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基于单片机的电容式指纹识别系统电路设计

2018-01-28王晓芳

科技资讯 2018年19期
关键词:指纹识别

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

[1] 赵玉兰,姜春风,方修丰.指纹识别技术在煤矿门禁系统中的应用与实现[J].煤炭技术,2010,29(11):132-134.

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[6] 赵建领.51单片机开发与应用技术详解[M].北京:电子工业出版社,2009.

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