基于STM32单片机的车辆门锁智能控制系统
吴俊杰林舜杰柯向辉邹恩何忠礼
摘要：本次设计的车辆锁智能控制系统，主要针对市面上传统车锁无法进行远距离的操控、安全性低，以及车钥匙携带不便的问题，提出了使用GSM网络来实现汽车的实时远程控制。该车辆智能控制系统，主要通过两种方式进行开锁，一种是通过手机的APP进行开锁，使用者可以使用手机APP在有2G或2G以上网络的情况下进行远程的开关车锁；一种通过指纹的方式进行开锁，在手机APP端上，选择指纹的录入和删除，录入指纹以后即可使用指纹进行开锁。在监控报警方面，使用震动传感器防止盗窃者用非法手段进行开车锁，本控制系统AndroidAPP界面简洁，使用人员容易上手，方便操作，实现了多种识别方式的智能开锁。
关键词：APPGSM指纹识别监控报警
随着经济的不断发展，汽车逐渐成为家庭中重要的代步工具，人们在选择车辆的时候，不同的安全设计，会影响着人们购车的选择。车锁作为我们汽车安全中重要的一环，不再仅仅使用机械钥匙的方式来进行开锁，而是通过指纹和GSM的方式，共同实现车锁的控制。
传统的机械锁其构造简单、功能单一，安全性能低，而车辆锁智能控制系统则是克服了机械锁的安全性能差，以其多功能化、实时联网化、智能化、简易化成为了目前的车辆锁未来的方向[1]，指纹识别作为主流的生物识别方式，目前在汽车上的采用率并不够高，仅仅只有几家车厂采用车载指纹识别产品，而这几家使用的方式也是截然不同，现代4代所使用的指纹识别可应用于车锁开门，同时车内进行识别启动车辆的功能，领克05和20年7月所发布的奔驰S，都是用于车内的识别启动车辆的功能，以及凯迪拉克在车辆B柱位置的生物识别系统，这些都代表这未来车辆厂商在指纹识别上做出的不同方向选择[2]。
本文所提出的车辆锁，在传统的机械车锁的基础上，提出了多方位开锁以及高安全性的防盗机制，在能使用指纹进行开启车锁的解锁方式下，同时设计手机APP进行解锁[3]，使得使用者能够摆脱车钥匙，不仅能解决目前不能进行远程开启车门的弊端，也能够解决指纹识别本身在极端环境下的识别率低的问题，提升了小车能够在更多的场景的适用性。
2门锁总体设计
本设计是通过GSM模块和手机所设计的车锁APP为控制核心，它的工作流程是：手机通过APP应用发出指令，GSM远程控制模块接收指令，然后处理指令的信息，将处理后的信息转化为信号输出到门禁电源控制器上，门禁电源控制器控制门禁电磁锁电路的通断，以达到开锁和关锁，同时为了保证在指令开锁失败的情况下还能够打开车锁，还增加了指纹开锁的方式来保证使用者能够正常的开锁[4]，图2为车锁整体结构。
指纹识别的过程则需要以下几步：（1）指纹识别算法，程序中采用的是1：N的方式来进行识别，将用户采集到的指纹和模块中的指纹库存有的指纹信息进行一一对比，找出匹配的指紋信息，在这个过程中，对于生物识别系统的通用处理过程是有：采集、对比和匹配。当然，指纹识别的过程也是如此，它包含了指纹图像处理、指纹图像预处理、特征提取以及匹配的过程。（2）图片预处理，图片预处理有以下这几个过程：①指纹分割（指纹图像与指纹背景进行分割）；②图像增强（采用了局部求平均值以及中值滤波的方式增强图像）③二值化（设定一个阀值，将图片信息从多值的数字图像中取出我们需要的图像）；④细化处理（将我们图像的线条由多像素宽度减少到单位宽度的像素）。（3）特征提取。将采集到的的图像信息进行特征的提取，主要是对伪特征进行去除，进行毛刺和短脊的过滤。（4）特征匹配，将获取到的指纹特征与指纹库中的指纹特征进行匹配，先进行粗匹配，在进行纹线端点和分叉点更为细致的匹配[5]，图3为指纹处理指纹信息过程中的流程。
3硬件设计
选用的STM32F103C8T6单片机是一款基于ARMCortex-M内核STM系列的32位的微控制器，性能稳定，能够支撑智能车锁的工作，同时，选用的AS608模块，具有体积小、功耗低、接口简单、可靠性和识别速度开的特点，指纹录入时间和识别速度均在在1S以内，可录入300个指纹，在人们日常使用指纹进行开锁的过程中不会体会到卡顿，高流畅度的进行解锁，GSM模块采用的是SIM900A，该模块使用手机卡与手机进行短信的通讯，然后通过UART的方式将数据传输到微处理器中进行处理，同时，智能车锁有着电机驱动模块、震动传感器模块、语音模块、EEPROM存储模块，使得智能车锁有着更好的表现[6]。
4软件设计
4.1系统工作流程
单片机STM32作为整个车锁的核心控制部分，完成模块的初始化、各模块之间的工作模式、以及数据的传输，完成模块之间的通讯与控制[7]。
本次软件设计采用的是模块化设计的思路，将使用到的GSM模块、指纹模块、震动传感器模块、EEPROM存储模块、语音模块进行软件设计，以达