在重试...\n");
delay_ms(500);
}
printf("服务器连接成功.\n");
if(MQTT_SubscribeTopic(SET_TOPIC,0,1))
{
printf("主题订阅失败.\n");
}
else
{
printf("主题订阅成功.\n");
}
}
printf("进入系统主循环...\r\n");
delay_ms(1000);
while(1)
{
key_val2=KEY_GetValue();
if(key_val2)
{
printf("按键按下:%d\r\n",key_val2);
}
if(key_val2==11)
{
printf("录入指纹.\r\n");
OLED_clear();
OLED_Display_Flont(16*0,0,0);
OLED_Display_Flont(16*1,0,1);
OLED_Display_Flont(16*2,0,2);
OLED_Display_Flont(16*3,0,3);
input_touch_id=Touch_id_Num;
while(1)
{
key_val2=KEY_GetValue();
if(key_val2)
{
printf("按键按下:%d\r\n",key_val2);
}
if(key_val2==11)
{
printf("退出录入指纹模式.\r\n");
break;
}
else if(key_val2==12)
{
printf("录入指纹,选择的ID:%d\r\n",input_touch_id);
Add_FR(input_touch_id);
break;
}
else if(key_val2==13)
{
input_touch_id++;
if(input_touch_id>49)input_touch_id=49;
printf("input_touch_id:%d\r\n",input_touch_id);
}
else if(key_val2==14)
{
input_touch_id--;
if(input_touch_id<0)input_touch_id=0;
printf("input_touch_id:%d\r\n",input_touch_id);
}
sprintf(data_buff,"ID:%d",input_touch_id);
OLED_Display_str(0,4,(u8*)data_buff);
}
OLED_clear();
OLED_Display_Flont(16*0,0,0);
OLED_Display_Flont(16*1,0,1);
OLED_Display_Flont(16*2,0,2);
OLED_Display_Flont(16*3,0,3);
OLED_Display_Flont(16*0,2,4);
OLED_Display_Flont(16*1,2,5);
OLED_Display_Flont(16*2,2,2);
OLED_Display_Flont(16*3,2,3);
}
else if(key_val2==12)
{
printf("删除指纹.\r\n");
printf("录入指纹.\r\n");
OLED_clear();
OLED_Display_Flont(16*0,0,4);
OLED_Display_Flont(16*1,0,5);
OLED_Display_Flont(16*2,0,2);
OLED_Display_Flont(16*3,0,3);
input_touch_id=Touch_id_Num;
while(1)
{
key_val2=KEY_GetValue();
if(key_val2)
{
printf("按键按下:%d\r\n",key_val2);
}
if(key_val2==11)
{
printf("退出删除指纹模式.\r\n");
break;
}
else if(key_val2==12)
{
printf("删除指纹,选择的ID:%d\r\n",input_touch_id);
Del_FR(input_touch_id);
break;
}
else if(key_val2==13)
{
input_touch_id++;
if(input_touch_id>49)input_touch_id=49;
printf("input_touch_id:%d\r\n",input_touch_id);
}
else if(key_val2==14)
{
input_touch_id--;
if(input_touch_id<0)input_touch_id=0;
printf("input_touch_id:%d\r\n",input_touch_id);
}
sprintf(data_buff,"ID:%d",input_touch_id);
OLED_Display_str(0,4,(u8*)data_buff);
}
OLED_clear();
OLED_Display_Flont(16*0,0,0);
OLED_Display_Flont(16*1,0,1);
OLED_Display_Flont(16*2,0,2);
OLED_Display_Flont(16*3,0,3);
OLED_Display_Flont(16*0,2,4);
OLED_Display_Flont(16*1,2,5);
OLED_Display_Flont(16*2,2,2);
OLED_Display_Flont(16*3,2,3);
}
wifi_TimeCnt++;
DelayMs(10);
if(wifi_TimeCnt>=100)
{
wifi_TimeCnt=0;
LED1=!LED1;
if(DHT11_Read_Data(&dht11_temp,&dht11_humidity))
{
printf("温度读取失败.\r\n");
}
printf("环境温度:%d\r\n环境湿度:%d\r\n",dht11_temp,dht11_humidity);
sprintf(data_buff,"T:%d,H:%d",dht11_temp,dht11_humidity);
OLED_Display_str(0,4,(u8*)data_buff);
sprintf(mqtt_message,"{\"method\":\"thing.event.property.post\",\"id\":\"1234567890\",\"params\":{\"DHT11_T\":%d,\"DHT11_H\":%d,\"TOUCH_ID\":%d,\"motor\":%d},\"version\":\"1.1.1\"}",
dht11_temp,dht11_humidity,TOUCH_ID,motor_flag);
MQTT_PublishData(POST_TOPIC,mqtt_message,0);
printf("%s\r\n",mqtt_message);
if(dht11_temp>40)
{
BEEP=1;
}
else
{
BEEP=0;
}
}
if(USART3_RX_FLAG)
{
USART3_RX_BUFFER[USART3_RX_CNT]='\0';
printf("WIFI收到数据:\r\n");
for(i=0;i<USART3_RX_CNT;i++)
{
printf("%c",USART3_RX_BUFFER[i]);
}
printf("USART3_RX_CNT=%d\r\n",USART3_RX_CNT);
if(USART3_RX_CNT>5)
{
if(strstr((char*)&USART3_RX_BUFFER[5],"\"motor\":0"))
{
printf("关锁------>\r\n");
Motorcw_ring(1,300);
motor_flag=0;
}
else if(strstr((char*)&USART3_RX_BUFFER[5],"\"motor\":1"))
{
motor_flag=1;
Motorcw_ring(1,300);
printf("开锁------>\r\n");
}
}
USART3_RX_CNT=0;
USART3_RX_FLAG=0;
memset(USART3_RX_BUFFER,0,sizeof(USART3_RX_BUFFER));
}
press_FR();
}
}
void Add_FR(int ID)
{
u8 i=0,ensure,processnum=0;
while(1)
{
switch (processnum)
{
case 0:
i++;
printf("请按下手指.\r\n");
OLED_Display_Flont(16*0,2,7);
OLED_Display_Flont(16*1,2,8);
OLED_Display_Flont(16*2,2,9);
OLED_Display_Flont(16*3,2,10);
OLED_Display_Flont(16*4,2,11);
ensure=PS_GetImage();
if(ensure==0x00)
{
ensure=PS_GenChar(CharBuffer1);
if(ensure==0x00)
{
printf("指纹正确.\r\n");
i=0;
processnum=1;
}else ShowErrMessage(ensure);
}else ShowErrMessage(ensure);
break;
case 1:
i++;
printf("再按一次手指.\r\n");
ensure=PS_GetImage();
if(ensure==0x00)
{
ensure=PS_GenChar(CharBuffer2);
if(ensure==0x00)
{
printf("指纹正确.\r\n");
i=0;
processnum=2;
}else ShowErrMessage(ensure);
}else ShowErrMessage(ensure);
break;
case 2:
printf("对比两次指纹.\r\n");
ensure=PS_Match();
if(ensure==0x00)
{
printf("两次指纹是一样的.\r\n");
processnum=3;
}
else
{
printf("对比失败,请重新按手指.\r\n");
ShowErrMessage(ensure);
i=0;
processnum=0;
}
delay_ms(1000);
break;
case 3:
printf("产生一个指纹模板.\r\n");
ensure=PS_RegModel();
if(ensure==0x00)
{
printf("生成指纹模板成功.\r\n");
processnum=4;
}else {processnum=0;ShowErrMessage(ensure);}
delay_ms(1000);
break;
case 4:
ensure=PS_StoreChar(CharBuffer2,ID);
if(ensure==0x00)
{
printf("$update_lu_ru_ok,\r\n");
printf("添加指纹成功.\r\n");
PS_ValidTempleteNum(&ValidN);
printf("显示剩余指纹个数.\r\n");
return ;
}else {processnum=0;ShowErrMessage(ensure);}
break;
}
delay_ms(1000);
LED1=!LED1;
if(i==10)
{
printf("超过10次没有按手指---退出...\r\n");
printf("$update_lu_ru_error,\r\n");
break;
}
}
}
void ShowErrMessage(u8 ensure)
{
printf("%s\r\n",(u8*)EnsureMessage(ensure));
}
int press_FR(void)
{
SearchResult seach;
u8 ensure;
char *str;
ensure=PS_GetImage();
if(ensure==0x00)
{
ensure=PS_GenChar(CharBuffer1);
if(ensure==0x00)
{
ensure=PS_HighSpeedSearch(CharBuffer1,0,300,&seach);
if(ensure==0x00)
{
printf("搜索指纹成功 .\r\n");
printf("Match ID:%d Match score:%d",seach.pageID,seach.mathscore);
TOUCH_ID=seach.pageID;
Motorcw_ring(1,300);
motor_flag=1;
return seach.pageID;
}
else
ShowErrMessage(ensure);
}
else
ShowErrMessage(ensure);
delay_ms(1000);
}
return -1;
}
void Del_FR(int num)
{
u8 ensure;
printf("显示删除指纹: %d.\r\n",num);
printf("0=< ID <=299\r\n");
delay_ms(50);
if(num==0xFF00)
ensure=PS_Empty();
else
ensure=PS_DeletChar(num,1);
if(ensure==0)
{
printf("删除指纹成功.\r\n");
}
else
ShowErrMessage(ensure);
delay_ms(1500);
PS_ValidTempleteNum(&ValidN);
printf("显示剩余指纹个数:%d\r\n",AS608Para.PS_max-ValidN);
}
- 1.
- 2.
- 3.
- 4.
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- 49.
- 50.
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- 54.
- 55.
- 56.
- 57.
- 58.
- 59.
- 60.
- 61.
- 62.
- 63.
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- 65.
- 66.
- 67.
- 68.
- 69.
- 70.
- 71.
- 72.
- 73.
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- 80.
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- 83.
- 84.
- 85.
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- 88.
- 89.
- 90.
- 91.
- 92.
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【文正在参加物联网有奖征文活动】,活动链接: https://ost.51cto.com/posts/14758
好详细的讲解,干货作者。
一般模块直接上淘宝买就可以吗?
阿里云搭建确实方便
学习物联网对硬件的水平要求会高吗?还是只要会用就ok
传到阿里云再开门不会太慢了,另外对网络的要求高吗?
指纹门锁确实比传统门锁方便不少
指纹锁需要温湿度传感器是我没想到的