2021-08-26
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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。指纹图像读取过程中,采用自适应参数调节机制,使干、湿手指都有较好的成像质量,适用人群更广泛,所以这里采用CMOS光学传感器作为嵌入式指纹锁的图像采集设备。而其他类型的传感器虽具有体积小、重量轻等优势,但其自身的缺陷注定了这些类型的传感器不适合作为门禁锁产品。
图像处理模块
指纹锁既要求稳定性好、识别速度快、准确率高,还要求体积小、功耗低,采集速度快。为了将PC机验证的指纹算法较好地移植到嵌入式系统中,选择合适的算法模块CPU至关重要。目前国内大多数采用“DSP+MCU”,“ARM+MCU”,或“FPGA+MCU”方式实现。在设计算法处理模块CPU时,分别对ARM、DSP和FPGA进行比较:性能较强的FPGA,但价格都较高,与该设计“民用”指纹锁低成本要求不符。而对于当今比较流行的嵌入式系统ARM和DSP,两者各有优点,应用的针对场合不同。结合该系统设计的技术要求和特点,考虑性能高、功耗低的器件。
底层控制模块及其他模块
设计指纹锁,除了要有完整的中间构件——指纹识别模块,还需要配套的底层控制模块等基础构件。该系统选用高性能低功耗的MEGA8单片机作为底层控制模块的CPU处理器。该器件所实现的功能有:循环扫描键盘并进行相应处理;控制LED灯指示系统当前工作状态;驱动电机执行开关门锁动作;与DSP通讯交互信息等。如图2所示,单片机作为底层控制模块,其IO引脚控制其他器件,采用I2C与DSP进行信息交换。
软件设计时,MEGA8单片机上电后CPU启动进入复位状态,进行寄存器初始化,读取存储参数,设置外围传感器参数等工作。启动完毕,即进入工作状态,处理相应的各类底层驱动。进入休眠态前,存储好各项参数,保存现场,然后进入省电模式。
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