半導(dǎo)體指紋傳感器工作效率的改裝設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)美國(guó)Veridicon公司的I-touch半導(dǎo)體指紋傳感器在啟動(dòng)時(shí)可能會(huì)因被檢者的手指未放置到位而造成空掃描或不完整掃描的現(xiàn)象,成功地進(jìn)行了“指紋傳感器工作啟動(dòng)與被檢手指到位同步”的改裝設(shè)計(jì)。從而解決了原來(lái)設(shè)置需要多次重復(fù)操作、工作效率低、可能形成無(wú)效圖像的問題。該設(shè)計(jì)經(jīng)在湛江師院開發(fā)的活體指紋識(shí)別通道系統(tǒng)及學(xué)生指紋管理系統(tǒng)中使用證明：改進(jìn)后的I-touch半導(dǎo)體指紋傳感器能在約0.2～0.3秒時(shí)間內(nèi)完成指紋采集,且可靠性及工作效率均有較大提高。

　　關(guān)鍵詞：指紋 傳感器 串口

　　目前生物識(shí)別——活體指紋識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛,其中Veridicon推出的I-touch半導(dǎo)體指紋傳感器是一個(gè)300×300點(diǎn)陣、分辨率為500DPI的低功耗傳感器件,內(nèi)部集成有溫度傳感器和電阻傳感器,因而可以防止電子欺詐。該傳感器具有“體積小、成本低、耗電小、安全性高”等優(yōu)點(diǎn),而且該芯片表面覆蓋有傳利保護(hù)的防護(hù)層,可有效防止磨損、腐蝕等,從而得到很多指紋識(shí)別系統(tǒng)開發(fā)商的使用。但在開發(fā)使用I-touch指紋傳感器過程中同時(shí)也 現(xiàn)I-touch器件對(duì)有效圖像捕捉效率存在美中不足的問題,因而需要進(jìn)行一些改裝。

　　1 有效指紋圖像的確認(rèn)及存在問題

　　指紋圖像捕捉系統(tǒng)在工作時(shí),只有連續(xù)兩次捕捉的圖像相同才可決定這個(gè)圖像是有效圖像。而在實(shí)際使用過程中,往往是傳感器先啟動(dòng)了掃描程序,然后被檢者和放入手指進(jìn)行掃描,所以,開始時(shí)可能只是掃到一個(gè)不完整的指紋圖像,等到下一次掃描時(shí),才得到一個(gè)完整的指紋圖像,這樣,就得到兩個(gè)不相同的圖像,因而必須進(jìn)行第三次掃描,但在第三次掃描還未結(jié)束時(shí),被檢者由于在傳感器上停留的時(shí)間太長(zhǎng)而造成不耐煩,可能又把手指取出或移動(dòng),這樣將使最后得出的三個(gè)圖像都不一樣,從而使傳感器會(huì)返回一個(gè)無(wú)效圖像。其最后結(jié)果是被檢者要重新掃描指紋。

　由于I-touch指紋傳感器工作啟動(dòng)模式只有兩種設(shè)定,一是由程序員預(yù)設(shè)“回車”鍵啟動(dòng);另一種是開機(jī)后即自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行。而I-touch指紋傳感器沒有識(shí)別和控制被檢者是否正確操作的感應(yīng)裝置。所以上述兩種啟動(dòng)模式都存在著在其啟動(dòng)時(shí)被檢者的手指未放置到位以致產(chǎn)生空掃描或不完整掃描而形成無(wú)效圖像、需要多次操作、影響工作效率的問題。

　　2 啟動(dòng)與同步的改進(jìn)設(shè)計(jì)

　　2.1 手指與位觸動(dòng)開關(guān)

　　經(jīng)過仔細(xì)研究和多次試驗(yàn),筆者在I-touch指紋傳感器中加裝了一個(gè)手指到位開關(guān),只有手指完全到位,系統(tǒng)才開始啟動(dòng)指紋掃描程序,從而有效地解決了工作啟動(dòng)與被檢手指到位不同步的問題。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示,該設(shè)計(jì)是在I-touch指紋傳感器中加裝了兩個(gè)觸點(diǎn),其中一個(gè)觸點(diǎn)由單片機(jī)P1.0腳引出,另一個(gè)直接與地連接。并在滑塊的A點(diǎn)加裝了一個(gè)金屬塊,從而形成一個(gè)觸動(dòng)開關(guān)。工作時(shí),使被檢手指推動(dòng)滑塊,由滑槽的B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn),待完全到位時(shí),正好接通兩個(gè)觸點(diǎn),并同時(shí)使單片機(jī)的輸入P1.0腳置低電平,形成單片機(jī)輸入信號(hào),通過單片機(jī)與PC機(jī)接口立即啟動(dòng)I-touch指紋傳感器,開始進(jìn)行指紋掃描。

　　2.2 觸動(dòng)開關(guān)硬件電路

　　圖2為觸動(dòng)開關(guān)中單片機(jī)與PC機(jī)接口設(shè)計(jì)的硬件電路圖。本電路采用ATML89C51、MAX232及一些外圍元件構(gòu)成串口通訊電路。

　　電路工作時(shí),開關(guān)1接通,P1.0腳由高電平變成低電平,當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到P1.0輸入端為低電平時(shí),即通過MAX232向PC機(jī)串口傳送“S”信號(hào),使PC機(jī)控制指紋傳感器執(zhí)行掃描程序。當(dāng)PC機(jī)要集指紋圖像完成時(shí),再由com2口向單片機(jī)發(fā)出“E”信號(hào)表示結(jié)束,并將P2.0置低電平,同時(shí)使指示燈發(fā)亮,向用戶表明指紋采集完成。用戶此時(shí)手指即可離開。

　　2.3 程序設(shè)計(jì)

　　PC機(jī)端程序采用DHLPHI語(yǔ)言編寫,程序框圖如圖3所示,單片機(jī)程序采用C51語(yǔ)言編寫,程序框圖見圖4,以下是DELPHI程序代碼：

　　本程序采用Comport控件,可用來(lái)實(shí)現(xiàn)基于WIN9X平臺(tái)與單片機(jī)的串口通訊。

Procedure TMAINFORMA.ComPort11RxChar(Sender:Tobject;Count:Integer);
Begin
ComPort11.ReadStr(Str,Count);
If str=''S''then
Timer40.enabled:=true;//執(zhí)行指紋采集模塊
End;
//輸出控制模塊;
ComPort11.WriteStr(''E'');//輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)
單片機(jī)C51程序代碼如下：
#include io51.h“
void DELAY(unsigned int value)
{
while(value>0) value--;
}
bit FLAG0=0;
static const char TAB[]=“S”;
main()
{
char c=0;
SCON=0x50;
TMOD=0x20;
TH1=0xe6;
TR1=1;
While(1)
{
do
{
if (RI= =1)
{
R1=0;
P2=～SBUF;
DELAY(3000);
P2=0xff;
}
}
while (P1-0!=0);
DELAY(2000);
SBUF=TAB[C];
while(TI!=1);
TI=0;
}
}

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　本設(shè)計(jì)已成功地應(yīng)用到湛江師院開發(fā)的活體指紋識(shí)別通道系統(tǒng)及學(xué)生指紋管理系統(tǒng)中,效果良好,正常操作約0.2～0.3秒內(nèi)一般都能正常完成指紋集?？擅黠@提高指紋有效圖像采集的速率。若應(yīng)用在替代體指紋識(shí)別的通道中,則效果更為明顯。