FPS200固體指紋識(shí)別傳感器設(shè)計(jì) - 指紋識(shí)別系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)圖集錦 —電路圖天天讀（200）

　　FPS200固體指紋識(shí)別傳感器設(shè)計(jì)

　　現(xiàn)有的光學(xué)傳感器的體積都較大，成像結(jié)果要經(jīng)過(guò)變換才可以使用。該采集系統(tǒng)采用Veridicom公司的FPS200固體指紋識(shí)別傳感器設(shè)計(jì)而成。 FPs200是一種性能優(yōu)越，功耗低，價(jià)格便宜的指紋識(shí)別傳感器。由于其特殊的EDS保護(hù)，特別窄小的物理尺寸，以及獨(dú)特的省電特性，使傳感器尤其適合嵌入式系統(tǒng)使用。主要原理是，在指紋圖像感知區(qū)域集成了二維金屬電極陣列，每根電極充當(dāng)電容一極，在傳感器表面，二極之間有一層鈍化層作為電容的介電層。由于指紋的脊和谷與傳感器接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的電容值，測(cè)量這些不同的數(shù)值即形成圖像。

　　與同類產(chǎn)品相比，F(xiàn)PS200的性能特點(diǎn)如下：

　?。?）支持多接口模式。FPS200有3種接口模式，8位的系統(tǒng)總線接口，集成全速的USB接口和集成的串行外設(shè)接口，使芯片的應(yīng)用設(shè)計(jì)更加靈活。芯片集成USB控制器，大大減少了USB電路設(shè)計(jì)的工作量，同時(shí)USB接口協(xié)議支持更高的傳輸速率；（2）自動(dòng)指紋檢測(cè)功能。FPS200可自動(dòng)檢測(cè)手指是否放在傳感器上，如果有，則進(jìn)入工作狀態(tài)；否則，進(jìn)入睡眠狀態(tài)。此設(shè)計(jì)不需輪詢檢測(cè)指紋，提高了芯片的丁作效率；（3）FPS200內(nèi)部包括一個(gè)新的二階的A／D轉(zhuǎn)換器，功耗低（75％）；FPS200傳感器單元間距變小，提高了傳感器陣列的機(jī)械強(qiáng)度。

　　系統(tǒng)采用USB接口模式，設(shè)計(jì)中請(qǐng)注意：①FPS200的工作電壓是3.3~3．6 V，而USB的供電電壓是5 V，所以要用電壓轉(zhuǎn)換芯片實(shí)施電壓轉(zhuǎn)換；②FPS200通過(guò)MODEl和MODEO 2個(gè)引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)接口模式的選擇。在USB接口模式下，將微處理器接口模式和SPI予以屏蔽。此時(shí)MODE［1：0］=l0b，采用FPS200內(nèi)部 ROM；其他部分引腳CS0，CSl，MOSI，MOSO被屏蔽，引腳懸空；XTAL1與XTAL2之間接12MHz晶體電路；FPS200內(nèi)部的多頻振蕩器不工作。圖2給出FPS200傳感器和系統(tǒng)的連接電路。

　　系統(tǒng)微處理器模塊采用ARM2440開發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用Samsung公司的ARM處理器S3C2440，由6層板設(shè)計(jì)。該開發(fā)系統(tǒng)在盡可能小的面板上 （120mmx90mm）集成64MBSDRAM，64MB NAND Flash，lMB B00T Flash，RJ一45 網(wǎng)卡，音頻輸入和輸出，USB Host，USB Slave，標(biāo)準(zhǔn)串口，SD卡插座等設(shè)備接口，支持LCD／STN液品屏接口，可以接各種單色，偽彩，真彩液晶屏，并含有觸摸屏接口。通過(guò)預(yù)留的USB口可實(shí)時(shí)地將數(shù)據(jù)導(dǎo)入U(xiǎn)盤或者PC機(jī)硬盤中?，F(xiàn)在的SD卡成本低，容量大，所以存儲(chǔ)模塊采用SD卡進(jìn)行圖像存儲(chǔ)。液晶顯示模塊采用Samsung公司的3．5寸TFT（帶觸摸），通過(guò)液晶屏的觸摸功能或USB鼠標(biāo)，可以方便的對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行窗口化操作。

　　指紋識(shí)別系統(tǒng)電路

　　工作原理：當(dāng)指紋傳感器收到指紋信息，將通過(guò)串口給單片機(jī)發(fā)送命令，單片機(jī)同意并接收相應(yīng)的信息，指紋傳感器采集的指紋轉(zhuǎn)換成RGB格式，并且數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)通過(guò)存儲(chǔ)在EEPROM中的固化程序執(zhí)行大量的模式識(shí)別和圖像處理相關(guān)計(jì)算，當(dāng)用戶的指紋被確認(rèn)，單片機(jī)將命令執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，開關(guān)開。硬件特性：80C51單片機(jī)是在8051的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，8051單片機(jī)與80C51單片機(jī)從外形看是完全一樣的，其指令系統(tǒng)、引腳信號(hào)、總線等完全一致（完全兼容），主要差別就在于芯片的制造工藝上。80C51的制造工藝是在8051基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。 8051系列單片機(jī)采用的是HMOS工藝：高速度、高密度； 80C51系列單片機(jī)采用的是CHMOS工藝：高速度、高密度、低功耗；

　　采用8051作為指紋識(shí)別系統(tǒng)的核心處理器，使用單片機(jī)內(nèi)部的4K程序存儲(chǔ)器，接+5V電源。 復(fù)位電路則采用簡(jiǎn)單RC復(fù)位電路，同時(shí)又可與一些需要復(fù)位的外圍電路相連，達(dá)到復(fù)位與單片機(jī)同步。 /EA/Vpp為訪問(wèn)內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器的選擇信號(hào)。由于8051單片機(jī)有4K的內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，又外接了128Kx8的EEPROM存儲(chǔ)器，故該引腳必須接+5V高電平。/PSEN為外部程序存儲(chǔ)器讀選通控制信號(hào)。此電路中無(wú)擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。故該腳懸空。 串口通信接口設(shè)計(jì)采用MAX232實(shí)現(xiàn)TTL與RS-232的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)通信。

　　電源電路

　　當(dāng)指紋識(shí)別系統(tǒng)工作時(shí)，需要+5V電源，為了使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，在本設(shè)計(jì)中，將220v交流電源到+5V直流電的轉(zhuǎn)換電路和識(shí)別控制器集成在一塊電路板上，其中的電路原理圖：

　　當(dāng)220V通過(guò)變壓器后，得到10伏電源Vi，在電路的輸入端與公共地之間，加上經(jīng)整流后的不穩(wěn)定直流電壓Vi，在輸出端便能得到固定的輸出電壓。為了改善紋波特性，在輸入端外接電容，一般i C取值為0. 33uF，并緊接在穩(wěn)壓塊的 輸入端；在輸出端連接電容0 C，這樣可以改善輸出電壓的紋波特性，一般0 C選 為0. 1 uF 。

　　編輯點(diǎn)評(píng)：針對(duì)目前的指紋識(shí)別設(shè)別存儲(chǔ)量小、處理速率慢的現(xiàn)狀，采用高性能的51系統(tǒng)單片機(jī)作為處理核心，實(shí)際實(shí)現(xiàn)了一款高性能的網(wǎng)絡(luò)指紋采集識(shí)別終端。系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)處理服務(wù)器海量存儲(chǔ)及處理速度高，可實(shí)現(xiàn)快速?gòu)?fù)雜匹配算法的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)采集蘇率高，識(shí)別性能好。總的來(lái)看，本文主要介紹了ARM光學(xué)指紋識(shí)別系統(tǒng)、MBF200固態(tài)指紋傳感器、FPS200固體指紋識(shí)別傳感器以及8051指紋識(shí)別系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，側(cè)重于電路路原理分析與過(guò)程詳解，以供讀者品讀。