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
! c# P2 M" U/ g0 dTCS3C-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
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
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

0 ~# T/ m8 U4 K' Z% a# f; m5 T! Y0引言
$ i/ D& {7 m- [" R" ]随着现代经济和社会的不断发展，越来越多的场合需要身
1 i+ f1 a- V' P. C$ ]& E+ d! b+ `4 z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
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
门得到应用。由于指纹具有不可复制性惟-性. 稳定性的特点,
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
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
5 J+ [% H' @& v6 e: |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
8 F3 j* ~# N) Y$ h; {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
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
0 Y4 f; R+ T4 d4 H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
的电子产品中。本文要介绍的是一款滑动式指纹识别模块:
TCS3C-TCD42A,它不要求用户在验证时按压指纹.而只要将
% N$ n8 o# _# S7 j, b/ c9 g( }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
4 l, W2 K" N  H& A& `& l“快照”,然后这些快照被组合在一起形成清晰的指纹影像。这
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
# G2 b2 y% B4 F1 T: z* y3 n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
处理和通信芯片,其内部有4K的非易失性(NVM)内存可供用
: i6 I- [4 l9 J1 R) G户存储指纹信息。TCD42A集成了PeRFectPrint算法捕获手指滑
3 R  u, Q' ~& W( t- v! x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
  c4 `6 g$ u1 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
) O. D( N1 F8 X7 |( S' j8 [集成的PerfectMatch指纹模板提取和匹配算法，使用户能够获
7 c! `5 c' m! j- K! n( Y( Z得可靠的指纹识别效果。TCD42A 还具有和上位机通信的功
0 |; b' T0 a, b' {& R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
统。TCS3C和TCD42A的实物图如图1所示。
. P" |  e! e- j- p4 G. g* W; a( ITCS3C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;
; S4 |( E2 ~4 e( u& E- }  N(5)体积:17.65 x 5x 1.87mm;
TCD42A的特点如下:
& p$ W4 m# \: ~& n1 W8 h) S(1) 32位RISC结构;
(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;
5 B8 Y2 w9 s7 }  F, F; J: F(4)体积: l0x l0x 1.26 mm;
(5)接口方式:UART和USB。
' \5 ^0 n# a/ k1 `TCS3C
4 Y, ?: M; R. l9 S6 p) {TCD42A
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
RISC精简指令集结构,其指令集大多为单周期指令,具有高速
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
6 t* k2 p5 U# g6 f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
3 N3 B& _" X9 ~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
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
! H- O. d+ [1 a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