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原创 指纹识别的硬件电路设计

2009-2-10 16:48 932 0 分类: 工程师职场

  1 指纹硬件电路


  指纹采集芯片采用美国Veridicom先进的电容式指纹传感器芯片FPS200FPS200内部的控制电路如图1所示。


点击看大图
 图1 FPS200内部控制逻辑电路


  FPS20O电容式指纹传感器在1.28cm×1.50cm的表面集成了256×300个电容器,外表面是绝缘层,当用户的手指放在上面时,由皮肤来组成电容阵列的另一面。电容器的电容由于导20081230105258695.gif体间的距离而降低,即脊 (近的)和谷(远的)相对于另一极之间的距离。通过读取充放电之后的电容差值来获取指纹图像。FPS200提供有与8位微 处理器相连的接口,并且内置8位高速A/D转换器,可直接输出8位灰度图像。传感器采用标准CMOS技术,获取的图像大小为 256×300,分辨率为500DPl。


  FPS200传感器的每一列都有两个采样一保持电路,一个用来存储放电前电容两端的电压,另一个用来存储放电后电容两端 的电压。两个采样一保持电路的差值可以度量电容的变化。首先指定行高阶地址寄存器(RAH)和行低阶地址寄存器(RAL) 中的数据以指定待读取的行,再指定列地址寄存器(CAL)从而启动行捕获,等待一段时间(行捕获时间)后,连续读取控 制寄存器(CTRLA),获得某一点的指纹采样值。读完会自动触发下一次A/D转换,读完一行后再写入RAH,RAL以读取下一行 ,直至最后一个像素。


  在参数设置方面,其中PGC是放大倍数,通过它不能消除汗渍(模糊);DCR和DTR的组合大小和背景色及双指纹现象有关 。


  ·DCR:越小DTR要越大,DTR可变范围越大(可变范围是指图像不太黑,同时没有双指纹)。


  ·PGC:越大DTR可调范围变小,PGC太小使整个图像将变成灰色,很难区分指纹和背景。


  ·DCR:越大将有效抑制汗渍(模糊)。但是DCR达到最大时背景为灰色,虽然指纹没有模糊,但用减小PGC来看,此时整 个图像为灰色。而PGC很大时调整范围小,图像不是很好。


  2 电路原理图


  设计指纹采集模块时由于考虑到指纹芯片价格昂贵,万一设计存在错误将会造成很大的浪费,同时也考虑到以后在制作产 品时指纹采集模块安装方便,所以将指纹模块单独设计成一块电路板连接在扩展板上面。


  FPS200接口电路如图2所示。


  FPS⒛0和ARM CPU接线(布线要求)建议如下:


  (1)为了减少干扰,ARM输出到FPS、ARM的RD/WR输出到FPS,这些数据线段中间不能再接其他线,即其他器件的数据线和 RD线不能和FPS共用。


  (2)这些线周围0.5cm左右不能有敷铜或者其他导线。这样来减少数据线和地之间的电容。


  (3)其中的数据线应并排走,长度相等。这些线应尽量短,导线较粗。


  (4)驱动输入引脚和地之间接一个30pF的电容。尽量贴近管脚。                                                                                              图2 FPS200接口电路


  (5)FSET引脚和指纹自动探测有关。FSET引脚的干扰将触发指纹采集,所以“FSET引脚”和“接在FSET引脚上的电阻”之 间的引线要尽量短,并且引线和周围引线之间有较大距离。


  

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