滑动式指纹识别模块TCS3C-TCD42A的单片机控制

ByGrith4

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摘要: 介绍了利用单片机Atmega48与指纹识别模块TCS3C-TCD42A构建小型指纹识别系统的全过程，简要介绍了
+ S$ _! \. l1 e! C% ?. p# GTCS3C-TCD42A模块的功能和特点,给出了指纹识别系统结构框图。论述了单片机对指纹识别模块的控制，包括单片机
( ^! X" @, J' U# [/ V+ G9 T与模块的接口方法通信协议、主程序、接收中断处理模块和通信处理模块的编程思路及注意事项。该系统在实际使用过
7 a+ G; d) n$ j) l% U# e程中,运行稳定,通信性能良好,已经成功应用于指纹保管箱产品中。

关键词:指纹识别模块;串口通信协议;单片机; Atmega48

" ~( _% `. R) o- P& a; `! h0引言
7 _! m: a( p: Q: z6 ]9 h随着现代经济和社会的不断发展，越来越多的场合需要身
份确认,而传统的身份识别技术已经远远不能满足要求。指纹识
! U) B0 g- K6 `( ?- C别作为一种新兴的鉴别个人身份的方法，已经广泛地在安全部
$ _4 G! @9 b8 [. m, W- V  H门得到应用。由于指纹具有不可复制性惟-性. 稳定性的特点,
% T- S& d$ F. M) T所以得到了越来越多的应用。目前世界上许多公司和科研机构
# A" ^, z7 W% ~/ g9 |都在进行指纹识别技术的研究,并取得了一定的成果，推出了许
多指纹产品。这些产品已经开始在部分民用领域得到应用，如用
7 h/ h0 l' R4 T2 c" t% S5 x于指纹门禁,指纹考勤,指纹保管箱等。信息社会的到来,使指纹
  K, P( i* S. Q* e6 ?识别系统在身份认证方面有着广阔的应用前景。
目前国内大多采用光学按压式和晶体电容按压式两种指
纹传感器,两者共同的缺点是体积较大,无法应用在体积较小
- L  K- p! c# P- P/ c) J9 ]  ~的电子产品中。本文要介绍的是一款滑动式指纹识别模块:
2 A1 s& r: H7 @* UTCS3C-TCD42A,它不要求用户在验证时按压指纹.而只要将
! H7 g, a0 A6 _" z手指轻轻刷过传感器表面,传感器便能自动对手指进行连续的
“快照”,然后这些快照被组合在一起形成清晰的指纹影像。这
: }1 A* t; S3 N种采集指纹的效果与按压式指纹传感器相当,但它无需用力按
压,使用更加方便。
1 TCS3C-TCD42A简介
TCS3C-TCD42A是美国UPEK公司的产品(TouchStrip芯
. ~# J- m1 A3 t) T8 c3 C/ d0 G片组),其中TCS3C是一个长条状的滑动式指纹传感器,用于提
取指纹图像数据。TCD42A 为高性能32位RISC芯片,为指纹
+ G) _8 I( a+ ?: @/ C9 V处理和通信芯片,其内部有4K的非易失性(NVM)内存可供用
户存储指纹信息。TCD42A集成了PeRFectPrint算法捕获手指滑
过传感器时的指纹数据后形成指纹图像，该算法补偿速度、平
+ m9 O) v# L) l* V( l% }; \7 s  _移旋转方面的变化,将其规格化为最优质的指纹图像,配合其
% ]2 h2 J: `# n' n% u3 V集成的PerfectMatch指纹模板提取和匹配算法，使用户能够获
得可靠的指纹识别效果。TCD42A 还具有和上位机通信的功
' b6 @2 j( y) B+ ~/ G3 s能,用户按照通信协议,可开发出功能强大的指纹识别应用系
" M3 E' R3 }0 H6 ?# `+ G+ {* @统。TCS3C和TCD42A的实物图如图1所示。
' V; ~7 {7 g+ ~, E6 dTCS3C的特点如下:
(1) CMOS有源电容像点传感技术;
(2)最大手指滑动速度:20cm/S;
(3)图像灰度:8位;(4)图像分辨率:508dpi;
(5)体积:17.65 x 5x 1.87mm;
TCD42A的特点如下:
(1) 32位RISC结构;
6 N$ s+ ^2 D. d* e4 Q. T. ^( s(2)处理速度可达96 MIPS;
(3) 4KB的非易失性内存可供存储指纹特征数据;
; |1 z0 h1 u/ _' g# x( F% i(4)体积: l0x l0x 1.26 mm;
(5)接口方式:UART和USB。
TCS3C
  l5 m9 K( t! C3 v' gTCD42A
; o0 p% c! z- r  Y* k图1 TCS3C 和TCD42A实物图
2指纹识别系统构成
电路采用Atmega48单片机作为控制核心。Atmega48是一
款8位微控制器，具有高性能、低功耗的显著特点。由于采用
" h. F4 p1 R  n( sRISC精简指令集结构,其指令集大多为单周期指令,具有高速
/ B' u5 G# \" v9 P. }& U* h; @运行的特点。3V供电时,未使用内部看i ]狗的情况下,Atmega48
的典型掉电电流小于luA,而且该单片机在1.8V-5.5V的电压
范围内均能正常工作,片内自带4K字节的flash .256字节的
E2PROM,以及512字节SRAM并内置AD转换器、看门狗3
( P2 h$ Z- w' {* q个16位的定时1计数器。
Atmega48作为上位机负责和TCD42A的通信，由它下达
4 ]0 }8 t5 R" U# C9 N8 D" Q指纹登录、比对删除等命令给TCD42A。TCD42A 返回结果给
Atmega48,以便上位机及时给用户提示，如LED闪烁、蜂鸣器
1 k- c) q9 C; p1 o6 m! p: A, c蜂鸣、电机转动等。指纹识别系统结构框图如图2所示:
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金色传说

TCD42A 为高性能32位RISC芯片