【免费开源】基于STM32的智慧门禁系统设计与实现（附源码）

源码下载 完整项目已打包，开源免费：https://shangjinzhu.blog.csdn.net/article/details/150432746

项目概述

随着物联网和智能家居的快速发展，传统的门禁系统已经无法满足现代化需求。基于STM32的智慧门禁系统，结合RFID、密码输入、指纹识别等多种身份验证方式，实现对门的智能控制，提高安全性与便利性。本项目通过STM32单片机为核心控制器，配合多种传感器和执行器，实现一个功能完备的智能门禁系统。

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该系统的主要功能包括：

  • 身份验证方式多样化：支持RFID刷卡、密码输入、指纹识别。
  • 实时状态显示：通过OLED屏显示门状态及操作信息。
  • 远程管理功能：可通过蓝牙或Wi-Fi实现远程开门与记录查询。
  • 报警功能：非法闯入或连续错误尝试将触发报警。

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硬件设计

1. 核心控制器

  • STM32F103C8T6 具有丰富的GPIO接口和定时器资源，支持UART、I2C、SPI通信，适合门禁系统的多模块接入。

2. 输入模块

  • RFID模块：MFRC522，用于刷卡验证身份。
  • 矩阵键盘：4x4矩阵键盘，用于密码输入。
  • 指纹识别模块：如R307，用于生物识别。

3. 输出模块

  • 继电器模块：控制电磁锁的开关。
  • OLED液晶显示屏：显示系统状态、操作提示。
  • 蜂鸣器：用于提示和报警。

4. 其他模块

  • 蓝牙模块：HC-05，用于远程控制和数据传输。
  • 电源管理：5V稳压模块，保证系统稳定运行。
硬件连接示意图
STM32F103C8T6├─ GPIOA_0~GPIOA_3 → 矩阵键盘行├─ GPIOB_0~GPIOB_3 → 矩阵键盘列├─ SPI1 → RFID模块(MFRC522)├─ UART1 → 指纹识别模块(R307)├─ I2C1 → OLED显示屏├─ GPIOC_13 → 蜂鸣器├─ GPIOC_14 → 继电器模块控制└─ UART2 → 蓝牙模块(HC-05)

软件设计

1. 系统架构

系统采用主循环+中断驱动的架构：

  • 主循环：处理用户输入、门锁控制、显示信息更新。
  • 中断处理：响应按键扫描、指纹验证完成信号、RFID数据接收。

2. 功能模块设计

(1) RFID验证模块
#include "mfrc522.h"void RFID_Verify(void) {uint8_t uid[5];if (MFRC522_Request(PICC_REQIDL, uid) == MI_OK) {if (Check_UID(uid)) {Open_Door();OLED_ShowString(0, 0, "RFID Valid");} else {Beep_Error();}}
}
(2) 密码输入模块
  • 使用4x4矩阵键盘扫描，用户输入密码。
  • 与存储的密码比对，匹配则开门，否则提示错误。
void Keypad_Scan(void) {char input[6];Scan_Keypad(input);if (strcmp(input, stored_password) == 0) {Open_Door();OLED_ShowString(0, 0, "Password OK");} else {Beep_Error();}
}
(3) 指纹验证模块
  • 通过UART与指纹模块通信。
  • 成功匹配则执行开门动作。
void Fingerprint_Verify(void) {if (R307_Verify() == SUCCESS) {Open_Door();OLED_ShowString(0, 0, "Fingerprint OK");} else {Beep_Error();}
}
(4) 门锁控制模块
void Open_Door(void) {HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_SET); // 继电器吸合HAL_Delay(5000); // 门保持开启5秒HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_RESET); // 关闭继电器
}
(5) OLED显示模块
  • 显示系统状态、操作提示、验证结果。
  • 采用I2C通信控制OLED显示内容。
(6) 蓝牙远程控制模块
  • 通过UART接收控制指令，实现远程开门。
  • 可查询历史记录。

功能实现流程

  1. 系统上电，初始化各模块。

  2. OLED显示“欢迎使用智慧门禁系统”。

  3. 用户选择验证方式：

    • RFID刷卡 → RFID模块验证。
    • 输入密码 → 密码模块验证。
    • 指纹验证 → 指纹模块验证。

  4. 验证通过：

    • 蜂鸣器提示
    • 继电器控制门锁
    • OLED显示开门信息

  5. 验证失败：

    • 蜂鸣器错误提示
    • 连续三次失败触发报警

  6. 蓝牙可实时接收远程指令，实现远程开门和记录查询。

调试与测试

  1. 单模块测试：

    • RFID刷卡是否能正确读取UID。
    • 密码模块输入是否识别准确。
    • 指纹模块是否能快速匹配。

  2. 整机联调：

    • 三种验证方式交替测试。
    • 蓝牙远程开门功能测试。
    • OLED显示信息是否正确。

  3. 稳定性测试：

    • 长时间开关门验证系统可靠性。
    • 异常情况处理：断电、错误输入、非法刷卡。

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项目总结

基于STM32的智慧门禁系统，整合了RFID、密码、指纹等多种身份验证方式，实现门锁的智能化控制。通过模块化设计，系统易扩展，可接入更多智能设备，如远程监控、访客记录上传云端等。该项目不仅适用于小型办公场所、社区门禁，也可作为智能家居控制系统的一部分，具有良好的推广价值和实用性。

基于STM32的智慧门禁系统通过模块化设计，实现了多种身份验证方式（RFID、密码、指纹）与门锁控制的有机结合，具备高安全性和良好的用户体验。系统不仅能够实时显示门禁状态和操作信息，还支持远程管理与报警功能，满足现代化智能门禁的实际需求。通过硬件与软件的紧密配合，该系统在稳定性、扩展性和实用性方面表现出色，可广泛应用于社区、办公场所及智能家居环境，为门禁管理提供了高效、便捷且可靠的解决方案。

心得

在完成基于STM32的智慧门禁系统设计与实现过程中，我深刻体会到了嵌入式系统开发的挑战与乐趣。项目不仅涉及单片机的底层硬件控制，还需兼顾多种传感器、执行器和通信模块的协同工作，要求硬件设计与软件编程紧密结合。通过实际调试，我更加理解了中断驱动、模块化编程以及系统稳定性的重要性。同时，多种验证方式的集成让我体会到智能门禁系统在安全性和用户体验上的权衡。整体而言，这次项目不仅提升了我的嵌入式开发能力，也让我认识到系统设计中细节的重要性，以及如何在实际工程中实现理论与实践的结合。