指纹识别传感器电路设计解析—电路图天天读（310）

　　随着生物特征识别技术的快速发展，指纹识别技术广泛进入人们的生活领域。

　　图1为提出的多传感器指纹验证系统框架图。首先，通过光学和电容传感器采集用户的指纹图像。然后，对图像进行预处理和分别提取两类传感器采集的指纹图像的特征，基于细节点的匹配算法被分别应用到光学和电容细节点集，因此，有2个匹配分数，并使用融合规则融合这些分数。

　　

　　图1多指纹传感器验证系统框架图

　　指纹传感器的类型和工作原理

　　由于当今指纹传感器规格很多，但是，至今仍然没有一个恰当和统一的协议和标准。目前，市场上现有的传感器主要有光学传感器和电容式传感器两类。

　　图2：系统硬件框图

　　1）算法处理模块用于移植上位机验证通过的可靠指纹识别算法，其主要功能：通过CPLD存取传感器采集的指纹图像；并对图像数据进行处理，作出图像识别的最终结论；管理外部存储器SDRAM和DATA Flash；与控制驱动模块通讯等。

　　2）指纹采集模块集合了指纹传感器和采集控制电路，按照预先设定的采集参数，负责实时采集指纹图像，并通过相应的接口将图像数据传输至算法处理核心模块。

　　3）电源管理模块为整体系统供电，该系统设计的硬件平台有3组供电电压：外围机械电机驱动为5 V，底层控制模块的电压和DSP的外核电压同为3．3 V，DSP的内核电压为1．8 V。

　　4）底层控制模块包括控制器MCU、LED指示灯、指纹锁键盘、电机和逻辑控制器CPLD等外同电路，与指纹产品的中间构件相配套，设计上层构件——指纹锁。

　　5）存储器模块包括外部SDRAM和外扩DATA Flash，前者用于存储临时比对的图像和一些变量，后者用于保存指纹特征库和DSP的BootLoa-der启动程序。

　　采集图像传感器

　　指纹传感器是通过光学扫描、晶体热敏、晶体电容等3种主要传感原理采集指纹图像。衡量一个传感器的质量主要有：成像质量、手指适应能力、采集速度、电气特性、硬件接口能力、SDK能力、附加功能。根据成像原理不同。广泛使用的指纹传感器类型有光学、电感式、电容式以及压感式等。其中，CMOS光学传感器具有无畸变、指纹图像清晰、对比度高的特点，对质量较差指纹具有良好的校正和容错性能，在使用寿命上百万次无变化。

　　

　　图3：指纹图像预处理步骤