指紋識別原理
    電容傳感器根據(jù)指紋的嵴和峪與半導(dǎo)體電容感應(yīng)顆粒形成的電容值大小不同，來判斷什么位置是嵴什么位置是峪。其工作過程是通過對每個(gè)像素點(diǎn)上的電容感應(yīng)顆粒預(yù)先充電到某一參考電壓。當(dāng)手指接觸到半導(dǎo)體電容指紋表面上時(shí)，因?yàn)獒帐峭蛊鸬挠前枷?，根?jù)電容值與距離的關(guān)系，會在嵴和峪的地方形成不同的電容值。然后利用放電電流進(jìn)行放電。因?yàn)獒蘸陀鴮?yīng)的電容值不同，所以其放電的速度也不同。嵴下的像素(電容量高)放電較慢，而處于峪下的像素(電容量低)放電較快。根據(jù)放電率的不同．可以探測到嵴和峪的位置，從而形成指紋圖像數(shù)據(jù)。

2 FPS110簡介
    FPS110指紋傳感器芯片具有體積小、成本低、耗電小、安全性高等優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛應(yīng)用于任何需要安全性認(rèn)證的領(lǐng)域，如銀行、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、指紋門禁、指紋考勤等許多方面，這無疑將取代原有的識別技術(shù)而成為二十一世紀(jì)識別技術(shù)應(yīng)用的最新發(fā)展趨勢。集成的A／D轉(zhuǎn)換器可以建立與EPP、USB或MCU的數(shù)字接口，使得此器件可以很容易地應(yīng)用到任何識別應(yīng)用系統(tǒng)中去。掃描圖像為8×280=2 240萬像素精度．多達(dá)2 MH，相當(dāng)于l 780幀每秒，l百萬次手指無故障讀指紋，低功耗，圖像采集時(shí)為4．5 mA，導(dǎo)航時(shí)為1．5 mA，睡眠模式小于lO uA。引腳功能如表1所示。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3．1 電源
    電源電路為整個(gè)系統(tǒng)供電，并且電源有電壓轉(zhuǎn)換芯片， 可以5 V轉(zhuǎn)3．3 V，3．3 V轉(zhuǎn)1．8 V的系統(tǒng)要求，滿足FPS110輸入電壓3 V～5．5 V和MCU處理芯片3．3 V電壓供電的要求。
3．2 指紋采集
    FPS110傳感器的每一列都有兩個(gè)采樣一保持電路，一個(gè)用來存儲放電前電容兩端的電壓，另一個(gè)用來存儲放電后電容兩端的電壓。兩個(gè)采樣保持電路的差值可以度量電容的變化。該傳感器的靈敏度可以通過調(diào)整放電時(shí)間和放電電流來校正，而對放電時(shí)間和放電電流的修改又可以通過讀寫傳感器內(nèi)部的放電電流寄存器(DCR)和放電時(shí)間寄存器(DTR)來進(jìn)行。
3．3 MCU微處理器
    采用NI公司MCU產(chǎn)品MSP430F1002，其內(nèi)部高達(dá)8 kB的可重復(fù)編程快閃存儲器、256字節(jié)只讀存儲器(RAM)、多通道脈寬調(diào)制(PWM)計(jì)時(shí)器、看門狗計(jì)時(shí)器和板上電池耗盡保護(hù)等。MSP430F12x2器件中集成的高速通用同步一異步收發(fā)器(USART)可以被置成用于UART或串行外設(shè)接口(SPI)中的任一模式。MCU和JTAG仿真器用一根JTAG線連接，再用軟件的monitor，通過編程對FPSllO送來的信號進(jìn)行處理。
3．4 串口通信
    USB通信接口卡采用FTDI公司的FT8U245BM芯片，連接FPS110與MCU。它的主要功能一方面是將FPS110發(fā)送的控制命令、數(shù)據(jù)送到測試平臺的主MCU，使測試平臺完成各種測試任務(wù)；另一方面是將測試平臺中多MCU系統(tǒng)的自檢信息和測試結(jié)果送往FPSllO．以供FPS110進(jìn)行判斷與分析。
    整個(gè)系統(tǒng)硬件框圖如圖l所示。

    因圖像本身的存儲量巨大，系統(tǒng)需外接存儲器，以保證有足夠的存儲空間，把圖像存儲在U盤上。同時(shí)系統(tǒng)也可通過數(shù)據(jù)線和網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。
    當(dāng)沒有人觸摸屏幕的時(shí)候MCU置于省電休眠模式。一旦用戶有了輸入，系統(tǒng)便退出低功耗狀態(tài)，進(jìn)入正常執(zhí)行狀態(tài)4，控制軟件判斷用戶的需求，執(zhí)行相應(yīng)的功能。

5 實(shí)驗(yàn)仿真
    采用The MathWoks公司的MATLAB7．O圖像處理箱進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真，計(jì)算機(jī)配置CPU為INTEL公司2．06 GZH，內(nèi)存為Kingston公司的1GZH，平均一幅圖像數(shù)據(jù)仿真耗時(shí)為O．73秒。識別率誤差小于1／310 000，完全實(shí)際符合要求。圖3為隨機(jī)的一幅拇指指紋圖像，圖4為指紋庫采集對應(yīng)的圖像。

6 結(jié)束語
    利用FPS110指紋采集器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，當(dāng)使用者指紋與指紋庫預(yù)設(shè)的比對指紋不能匹配時(shí)。拒絕使用者使用，可以作為辨別使用者的身份，或者代替手工輸入密碼，應(yīng)用前景廣泛。