业务用例
一、服务器端设计
服务器软件管理系统完成所有人员的指纹采集，并且按照部门或者区域管理网络节点的地址，当发生异常现象时，管理系统能做出应急处理。
包括指纹管理、房间管理、权限管理以及用户管理等功能。
1.1 用户权限设计
权限管理部分即为系统中对每个门禁节点权限分配的管理，主要工作有门禁节点的人员分配、指纹分发以及在需要时清空门禁节点数据库等操作。
门禁节点的指纹库中所有指纹数据均由服务器端下发，门禁节点不具有自行指纹注册的功能。
指纹下发分为门禁节点的人员分配和指纹下发两步来完成。
第一步，先要进行人员分配，在选择好门禁节点的编号以后，向指定门禁节点添加要分配的人员。
第二步，选择好每个门禁节点的人员以后，进行指纹下发到节点的工作。
首先打开服务器，刷新房间号后再选择需要下发指纹数据的房间编号，最后选择人员及需要下发的指纹类型即可完成下发工作。
指纹下发完成以后，已分配权限的人员即可在指定的门禁节点打开门禁。
1.2 指纹采集功能
本系统为网络的指纹识别门禁管理系统，其中指纹为系统中唯一的身份认证技术。
所以在整个系统中指纹管理显得尤为重要。
指纹的管理主要包括指纹的采集、存储、删除等操作，以及对系统中所有人员的添加、更改、删除等操作。
指纹采集为本系统指纹数据登记的录入端，主要完成本系统中所有人员指纹数据的采集入库。
指纹采集与下发工作只可以在管理员权限下进行，对于普通用户则不具有指纹登记与下发功能。
本系统中指纹的采集部分设计主要分为两大模块：第一部分主要负责指纹模块基本的参数设置及模块功能实现，基本参数设置包括指纹模块的波特率、模块编号、安全级别等。
控制指纹模块实现的功能有指纹采集、验证、匹配、模板上传、模板下载、指定编号指纹数据删除等基本功能。
人员信息管理部分主要包括人员添加、人员修改、人员删除等基本功能。
第二部分为系统中人员信息的管理。
系统中有新的人员添加时，需要先在管理员权限下登录系统，完善人员基本信息后完成人员添加。
人员添加后即可对新添加的人员录入指纹，指纹录入成功后选择指纹的属性对指纹进行入库。
录取完成以后即可将指纹下发至门禁节点，以实现人员权限的分配。
整个工作流程如图下所示：
否
图1-1指纹录入流程图
1.3 人员信息管理
要进行用户管理则必须首先在管理员权限下登录系统，用户管理主要分为新用户注册、用户密码更改、用户浏览。
只有在管理员权限下可以增添新的用户。
在增添注册新用户时需要确定用户名、用户密码、用户权限等基本信息。
用户权限的选择有管理员、普通用户两种权限。
新用户注册以后，即可用已注册的登录名登录进入本系统。
如果新注册用户权限为管理员，即可注册新的用户，也可以对其他用户权限进行管理。
如果新用户的权限为普通用户则在用户管理界面下只具有密码修改权限。
1.4 房间信息管理
门表的设置主要用来完成房间编号和节点IP地址的连接。
由于系统中要实现服务器到门禁节点指纹数据模板的下发，又由于系统中服务器与门禁节点之间的通信是通过TCP/IP协议实现，所以下发指纹数据时必须选中门禁节点的IP地址。
为了系统方便对所有门禁节点的统一管理，所以将门牌号与门禁节点的IP地址对应起来，在指纹下发过程中直接选中门牌号即可将指纹数据下发至指定的门禁结点。
1.5 指纹下发操作
系统中有新的人员添加时，需要先在管理员权限下登录系统，完善人员基本信息后完成人员添加。
人员添加后即可对新添加的人员录入指纹，指纹录入成功
后选择指纹的属性对指纹进行入库。
录取完成以后即可将指纹下发至门禁节点，以实现人员权限的分配。
整个工作流程如图所示：
否
图1-2指纹录入流程图
1.6 实时监控实现
实时的监测系统可提高系统的安全性。
在本系统中服务器下发指纹时会将下发的指纹类型、指纹注册存储到数据库中。
门禁结点正式运行以后，当门禁节点识别到有指纹输入时对指纹进行处理后控制电锁的开关状态。
如果开锁成功时，在开锁同时门禁结点通过网络将识别到的指纹编号上传到服务器。
服务器对门禁节点上传的编号进行查询判断，当指纹类型为常用指纹或者备用指纹时服务器只将记录写入日志文件，当指纹类型为特殊指纹时服务器在写入日志文件的同时还会提示管理人员有用户非法进入房间。
系统日志主要包括进入日期、时间、人员以及所进入的房间编号等信息。
正常工作是系统如下图所示：
二、门禁结点设计
2.1 硬件设计
指纹门禁的节点的硬件部分主要包括：单片机最小系统、指纹采集模块、串口通信电路、网络通信部分、开关按钮、供电系统组成。
其结构框图如图2-1所
示：
图2-1单节点硬件结构图
2.1.1 主控芯片选择
STC12C5A60S2系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12 倍。
内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换(250K/S，即25万次/秒)，针对电机控制，强干扰场合。
并且STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到
P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3)。
所以本系统中选则STC12C5A60S2作为主控器来实现指纹模块和网口转串口的同时通信。
本系统芯片选用DIP40封装，引脚排列如图2-2所示。
图2-2单片机引脚图
2.1.2 指纹模块
本系统中选择乙木公司的X2-1020指纹识别模块作为本系统中的指纹识别处理单元，该模块可用USB和串口两中通信方式进行控制，具有控制简单快捷，稳定性好等优点。
指纹模块在本系统中主要用作服务器端指纹的录入，以及在门
禁结点的指纹识别、处理及在主控器的控制下完成指纹模块内部的指纹对比等工作。
主处理器尺寸
图2-3指纹模块主处理器
指纹模块通信过程:
在本模块的通信过程中所有指令的发送、接收必须要遵循一发一收的原则，主控器(Host)在没有收到应答时，不可以向目标模块(TARGET)发送指令。
主控器指纹模块
图2-4通信过程
注：通信过程中，所有的指令发送接收必须遵循一收一发原则，主控器在没有收到应答时，不可以响指纹模块(TARGET)发送指令。
2.1.3 网络模块
单片机上网卡模块、串口转网络服务器，即USR-TCP232-T24系列产品是用来将TCP网络数据包与单片机RS232/RS485/RS422接口数据透明传输的设备，产品体积小，功耗低搭载RAM处理器，速度快，稳定性高。
USR-TCP232-T型号产品为插针式封装，2KV电磁隔离的RJ45接口，小体积的TCP/IP串口模块。
技术规格
引脚说明如下
2.2 嵌入式软件设计
2.2.1 接收指纹数据包流程
门禁节点的软件部分主要实现的功能有控制指纹模块进行指纹采集、指纹注册、指纹比对等操作，并根据指纹匹配结果控制电子锁的开关状态，同时将匹配到的
模板编号发送至服务器端。
另外还要完成从串口接收到由服务器端发送的指纹模板数据，并通过串口2将接受的指纹模板存入指纹模块。
下位机软件主流程图如图2-5所示：
图2-5下位机软件主流程图
2.2.2 验证指纹开锁过程
门禁节点在无上位机控制操作的情况下，长期工作于指纹识别状态，当检测到有指纹输入时。
指纹模块采集指纹数据并合成指纹数据模板，之后将合成的数据模板与模块指纹库中的指纹数据进行比对，输出比对结果。
其工作流程如下图所示：
结
束
有指纹输入?模板生成？开 始
验证成功？
成功
是失败
采集指纹模板比对生成模板
是
是
否
否
否
图2-6指纹识别和验证流程图。
