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摘要：门禁解锁系统是整个智慧家庭的实体入口，直接关系到住户的人身和财产安全。随着物联网和机器人技术的快速发展，面容解锁技术有了更大进步。本文通过机器人视觉识别技术进行人脸识别解锁，并通过物联网实现远程控制功能，不但让使用者感受到智慧装置的效率和方便，又能将安全系数大大提高。

关键词：物联网；视觉识别；机器人；STM32

1.总体设计思路

基于物联网的智能面容解锁机器人控制系统，包括远程控制端、网络控制器、逻辑控制器、本地控制端、指令核准单元、指令反馈单元和机器人，其中：远程控制端无线双向连接网络控制器，网络控制器无线连接逻辑控制器，本地控制端与逻辑控制器之间有线连接，逻辑控制器与指令核准单元之间有线连接，指令核准单元与机器人之间有线连接，指令反馈单元与网络控制器之间无线连接[1]，如图1所示。

智能面容解锁机器人控制系统主要模块有STM32单片机系统、4×4矩阵键盘、 TFT彩色 LCD显示和报警系统等，它还拥有面容识别、设置、修改密码、超次报警、超次锁定、密码错误报警等功能。除了以上所说的基本口令锁定功能之外，还可以根据具体情况增加远程控制，实现物联网控制。系统特点如下：

（1）具有机器人视觉进行人脸识别开锁的功能，需提前录入住户的面容信息。

（2）具有 RIF射频卡片开锁的功能。

（3）具有按键解锁功能。通过设置4×4的矩形键盘，该矩形键盘由数字键0至9组成，由数字键*、#以及功能键A-D组成。为避免口令被盗，该设计需要在口令输入时，在画面上出现一个*数字。在“口令”正确的情况下，语音提示“开”；“口令”出错的情况下，语音提示“ERROR”并重新输入；“输入口令”的情况下进行“导入路径 WORD”的显示。

（4）具有警告功能，当以上三种方式解锁出错时，机器人控制系统会发出嗡嗡报警声，发光二极管灯会发光。

（5）信息修改功能。管理者可以通过权限设置机器人系统中的面容信息，RIF射频卡片信息，也可以修改解锁密码[2]。

2.系统硬件设计

该系统以STM32F103为主体，采用了多功能微控制器。人脸识别系统则是对使用者进行身份认证和门锁的管理。使用者通过机器人视觉面容识别模块扫描，经认证后，便可进行解锁操作，并输出对应的信息[3]。面部识别的系统框图如图2所示。

（1）控制器：使用STM32系列的单片机，可靠性高，性价比高，可以在线编程和整机调试。

（2）显示模块：使用 TFT彩色液晶屏，该液晶屏幕具有很强的显示能力，可以显示出很多的文本和图表，可以很清楚的显示出各种各样的内容。

（3）矩阵按键模块：使用4×4按键模块，提供16个按键，并且可以降低键盘与单片机引脚的界面所占用的 I/O线的数目。

（4）电源模块：电源电路L298N，其具有强大的传动性能、较小的发热、较好的抗干扰性等。

（5）RIF射频模块：读卡芯片RC522所使用的MFRC522是一款高集成度的读写卡，用于13.56 MHZ的无接触通讯。

（6）面容识别模块：面容读卡器HLK-TX510是一款以TX510为核心的 AI芯片，具有很强的 AI运算能力及高分辨率的特点，并具有3D活体测量、3D面孔识别、红外线活体探测、可见光活体探测等功能[4]。

3. 系统软件设计

该系统软件设计采用 C语言编程，由主程序、初始化程序、LCD显示程序、键盘扫描程序、键功能程序、密码设置程序、EEPROM读写程序和延时程序等组成[5]。主要程序设计流程如图3所示。

4. 结论

基于面容解锁的技术，以安全性、便捷和低价格为主要优势。本文对基于物联网的智能面容解锁机器人控制系统进行探索研究，初步设计了硬件电路，包括单片机控制、电源、键盘、显示屏、射频卡、人脸识别等[6]；在此基础上进行了机器人控制系统的软件设计。实现了面容解锁的基本功能以及设备物联网，还有很多的不足需要做更进一步的研究与探索[7]。

参考文献：

[1] 谷甘军.一种基于物联网的智慧机器人[EB/OL].2021-06-15.

[2] 胡飞. 智能锁安全体系的设计与研究[D].电子科技大学，2018.

[3] 王志勇. 智能门锁控制系统的设计与开发[D].浙江理工大学，2018.

[4] 鄢永明. 静电放电及其防护器件研究[D].湖南大学，2016.

[5] 陆锌渤.浅析射频识别技术[J].中国新通信，2018，20（01）：67-68.

[6] 李瑞鹏. X 射线衍射仪控制系统设计[D].西安电子科技大学，2018.

[7] 高福友. 低功耗指纹锁无钥匙门禁系统设计及协议制定[J].计算机工程与设计，2011，32（03）：887-891.

作者简介：

王宏扬（2022.8—），男，汉族，辽宁朝阳，本科在读，单位：大连工业大学艺术与信息工程学院，研究方向：智能制造，物联网。

郭琳（1986.8—），女，满族，辽宁鞍山，讲师，硕士研究生，单位：大连工业大学艺术与信息工程学院，研究方向：机器人控制，人工智能。