一、本论文选题背景、意义和价值
（一）选题背景（含国内外研究现状）
在各类实验室场景下，鉴于存有贵重实验仪器设备、危险化学品及科研项目资料等关键物品，对人员进出实施严格管控显得极为关键。传统机械锁门禁方式在实际应用中暴露出诸多弊端，诸如难以精确记录人员进出的详细信息、无法达成实时监控以及难以实现灵活的权限管理等，这些不足致使安全漏洞频繁出现。相较而言，借助STM32单片机来设计智能门禁系统成为解决此类问题的有效路径。从国内的研究现状分析，已有部分高校实验室积极投身于适合自身需求的门禁系统自主研发工作，其中广东石油化工学院现代通信重点实验室所开发的相关系统颇具代表性。与此同时，基于STM32单片机的门禁系统设计呈现出多样化的发展态势，例如采用STM32F103C8T6单片机并融合多种功能模块以实现用户卡高效管理与门锁精准控制的设计方案，依托STM32开发板成功打造防疫门禁功能的创新设计，以及利用RC522射频模块达成校园卡开启寝室门禁功能的实用设计等。通过对相关文献的深入检索与研究，发现这些文献从系统架构、硬件选型与配置、软件算法与逻辑等多个角度对基于 STM32 的门禁系统设计展开了全面探讨，为进一步优化基于STM32单片机的实验室智能门禁系统提供了极具价值的参考依据与经验借鉴。借助STM32单片机强大的运算控制能力，结合各类先进传感器与高效通信模块，未来有望构建起高度自动化、智能化的门禁管控体系，切实满足实验室安全管理的现实迫切需求，有力保障实验室的安全稳定运行与科研工作的有序开展，后续还需对这些成果进行进一步的融合与改进，以推动实验室智能门禁技术的持续发展与创新。
（二）选题意义和价值
该选题的意义在于，鉴于实验室存放着贵重仪器设备、危险化学品及科研资料等关键物品，传统机械锁门禁缺陷明显，而此系统能够有效弥补这些不足，提升管理效率与安全性，从而切实满足实验室安全管理的需求，并且利用先进技术实现自动化、智能化门禁管控，有力推动实验室管理朝着现代化方向发展，契合现代实验室管理的趋势。其选题价值体现为，智能门禁通过集成指纹、虹膜、人脸识别等生物识别技术并结合密码等手段，实现精准身份识别，确保合法人员顺利进出；能够依据不同人员灵活设置权限，精准控制其活动范围，同时实时监控门锁状态并记录信息，方便后续查询与安全监管；此外，STM32单片机所具备的丰富外设接口和强大数据处理能力，使系统扩展成为可能，足以满足实验室未来潜在的功能需求，具有重要的应用与研究价值。
二、研究的主要内容、重点难点
（一）主要内容
基于STM32单片机的实验室智能门禁系统的设计与分析，硬件设计研究包括选择合适的 STM32单片机并配置其资源，对刷卡、指纹、人脸识别、WIFI各解锁模块研究选型与连接通信方式，探讨LED指示灯、OLED屏幕模块、蜂鸣器及门磁传感器等指示显示和报警相关模块的设计与连接，还有针对门锁驱动模块选择合适门锁及继电器并设计控制方式。软件设计研究需着眼于系统初始化，如外设、WIFI连接、数据库连接的初始化代码编写；解锁流程里的数据接收校验、比对验证算法及操作执行逻辑；异常处理中的监测程序与报警触发程序；数据管理涉及数据库设计及数据交互程序，系统框架如下图所示。

（二）重点难点
重点在于基于STM32单片机的实验室智能门禁系统涵盖硬件与软件两方面的结合与设计。
难点在于理解各硬件模块与STM32单片机之间复杂的接口连接和通信机制，如刷卡模块的SPI接口、指纹识别模块的UART或 SPI 接口等不同连接方式的具体原理和数据传输过程。软件部分，系统初始化时如何确保外设、WIFI和数据库连接的稳定性与兼容性是一大挑战，在解锁流程中，多种解锁方式下的数据校验、不同识别算法的应用以及与数据库的比对验证逻辑较为复杂，尤其是要准确处理验证通过和失败后的一系列操作。此外，数据管理中的本地与远程数据库交互细节，包括数据存储结构、加密方式以及与系统的协同工作机制，并且还有门磁传感器监测异常的精准度和报警程序的有效触发等，都增加了系统设计与理解的难度。
三、研究基本思路和方法
（一）基本思路
首先开展需求分析与规划，清晰明确实验室对于门禁系统在多种解锁方式、状态监测、异常报警以及数据管理等方面的功能需求，并据此规划出相应的指标。接着进行硬件选型与搭建，确定以STM32单片机为核心，搭配RFID射频识别刷卡模块经SPI接口、AS608指纹识别模块通过UART或SPI接口、含OV7670摄像头与ILI9341图像处理芯片的人脸识别模块经数据总线、ESP8266等WIFI模块利用串口通信、LED指示灯经GPIO接口、OLED屏借SPI接口、蜂鸣器以及经继电器连接的门锁驱动模块，使各模块与STM32相连来实现相应功能。然后着手软件设计与开发，在系统启动时初始化外设、WIFI和数据库连接，解锁流程中针对不同解锁方式接收并校验数据，按对应逻辑比对验证，依据结果执行开门、发送记录等操作或给出报错提示，依靠门磁传感器监测异常以触发报警程序，在数据管理方面设计数据库结构实现本地与远程交互且对 WIFI 通信数据加密，通过 OLED 屏设计用户界面展示提示及状态并支持简单操作。
（二）研究方法
1、文献研究法：通过广泛收集并深入研读涉及STM32单片机在门禁系统应用、多种识别技术集成、数据库管理以及异常监测报警等方面的学术论文、技术报告、产品手册等文献资料，了解前人在类似系统设计中的思路、方法、问题及解决方案，为本门禁系统的设计与实现提供坚实的理论基础、技术参考和经验借鉴。
2、系统设计方法：包含需求分析和模块化设计。需求分析是调研实验室实际情况，与相关人员沟通，梳理明确系统功能等需求形成说明书；模块化设计则是将整个系统按功能拆分成多个模块，分别对各模块进行详细设计，提升可扩展性与可维护性。
3、实验测试法：涵盖硬件电路测试、功能测试及性能测试。硬件电路测试用专业设备检测电路连接等情况；功能测试编写用例逐一检查系统各项功能实现情况；性能测试评估不同条件下系统的性能指标，针对问题优化提升性能。
4、对比分析法：选取同类型门禁系统或相关案例，从多维度与之对比，找出自身优势与不足，借鉴优秀之处改进优化，使所设计系统更具竞争力并贴合实际需求。
四、研究步骤和工作计划
（一）研究步骤
（1）进行单个传感器的数据监测，以保证传感器收集到的数据的准确性和稳定性；
（2）使用STM32主控芯片收集数据，将数据通过网络通信模块上传到云端；
（3）搭建后台管理程序，接收云端数据，检测数据可用性；
（4）将各部分装置进行组合调试，记录实验数据，撰写论文。
（二）工作计划
毕业论文完成预计5个月，时间安排如下：
2025年12月 论文选题、撰写开题报告。
2026年1月-2月 设计系统；论文撰写，修改完善论文。
2026月3月 完成论文初稿，准备中期检查。优化系统结构，补充不足的地方。
2026年4月 继续修改论文、定稿；整理资料，熟悉内容，做好答辩准备。
五、主要参考文献（参文献不少于10篇，尽量采用近5年的文献）
[1] 韩媛媛.基于WiFi和RFID技术的小区智能门禁系统设计[J].南方农机,2021,52(19):161-163.DOI:10.3969/j.issn.1672-3872.2021.19.051.
[2] 顾姗姗,杨宇航,杨忠,等.基于STM32的智能指纹门禁系统设计[J].金陵科技学院学报,2021,37(01):51-54+60.DOI:10.16515/j.cnki.32-1722/n.2021.01.010.
[3] 金荣华,高文戈,黄益曼.智能锁创新技术在安全性和用户体验方面研究[J/OL].中国科技期刊数据库 工业A,https://www.cqvip.com/doc/journal/3465795487.
[4] 刘紫娟,张启文.智能门禁考勤系统设计研究[J].智能城市,2021,7(15):4-5.
[5] 赖瑞镪.利用NB-IoT技术的机房智能门禁设计[J].物联网技术,2022,12(10):84-86.DOI:10.16667/j.issn.2095-1302.2022.10.024.
[6] 王思婷,梁浩明.基于ESP8266的智能门禁系统设计与实现[J].科学与信息化,2022,(08):104-106.
[7] 张燕,任安虎,王磊.人脸识别智能门禁系统的优化设计技术[J].单片机与嵌入式系统应用,2020,20(04):55-58.
[8] 田德恒.基于单片机的智能防盗报警系统设计[J].信息技术与信息化,2024,(09):217-220.DOI:10.3969/j.issn.1672-9528.2024.09.050.
[9] 刘义艳,曹洁宁,丁添.基于嵌入式Qt的智能门禁系统[J].物联网技术,2023,13(07):57-59.DOI:10.16667/j.issn.2095-1302.2023.07.014.
[10] 季明.嵌入式数据库在自动化运维系统中的应用[J].自动化应用,2024,65(04):213-215+218.DOI:10.19769/j.zdhy.2024.04.070.
六、论文提纲
摘要
1 绪论
1.1 研究背景意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容
2 总体设计
3 硬件系统设计
3.1 RFID模块
3.2 指纹识别模块
3.3 人脸识别模块
3.4 WIFI模块
3.5 指示与显示模块
3.6 报警模块
3.7 门锁驱动模块
4 软件设计
4.1 系统初始化模块设计
4.2 解锁流程模块设计
4.3 异常监测模块设计
4.4 数据管理模块设计
5 系统框架阐述
6 结语
参考文献