跟着电子信息技能运用面日益拓宽，不少场合需求对特定用户集体进行身份辨认或身份记载，如门禁体系、考勤体系、安全认证体系等，在各种体系中运用的技能方式多样，如视网膜辨认、面相辨认、指纹辨认、RFID射频辨认运用等。其间，生物特征辨认办法以其便利性强、安全性高级特色得到了越来越多人的认可和承受，特别是指纹辨认技能办法，现已开展成为运用最广泛的生物辨认技能之一。因此，研讨根据嵌入式架构的指纹辨认体系具有现实意义和宽广的运用远景。
ARM光学指纹辨认体系
体系选用光学指纹传感器（内建格科微电子有限公司的光学GC0307 CMOS 图画收集芯片）与ARM Cortex M3 内核意法半导体公司的32 位高功用单片机STM32F205RE 组成功用主体，选用Sobel 边际检测算子、Gabor 滤波、图画二值化等图画收集与处理算法对指纹图画进行辨认，构建了小体积的嵌入式指纹辨认模块，具有积木式嵌入、微功耗、程序接口简略易用、便于二次开发、辨认精确度高、高性价比等特色。整个体系规划构成了一体化光学指纹辨认模块。模块规划选用光学暗布景成像原理，参加特有活体检测芯片，在处理干手指效应的一起处理残留指纹误辨认、橡胶假指纹等问题。
图1 所示为格科微电子有限公司的光学GC0307 CMOS 图画收集芯片运用电路原理图。该款CMOS 图画收集芯片是高精度、低功耗、微体积的高功用相机的内置式组件，它把完成优质VGA 印象的CMOS 印象传感器与高度集成的印象处理器、嵌入式电源和高质量的透镜组结合在一起，输出JPEG 图画或图画视频流，支撑8/10 位数字传输JPEG 图画和YCbCr 接口，供给了完好的印象处理计划。
CMOS 图画收集芯功用输出串行数据引脚、时钟信号引脚、复位引脚、串行总线引脚等都接入到STM32F205RE的GPIO 口， 经过GPIO 口模仿时序读取CMOS 芯片收集到的图画信息。因为STM32F205RE 的GPIO 口作业频率可达120 MHz，因此能够十分精确高效地模仿时序，实测640&TImes;480 的原始图画能以10 帧/s 的速度收集到主处理器STM32F205RE 中进行图画处理。
选用ARM处理器作为操控中心，构建指纹辨认算法的嵌入式体系的规划办法及进程。该体系选用光学指纹传感器（内建格科微电子有限公司的光学GC0307CMOS图画收集芯片）与ARM Cortex M3内核的意法半导体公司32位高功用单片机STM32F205RE组成功用主体，选用Sobel边际检测算子、Gabor滤波、图画二值化等图画收集与处理算法对指纹图画进行辨认。经过重复实践证明，该计划合适嵌入式组件开发中需求进行生物指纹特征提取、辨认，指纹身份认证、比对等场合。体系具有高性价比且交互简易、辨认率高、扩展性强，便于嵌入式运用。
MBF200固态指纹传感器
MBF200是富士通公司推出的一款先进的固态指纹传感器，它除可主动检测指纹外，还带有多种接口方式，为电容性传感器，其电容性传感器阵列由二维金属电极组成，一切金属电极充任一个电容板，接触的手指充任第2个电容板，器材外表的钝化层作为两板的绝缘层。当手指接触传感器外表时，指纹的凹凸不平就会在传感器阵列上发生改变的电容，然后引起二维阵列上电压的改变，并构成指纹传感图画。选用规范C13MS技能的电容性固态器材，具有500 dpi的分辨率，传感器面积为1.28 cmxl.50 cm.具有主动指纹检测才能，内含8位模数转化器，可供给3种总线接口方式。5 V作业电压下的功耗小于70 mW. 1.2以太网接口电路规划AT91SAM7X256内部集成有MAC操控器，可支撑MII接口和RMII接口。RTL820lBL则是工业级带有MII接口的10/100 Mb/s低功耗以太网收发器，25 MHz时钟输出，智能降功耗方式，可为体系供给安稳牢靠的优质网络处理计划，为工厂企业及其他恶劣的操作环境架起可支撑实时传输的以太网，契合IEEE 802.3u的技能规范。以太网接口电路原理图如图2所示。
图2以太网接口电路原理图
运用单片机指纹辨认体系电路模块规划
运用指纹辨认传感器进行指纹收集与辨认，在单片机中对指纹进行处理，用按键标志当时指纹辨认的状况，录入状况，辨认状况，铲除状况，用液晶1602能够显现当时指纹辨认的状况信息;用继电器对当时信息进行判别，例如提示当时指纹辨认过错;运用蜂鸣器和LED等提示当时指纹辨认是否正确。
该体系首先由数字摄像头ov6620收集指纹，并将指纹图画转化为数字图画;然后用16位的飞思卡尔X128单片机对指纹数字图画进行预处理，再经过图画增强、切割、滑润、细化等处理进程得到便于指纹特征提取的数字图画：接着提取细化后的图画细节特征点; 然后将指纹信息数据送入STC89C52单片机中，一块液晶1602与STC89C52单片机相连，液晶用于显现当时指纹收集体系的作业状况和经比照后指纹收集的信息是否正确，用一个蜂鸣器和LED指示灯指示当时收集的指纹信息正确。当收集到的指纹信息正确，蜂鸣器宣布响声而且LED指示灯点亮。
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FPS200固体指纹辨认传感器规划
现有的光学传感器的体积都较大，成像成果要经过改换才能够运用。该收集体系选用Veridicom公司的FPS200固体指纹辨认传感器规划而成。 FPs200是一种功用优越，功耗低，价格便宜的指纹辨认传感器。因为其特别的EDS维护，特别窄小的物理尺度，以及共同的省电特性，使传感器特别合适嵌入式体系运用。首要原理是，在指纹图画感知区域集成了二维金属电极阵列，每根电极充任电容一极，在传感器外表，二极之间有一层钝化层作为电容的介电层。因为指纹的脊和谷与传感器接触时会发生不同的电容值，丈量这些不同的数值即构成图画。
与同类产品比较，FPS200的功用特色如下：
（1）支撑多接口方式。FPS200有3种接口方式，8位的体系总线接口，集成全速的USB接口和集成的串行外设接口，使芯片的运用规划愈加灵敏。芯片集成USB操控器，大大减少了USB电路规划的作业量，一起USB接口协议支撑更高的传输速率；（2）主动指纹检测功用。FPS200可主动检测手指是否放在传感器上，如果有，则进入作业状况；不然，进入睡觉状况。此规划不需轮询检测指纹，提高了芯片的丁作功率；（3）FPS200内部包含一个新的二阶的A／D转化器，功耗低（75％）；FPS200传感器单元距离变小，提高了传感器阵列的机械强度。
体系选用USB接口方式，规划中请注意：①FPS200的作业电压是3.3~3．6 V，而USB的供电电压是5 V，所以要用电压转化芯片施行电压转化；②FPS200经过MODEl和MODEO 2个引脚来完成接口方式的挑选。在USB接口方式下，将微处理器接口方式和SPI予以屏蔽。此刻MODE［1：0］=l0b，选用FPS200内部 ROM；其他部分引脚CS0，CSl，MOSI，MOSO被屏蔽，引脚悬空；XTAL1与XTAL2之直接12MHz晶体电路；FPS200内部的多频振荡器不作业。图2给出FPS200传感器和体系的衔接电路。
体系微处理器模块选用ARM2440开发体系，该体系选用Samsung公司的ARM处理器S3C2440，由6层板规划。该开发体系在尽可能小的面板上 （120mmx90mm）集成64MBSDRAM，64MB NAND Flash，lMB B00T Flash，RJ一45 网卡，音频输入和输出，USB Host，USB Slave，规范串口，SD卡插座等设备接口，支撑LCD／STN液品屏接口，能够接各种单色，伪彩，真彩液晶屏，并含有接触屏接口。经过预留的USB口可实时地将数据导入U盘或许PC机硬盘中。现在的SD卡成本低，容量大，所以存储模块选用SD卡进行图画存储。液晶显现模块选用Samsung公司的3．5寸TFT（带接触），经过液晶屏的接触功用或USB鼠标，能够便利的对测验体系进行窗口化操作。
指纹辨认体系电路
作业原理：当指纹传感器收到指纹信息，将经过串口给单片机发送指令，单片机赞同并接纳相应的信息，指纹传感器收集的指纹转化成RGB格局，而且数据传输到单片机，单片机经过存储在EEPROM中的固化程序履行很多的方式辨认和图画处理相关核算，当用户的指纹被承认，单片机将指令履行机构动作，开关开。硬件特性：80C51单片机是在8051的基础上开展起来的，8051单片机与80C51单片机从外形看是彻底相同的，其指令体系、引脚信号、总线等彻底一致（彻底兼容），首要不同就在于芯片的制作工艺上。80C51的制作工艺是在8051基础上进行了改进。 8051系列单片机选用的是HMOS工艺：高速度、高密度； 80C51系列单片机选用的是CHMOS工艺：高速度、高密度、低功耗；
选用8051作为指纹辨认体系的中心处理器，运用单片机内部的4K程序存储器，接+5V电源。 复位电路则选用简略RC复位电路，一起又可与一些需求复位的外围电路相连，到达复位与单片机同步。 /EA/Vpp为拜访内部或外部程序存储器的挑选信号。因为8051单片机有4K的内部程序存储器，又外接了128Kx8的EEPROM存储器，故该引脚有必要接+5V高电平。/PSEN为外部程序存储器读选通操控信号。此电路中无扩展程序存储器。故该脚悬空。 串口通讯接口规划选用MAX232完成TTL与RS-232的转化，完成与核算机通讯。
电源电路
当指纹辨认体系作业时，需求+5V电源，为了使整个体系结构紧凑，在本规划中，将220v交流电源到+5V直流电的转化电路和辨认操控器集成在一块电路板上，其间的电路原理图：
当220V经过变压器后，得到10伏电源Vi，在电路的输入端与公共地之间，加上经整流后的不安稳直流电压Vi，在输出端便能得到固定的输出电压。为了改进纹波特性，在输入端外接电容，一般i C取值为0. 33uF，并紧接在稳压块的 输入端；在输出端衔接%&&&&&%0 C，这样能够改进输出电压的纹波特性，一般0 C选 为0. 1 uF 。
修改点评：针对现在的指纹辨认设别存储量小、处理速率慢的现状，选用高功用的51体系单片机作为处理中心，实践完成了一款高功用的网络指纹收集辨认终端。体系运用数据处理服务器海量存储及处理速度高，可完成快速杂乱匹配算法的长处，体系收集苏率高，辨认功用好。总的来看，本文首要介绍了ARM光学指纹辨认体系、MBF200固态指纹传感器、FPS200固体指纹辨认传感器以及8051指纹辨认体系电路规划，侧重于电路路原理剖析与进程详解，以供读者品读。
