指紋識別原理

指紋識別原理
電容傳感器根據指紋的嵴和峪與半導體電容感應顆粒形成的電容值大小不同，來(lái)判斷什么位置是嵴什么位置是峪。其工作過(guò)程是通過(guò)對每個(gè)像素點(diǎn)上的電容感應顆粒預先充電到某一參考電壓。當手指接觸到半導體電容指紋表面上時(shí)，因為嵴是凸起的峪是凹下，根據電容值與距離的關(guān)系，會(huì )在嵴和峪的地方形成不同的電容值。然后利用放電電流進(jìn)行放電。因為嵴和峪對應的電容值不同，所以其放電的速度也不同。嵴下的像素(電容量高)放電較慢，而處于峪下的像素(電容量低)放電較快。根據放電率的不同．可以探測到嵴和峪的位置，從而形成指紋圖像數據。

2 FPS110簡(jiǎn)介
FPS110指紋傳感器芯片具有體積小、成本低、耗電小、安全性高等優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛應用于任何需要安全性認證的領(lǐng)域，如銀行、計算機網(wǎng)絡(luò )、指紋門(mén)禁、指紋考勤等許多方面，這無(wú)疑將取代原有的識別技術(shù)而成為二十一世紀識別技術(shù)應用的最新發(fā)展趨勢。集成的A／D轉換器可以建立與EPP、USB或MCU的數字接口，使得此器件可以很容易地應用到任何識別應用系統中去。掃描圖像為8×280=2 240萬(wàn)像素精度．多達2 MH，相當于l 780幀每秒，l百萬(wàn)次手指無(wú)故障讀指紋，低功耗，圖像采集時(shí)為4．5 mA，導航時(shí)為1．5 mA，睡眠模式小于lO uA。引腳功能如表1所示。

3 系統硬件設計
3．1 電源
電源電路為整個(gè)系統供電，并且電源有電壓轉換芯片， 可以5 V轉3．3 V，3．3 V轉1．8 V的系統要求，滿(mǎn)足FPS110輸入電壓3 V～5．5 V和MCU處理芯片3．3 V電壓供電的要求。
3．2 指紋采集
FPS110傳感器的每一列都有兩個(gè)采樣一保持電路，一個(gè)用來(lái)存儲放電前電容兩端的電壓，另一個(gè)用來(lái)存儲放電后電容兩端的電壓。兩個(gè)采樣保持電路的差值可以度量電容的變化。該傳感器的靈敏度可以通過(guò)調整放電時(shí)間和放電電流來(lái)校正，而對放電時(shí)間和放電電流的修改又可以通過(guò)讀寫(xiě)傳感器內部的放電電流寄存器(DCR)和放電時(shí)間寄存器(DTR)來(lái)進(jìn)行。
3．3 MCU微處理器
采用NI公司MCU產(chǎn)品MSP430F1002，其內部高達8 kB的可重復編程快閃存儲器、256字節只讀存儲器(RAM)、多通道脈寬調制(PWM)計時(shí)器、看門(mén)狗計時(shí)器和板上電池耗盡保護等。MSP430F12x2器件中集成的高速通用同步一異步收發(fā)器(USART)可以被置成用于UART或串行外設接口(SPI)中的任一模式。MCU和JTAG仿真器用一根JTAG線(xiàn)連接，再用軟件的monitor，通過(guò)編程對FPSllO送來(lái)的信號進(jìn)行處理。
3．4 串口通信
USB通信接口卡采用FTDI公司的FT8U245BM芯片，連接FPS110與MCU。它的主要功能一方面是將FPS110發(fā)送的控制命令、數據送到測試平臺的主MCU，使測試平臺完成各種測試任務(wù)；另一方面是將測試平臺中多MCU系統的自檢信息和測試結果送往FPSllO．以供FPS110進(jìn)行判斷與分析。
整個(gè)系統硬件框圖如圖l所示。