Система безопасности на ESP32 и датчике отпечатков пальцев


Безопасность является одной из основных проблем в нашей повседневной жизни, и цифровые замки стали важной частью этих систем безопасности. Система на основе датчика отпечатков пальцев является одной из самых безопасных систем запирания дверей, поскольку она способна идентифицировать и различать каждого человека индивидуально, не делая никаких ошибок. Система безопасности на основе отпечатков пальцев может использоваться во многих местах, таких как промышленные предприятия, офисы и колледжи, или даже у вас дома.

Главной особенностью отпечатка пальца является то, что он уникален. Он обеспечивает более высокий уровень безопасности, чем другие системы безопасности.

Система безопасности на ESP32 и датчике отпечатков пальцев

Итак, в этом проекте мы узнаем, как сделать систему безопасности на основе датчика отпечатков пальцев и модуля ESP32. Мы просто подключим модуль датчика отпечатков пальцев R305 к плате разработки ESP32. Мы будем использовать соленоидный клапан для блокировки/разблокировки двери. 0,96-дюймовый OLED-дисплей SSD1306 будет отображать статус сопоставленного/несопоставленного пальца и статус блокировки и разблокировки двери. Файл Gerber платы печатной платы и исходный код программы, написанный в Arduino IDE, представлены ниже.

Ранее аналогичные проекты системы безопасности на нашем сайте мы рассматривали и на основе других микроконтроллеров (плат):

Необходимые компоненты

  1. Модуль ESP32 (купить на AliExpress).
  2. Модуль считывания отпечатков пальцев r305 (купить на AliExpress).
  3. Замок с электромагнитным управлением (Solenoid Lock).
  4. SSD1306 0.96” OLED дисплей (купить на AliExpress). Для этого проекта выбирайте модель дисплея с 4 контактами.
  5. Реле (купить на AliExpress).
  6. Регулятор напряжения 7806.
  7. Диод 1N4007.
  8. Резистор 330 Ом (купить на AliExpress).
  9. Транзистор BC547 (купить на AliExpress).
  10. Зуммер 5В (купить на AliExpress).
  11. Разъем питания постоянного тока.
  12. Блок питания 9В.
  13. Наконечники типа "мама".
  14. Соединительные провода.

Реклама: ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН: 7703380158

Внешний вид компонентов, необходимых для проекта

Примечание: не обращайте внимания на клавиатуру 4×4 на изображении выше. В этом проекте она нам не нужна.

Модуль датчика отпечатков пальцев R305

Датчик отпечатков пальцев R305 имеет мощный чип DSP, который выполняет рендеринг изображения, расчет, поиск признаков. Подключитесь к любому микроконтроллеру или системе с последовательным интерфейсом TTL и отправляйте пакеты данных для фотографирования, обнаружения отпечатков, хэширования и поиска. Вы также можете напрямую регистрировать новые пальцы — во встроенной флэш-памяти можно хранить до 162 отпечатков пальцев . В объективе есть красный светодиод, который загорается во время фотосъемки, чтобы вы знали, что он работает.

Модуль датчика отпечатков пальцев R305

Обработка отпечатков пальцев состоит из двух частей: регистрация отпечатков пальцев и сопоставление отпечатков пальцев (сопоставление может быть 1:1 или 1:N). При регистрации пользователю необходимо ввести палец дважды. Система обработает двукратные изображения пальца, сгенерирует шаблон пальца на основе результатов обработки и сохранит шаблон. При сопоставлении пользователь вводит палец через оптический датчик, а система сгенерирует шаблон пальца и сравнит его с шаблонами библиотеки пальцев. Для сопоставления 1:1 система сравнит живой палец с определенным шаблоном, указанным в модуле; для сопоставления 1:N или поиска система будет искать совпадающий палец во всей библиотеке пальцев. В обоих случаях система вернет результат сопоставления, успех или неудача.

0,96-дюймовый OLED-дисплей

Это 0,96-дюймовый синий OLED-дисплейный модуль. Дисплейный модуль может быть подключен к любому микроконтроллеру с использованием протоколов SPI/IIC. Он имеет разрешение 128×64. В комплект входит дисплейная плата, дисплей, 4-контактный штекерный разъем, предварительно припаянный к плате.

0,96-дюймовый OLED-дисплей

OLED (Organic Light-Emitting Diode) — это технология самоизлучающего света, состоящая из тонкой многослойной органической пленки, помещенной между анодом и катодом. В отличие от технологии LCD, OLED не требует подсветки. OLED обладает высоким потенциалом применения практически для всех типов дисплеев и рассматривается как окончательная технология для следующего поколения плоских дисплеев.

Соленоидный замок

Соленоидный замок

Соленоидный замок 12 В имеет стержень с наклонным срезом и хорошим монтажным кронштейном. По сути, это электронный замок , предназначенный для простого шкафа, сейфа или двери. При подаче напряжения 9-12 В постоянного тока стержень втягивается, поэтому он не торчит, и дверь можно открыть. В этом состоянии он не потребляет никакой энергии. Его очень легко установить для автоматических систем дверных замков, таких как электрический дверной замок с монтажной платой. Этот соленоид , в частности, хороший и прочный.

Схема проекта

Ниже представлена ​​принципиальная схема биометрической системы безопасности на основе ESP32 и датчика отпечатков пальцев R305. ESP32 является сердцем схемы, которая управляет всеми остальными компонентами, включая датчик отпечатков пальцев, соленоидный замок, OLED-дисплей, зуммер и т. д. Схема была разработана в EasyEDA .

​​Принципиальная схема биометрической системы безопасности на основе ESP32 и датчика отпечатков пальцев R305

Очень сложно собрать столько компонентов на макетной плате. Поэтому мы сделали печатную плату и припаяли компоненты к ней, чтобы упростить сборку. Окончательная собранная схема приведена ниже.

Собранная конструкция проекта

Проектирование печатной платы

Печатная плата для системы безопасности на основе датчика отпечатков пальцев и модуля ESP32 была разработана в онлайн-инструменте для создания печатных плат EasyEDA. Ниже представлен вид спереди и вид сзади печатной платы.

Вид спереди и вид сзади печатной платы для нашего проекта

Файл Gerber для печатной платы вы можете скачать по следующей ссылке.

Мы заказывали изготовление печатной платы на ALLPCB. Качество печатной платы получилось отличное.

Изготовленные печатные платы для нашего проекта

После этого можно спаять все необходимые компоненты согласно принципиальной схеме и получить готовое изделие.

Исходный код: регистрация отпечатка пальца

Прежде чем сделать эту систему безопасности для дверного замка работоспособной, вам  необходимо зарегистрировать отпечаток пальца. Только зарегистрированный палец может быть использован для открытия двери. Незарегистрированный пользователь не сможет получить никакого доступа. Код для регистрации отпечатка пальца приведен ниже. Скопируйте этот код и загрузите его на плату ESP32.

Но перед этим добавьте следующие библиотеки:
1. Библиотека датчика отпечатков пальцев : Загрузить
2. Библиотека Adafruit GFX : Загрузить
3. Библиотека SSD1306 OLED : Загрузить

После загрузки кода вы можете открыть последовательный монитор и установить скорость передачи данных 57600. Затем вы можете зарегистрировать отпечаток пальца, как предложено на экране последовательного монитора.

Регистрация отпечатка пальца в системе

При регистрации пользователю необходимо ввести палец дважды. Система обработает двукратные изображения пальца, сгенерирует шаблон пальца на основе результатов обработки и сохранит шаблон. При сопоставлении пользователь вводит палец через оптический датчик, а система сгенерирует шаблон пальца и сравнит его с шаблонами библиотеки пальцев.

Исходный код: работа системы безопасности

После завершения регистрации вы можете загрузить другой код на плату ESP32. Код способен запирать и отпирать дверь на основе совпадающих и несовпадающих случаев. 

Тестирование работы проекта

После загрузки кода на OLED-дисплее отобразится логотип отпечатка пальца, а датчик отпечатков пальцев начнет мигать, давая понять, что нужно приложить палец.

Система безопасности готова к работе

Если незарегистрированный палец помещен на датчик, на OLED-дисплее отобразится сообщение “Invalid Finger Try again” («Неверный палец. Повторите попытку»). В этот момент дверь не откроется, так как реле не включает соленоидный замок.

Работа системы безопасности при незарегистрированном отпечатке пальца

Если зарегистрированный палец приложить к датчику, на OLED-дисплее отобразится сообщение “Door Unlocked, Welcome” («Дверь разблокирована, добро пожаловать»). В этот момент дверь откроется, поскольку реле включит соленоидный замок.

Видео, демонстрирующее работу проекта

Ссылка на видео на youtube

(1 голосов, оценка: 4,00 из 5)
Загрузка...
58 просмотров

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *