基于单片机的电容式指纹识别系统电路设计

王晓芳

摘 要：本文主要探讨一种基于STC89C51单片机的电容式指纹识别系统电路的设计。在深入研究ATK-AS608指纹识别模块的基础上，对整体系统的硬件电路进行设计，主要包括外部晶振电路、电源电路、复位电路、液晶显示电路和指纹识别电路等模块。搭建硬件电路平台，通过上位机编程控制，能够采集到指纹信息，并通过串口通过传递给指纹模块。通过对指纹模块的控制，实现指纹的录入和识别。该系统的传输速度高、精确度好，而且制造成本低，能够满足家庭或小型办公室对指纹识别的需求。实验结果表明，该系统硬件电路设计的有效性和可行性。

关键词：STC89C51单片机 串口通信 指纹识别

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）07（a）-0078-02

在众多的用于身份验证的生物识别技术中，指纹识别技术是目前最方便、可靠、非侵害和价格便宜的解决方案，对于广大市场的应用有着很大的潜力。随着各主流手机厂商对指纹识别技术的搭载普及化，在可预见的未来，指纹识别将成为智能移动设备的标配，利用指纹的便捷性和安全性来进行移动应用的安全认证，从而提升客户体验，将是大势所趋。

为了满足家庭或小型办公对指纹识别的需求。本文在研究ATK-AS608指纹识别模块的基础上，针对电容式指纹识别的问题，从应用角度出发，对硬件电路进行了设计并进行分析研究。

1 ATK-AS608指纹识别模块

ATK-AS608指纹识别模块是ALIENTEK推出的一款高性能的光学指纹识别模块，如图1所示。该模块采用AS608为核心指纹识别芯片。芯片内置DSP运算芯片、集成了指纹识别算法、能高效快速采集图像并识别指纹特征。模块配备了串口、USB通讯接口，用户无需研究复杂的图像处理及指纹识别算法，只需通过简单的串口、USB按照通讯协议便可控制模块。主要包括：光学头、通信连接线、DSP芯片、稳压芯片、FLASH芯片和CMOS传感器等部件组成。本模块在考勤机、保险箱柜、指纹门禁系统和指纹锁等场合应用非常广泛。

2 工作原理

目前，主要的生物识别方式有：指纹识别、掌纹识别、虹膜识别、面部识别、DNA识别、行为识别等。目前，在各个应用领域用的较为普遍的是指纹识别。具体的工作过程是：按压得到指纹（得到指纹图像），变成指纹一个特定的独一无二的特征，产生指纹模板，如圖2所示。总体特征是指那些用人眼直接就可以观察到的特征。包括纹形、模式区、核心点、三角点和纹数等。

指纹模板就是“照一次相”，指纹模块里面的CMOS芯片采集一次指纹信息，然后进行模糊处理生成0和1两种记录信息，存入指纹模块的FLASH芯片里面。当切换到识别模式时，指纹模块就会让CMOS芯片采集到一次指纹，然后和FLASH芯片的数据进行对比。确定是否存在，如果存在就能返回时几号指纹。这样就可以通过单片机进行指纹识别和登记了。

3 指纹识别系统的硬件电路设计

当前对指纹识别的技术有三种途径：普通的指纹识别、超声波指纹识别和光学指纹识别。本文在对ATK-AS608指纹识别模块深入研究的基础上，提出了以STC89C51为控制核心的指纹识别系统的硬件电路设计如图3所示，主要由外部晶振电路、电源电路、复位电路、液晶显示电路和指纹识别电路等部分组成。其中液晶显示电路和指纹识别电路是关键电路模块。

3.1 液晶显示模块

液晶显示器的主要原理是激发液晶分子通过电流产生点、线和平面，并用后灯形了成图像。本文采用12864液晶显示屏，其显示分辨率为128×64，内置8192个16×16点汉字，和128个16×8点ASCII字符集，利用该模块灵活的接口方式和简单的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。依据引脚图，对相应的硬件电路进行设计。用户的指令或者数据是经过RS确定写入的。数据的内容就是要显示的内容。读/写的控制端设置为写模式，即低电平。把相应的数据或者用户输入的指令传导到数据线上。给E一个高脉冲发送数据到LCD控制器来完成写操作。

3.2 指纹识别电路

指纹模块里面主要是DSP芯片，型号为PS1802，加上外面的CMOS芯片，CMOS芯片主要是对指纹进行“照相”，生成指纹特征，录入两次这样的指纹特征就能生成一个指纹模板。具体的工作过程是：扫描指纹（录入图像）、生成特征、合成模板（建立一个指纹库文件，成功录入一个指纹）。

4 结语

本文通过对ATK-AS608指纹识别模块深入研究，分析了电容式指纹识别的原理，设计并完成了以STC89C51为控制核心的指纹识别系统的硬件电路；实现了电路板的制作，并通过上位机进行编程控制，实验结果表明，能够实现对指纹的录入和识别；验证了该电路设计方案的可行性和有效性。该系统的传输速度高、精确度好，而且制造成本低，能够满足家庭或小型办公对指纹识别的需求。

参考文献

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