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具有远程开启功能的指纹应用系统设计

作者:时间:2014-01-18来源:网络收藏
引言
是一种有效的身份识别技术。随着光电技术和半导体技术的发展,自动技术越来越多地被应用到人们的日常生活之中。指纹锁和指纹保险箱是应用中比较重要的产品。与指纹门禁不同,应用于锁具中的指纹系统一般采用电池供电,具有功耗低、体积小等特点。本文设计和实现了一个功耗低、人机界面良好的指纹识别应用系统,系统可以应用于门锁和保险箱。
在实际生活中,经常碰到人在异地,但是需要别人进门或者取用保险箱里财物的情况。以前常用的做法是提前将钥匙借给别人或者临时告诉别人密码,这样的做法增加了安全隐患,一旦以后出了问题,谁也说不清。本文在基本指纹识别系统之上增加了一个可选的模块,用户可以通过手机进行操作,解决了上述问题。

1 系统硬件结构设计
1.1 系统功能设计
根据背景需求和目标,整个应用系统可分为3部分:主控制模块、指纹处理模块和远程通信模块,它们的功能如下:指纹处理模块负责对指纹的采集、指纹图像的特征提取和存储,以及指纹特征的匹配;远程通信模块负责应用系统和远程通信设备之间的信息交换;主控制模块负责系统的人机交互、逻辑控制、功能管理,还负责对整个系统的电源管理分配。外围设备与机构,是指与指纹锁或者保险箱相关的电机、振动传感器等。主控制模块通过UART接口对指纹处理模块和远程通信模块进行控制操作。
1.2 主控制模块
主控制模块选用作为主控芯片。是美国TI公司开发的一款16位RISC微控制器,它的低功耗特点能够满足我们的要求。主控制模块需要完成的功能有控制电源供电、按键输入、液晶显示、电压检测、电机驱动、时间信息芯片等。
使用8 MHz晶振作为主工作频率,另外还有1个辅助晶振32768 Hz接在XIN和XOUT端,作为串口的波特率发生器产生源。
系统选用台湾悠景公司的UG-2864HSWEG01作为显示屏。UG-2864HSWEG01是一款128×64像素的单色OLED显示屏,OLED拥有能耗低、体积轻薄、响应速度快等优点,十分适合电池系统。UG-2864HSWEG01面板显示有两种供电模式:外部供电和内部升压供电方式。当使用外部电源给面板供电时,需要9 V电源;使用内部DC/DC转换器时外部需要接3.5~4.2 V电源,实际使用时外部接3.3 V也能正常显示。考虑到本系统的实际情况,采用内部升压供电方式。UG-2864HSWEG01有多种方式与主控MCU通信,具体通过设置BS0、BS1和BS2引脚来选择。本系统中选用8080并行接口方式与MSP430F149通信,通过设置BS0=0、BS1=1、BS2=1来实现。
本系统中的键盘由一个3x4的矩阵键盘和4个独立按键组成,分别是数字键“0”~“9”、“*”、“#”、“取消”、“向上”、“向下”、“确认”,由于MSP430F149只有P1口和P2口有端口中断源,因此将矩阵键盘的3个行信号和4个独立功能按键放置在P1口。
系统选用的EEPROM为AT24C08,时间芯片为DS1302,两者均支持I2C总线协议。MSP430使用I/O模拟I2C总线协议与它通信。主控制模块使用MSP430F149的UART0与指纹处理模块通信,UART1与远程通信模块通信。
为了延长系统电池的使用寿命,系统采用自动下电方式,在待机时直接隔断电源。使用了一个P沟道场效应管FDN336,其关断时DS漏电流为1μA左右,电源控制电路如图1所示。当键盘按键按下时,信号KEY_wakeup将接地拉低,此时,由于电阻的分压作用,场效应管GS两极的电压约为-5~-4.5 V,场效应管导通,系统上电。系统上电后,MSP430F149立即将信号POWER_EN置高,三极管9013接通,系统维持上电。MSP 430F149处理完相关操作后,将信号POWER_EN置低,三极管阻断,场效应管GS两极的电压为0,FDN336截止,系统自动下电。

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本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/215891.htm


1.3 指纹识别模块
指纹识别模块选择FSC7002作为指纹识别处理芯片。FSC7002是成都方程式电子有限公司开发的专用指纹识别芯片,内含一个8位FMCU8KB嵌入式微控制器以及FID116KMG指纹识别处理模块,并且兼容多种指纹传感器。FSC7002内置微控制器与8051系列兼容,易于开发,通过UART可方便地对其进行指令控制。
综合成本因素,本系统选用现成的基于FSC7002的指纹识别模块BLH9003D。它是一种一体化的光学指纹处理模块,它将光学传感器和指纹处理器集成在一起,使得指纹识别模块的体积、成本和开发成本都大大降低。BLH9003D内置感应芯片,对手指的按捺可进行自动识别,并将识别结果通过信号通知控制方,当无手指按捺时输出低电平,有手指按捺时输出高电平。
1.4 远程通信模块
远程通信模块采用华为公司的作为GSM的收发模块。模块是华为公司推出的一款工业级的GSM/GPRS模块,电源电压3.3~4.8 V(推荐值3.8 V),平均待机电流47μA。提供一个UART接口和标准SIM卡接口,短消息模式支持TEXT和PDU。MG323不仅支持GSM协议,还支持GPRS协议,并且内置TCP/IP协议栈,为将来进一步开发提供了空间。MG323的接口电路如图2所示,MG323的UART口定义是针对MCU而言的,故而它与MSP430的连接不用交叉。MG323必须采用额外的电池供电,主控系统通过GSM_EN信号来控制远程通信模块的电源通断。

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