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摘要：自动指纹采集系统快速采集了需要识别的指纹，把指纹存储在系统数据库内，便于后期指纹的识别。自动指纹采集系统分为采集、保存、显示3个阶段，准确实现不同指纹的识别。本文主要探讨自动指纹采集系统的相关设计。
关键词：自动指纹采集系统；设计；指纹传感器
自动指纹采集系统属于生物识别技术的范畴，根据人体特征验证身份信息。指纹是人体特征的典型代表，采用自动指纹采集系统能够准确、快速的识别人员身份，直接通过指纹信息判断出人员的身份。自动指纹采集系统设计中要实现一定的准确度，最大化的降低指纹采集的错误率。
一、总体方案
自动指纹采集系统总体方案的工作流程是：指纹→传感器→微处理器→RS232接口→电脑PC[1]。自动指纹采集系统中安装了指纹传感器，其在微处理器处理的作用下把指纹转化为灰度图像，微处理器在缓冲区中存储了指纹信息，随时可以读取微处理器中的指纹信息，完成指纹采集的过程。
自动指纹采集系统的应用中，系统通电之后微处理器实行初始化，此时微处理器根据现场环境实行自适应调整，之后是指纹自动检测状态，自动指纹采集系统中输入检测指纹时，系统会自动采集指纹信息，待系统中采集完指纹之后保存在存储器内，此时系统再次执行自动检测。
指纹传感器是自动指纹采集系统的关键设备，指纹传感器方案设计中最为关键的是传感阵列，常见的是二维电容阵列，传感器是系统采集指纹时的电极，传感器进入工作状态后，传感电极充电到芯片电源电源级别，传感器会在指纹与电机间出现电容放电，传感器通过电极中的电压、放电电压差计算好电容值，电容值就是自动指纹采集的参考。
二、系统设计
1、采集器与处理器
采集器与处理器均为自动指纹采集系统的重要硬件，采集器与处理器设计中要求接口具备兼容性的特征，例如：C5402数字信号处理器中具备很多可兼容的接口，可以连接数字信号处理器中的缓冲串口。采集器在自动指纹采集系统中的接口是按照工作模式设计的，采集器与处理器选择好一类接口模式时，其与的接口模式会自动禁止[2]。接口位置的通信速度可以达到12Mbps，通信接口的硬件连接要符合规范性的要求，采集器和处理器的串行接口遵循规范性的要求，控制数据接收的过程，避免影响指纹数据的存储。
2、处理器接口设计
自动指纹采集系统的处理器接口设计时采用了RS232接口。RS232接口是通用异步收发器的结构，配置了适配器芯片，可以兼容不同类型的串行总线协议。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如：自动指纹采集系统中的SPI接口位置配置了微控制器，处理器接口和串口的适配器之间采用了硬件连接的方法，扩展了RS232的接口，软件配置中采用了SPI主设备，根据主设备配置从设备，处理器中安装了驱动程序，根据自动指纹采集系统选择了全双工通信结构，在自动指纹采集系统通电后，处理器经过初始化模式后处理指纹信息。
3、扩展存储器设计
自动指纹采集系统中的扩展存储器缓冲了指纹数据的采集过程，同时保存好指纹数据，扩展存储器设计中包含20条地址总线和16条数据总线，有效控制外部存储器的应用。例如：自动指纹采集系统中的C5402扩展存储器，其最大空间是1M×16位，数据空间是64k×16位，为了更好的实现C5402扩展存储器的程序，可以在存储器中增加映射寄存器，利用程序计数器完成存储器的扩展。扩展存储器中还涉及到程序扩展，在自动指纹采集系统中实行程序扩展时，可以安装SRAM芯片，直接扩展系统中的C5402扩展器，扩展器的工作频率设定为100MHz。
4、Boot Loader方法
Boot Loader改进了自动指纹采集系统中的PLC，PLC在自动指纹采集系统中起到控制的作用，Boot Loader改进PLC后可以提高软件工作的灵活性。自动指纹采集系统中的Boot Loader程序，可以把外部程序引入到内部PLC内，实现过程化的存储区间[3]。Boot Loader在自动指纹采集系统中利用JTAG接口及仿真器设计了软件程序，程序中直接写入功能性的采集功能，可以直接读取系统数据库中的指纹信息，校验外部指纹信息的准确性。Boot Loader为自动指纹采集系统提供了数字化的PLC芯片，因为系统中ROM空间有限，所以在小容量ROM中实行程序固定与查找，Boot Loader小程序把外部程序引入到自动指纹采集系统内，提高指纹识别的效率。
5、实行CPLD设计
CPLD在自动指纹采集系统的程序中负责控制信号，CPLD设计中具备逻辑宏单元，可以在自动指纹采集系统中实行程序编辑。CPLD具备程序设计、仿真、目标设计的功能，完善了系统的连接过程。
三、系统评价
自动指纹采集系统评价方案中，在CCS集成环境中完成指纹的采集，同时在PC系统中显示采集的指纹[4]。首先CCS环境的集成环境中指纹数据会写入到存储器内，结构中的仿真器会把存储器中的指纹信息传输到PC机中，从PC机上展示出来指纹图像，其系统评价的过程是：指纹→指纹传感器→DSP→PC→图像显示；然后在系统评价中规范好指纹数据到PC中的存储过程，手指按压指纹传感器，显示器上有红、绿显示灯闪烁，表示正在采集指纹，红、率显示灯无闪烁时指纹收集好，指纹数据传输到PC中并存储起来；最后评价指纹显示图像的过程，数据存储为BMP格式，指纹格式灰度图的格式为256×300，完成系统评价。
结束语：
自动指纹采集系统是现代企业身份识别以及门禁系统中经常采用的，自动指纹采集系统简化了身份识别的过程，根据自动指纹采集系统的总体方案实行系统设计，做好系统评价的工作，解决身份识别中的问题，最主要的是保障自动指纹采集系统的准确性。
参考文献
[1]张丽娜.基于自动指纹识别的考勤系统设计[D].南京邮电大学，2016.
[2]卜敏，王珂.自动指纹识别系统关键技术理论探究[J].法制博览，2016（29）：143.
[3]刘晓莉.嵌入式指纹识别系统的研究与设计[D].华侨大学，2015.
[4]闫清云.指纹管理系统的设计与应用[D].天津大学，2015.
论文作者:胡刚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/18
标签：指纹论文; 采集系统论文; 接口论文; 系统论文; 存储器论文; 传感器论文; 程序论文; 《建筑学研究前沿》2018年第6期论文;