采集圖像傳感器
指紋傳感器是通過光學掃描、晶體熱敏、晶體電容等3種主要傳感原理采集指紋圖像。衡量一個傳感器的質量主要有：成像質量、手指適應能力、采集速度、電氣特性、硬件接口能力、SDK能力、附加功能。根據成像原理不同。廣泛使用的指紋傳感器類型有光學、電感式、電容式以及壓感式等。其中，CMOS光學傳感 器具有無畸變、指紋圖像清晰、對比度高的特點，對質量較差指紋具有良好的校正和容錯性能，在使用壽命上百萬次無變化。指紋圖像讀取過程中，采用自適應參數調節機制，使干、濕手指都有較好的成像質量，適用人群更廣泛，所以這里采用CMOS光學傳感器作為嵌入式指紋鎖的圖像采集設備。而其他類型的傳感器雖具有體積小、重量輕等優勢，但其自身的缺陷注定了這些類型的傳感器不適合作為門禁鎖產品。
圖像處理模塊
指紋鎖既要求穩定性好、識別速度快、準確率高，還要求體積小、功耗低，采集速度快。為了將PC機驗證的指紋算法較好地移植到嵌入式系統中，選擇合適的算法模塊CPU至關重要。目前國內大多數采用“DSP+MCU”，“ARM+MCU”，或“FPGA+MCU”方式實現。在設計算法處理模塊CPU時，分別對ARM、DSP和FPGA進行比較：性能較強的FPGA，但價格都較高，與該設計“民用”指紋鎖低成本要求不符。而對于當今比較流行的嵌入式系統ARM和DSP，兩者各有優點，應用的針對場合不同。結合該系統設計的技術要求和特點，考慮性能高、功耗低的器件。
底層控制模塊及其他模塊
設計指紋鎖，除了要有完整的中間構件——指紋識別模塊，還需要配套的底層控制模塊等基礎構件。該系統選用高性能低功耗的MEGA8單片機作為底層控制模塊的CPU處理器。該器件所實現的功能有：循環掃描鍵盤并進行相應處理；控制LED燈指示系統當前工作狀態；驅動電機執行開關門鎖動作；與DSP通訊交互信息等。如圖2所示，單片機作為底層控制模塊，其IO引腳控制其他器件，采用I2C與DSP進行信息交換。
軟件設計時，MEGA8單片機上電后CPU啟動進入復位狀態，進行寄存器初始化，讀取存儲參數，設置外圍傳感器參數等工作。啟動完畢，即進入工作狀態，處理相應的各類底層驅動。進入休眠態前，存儲好各項參數，保存現場，然后進入省電模式。
電源管理模塊如圖3所示，包括電源和電源管理器件。電源部分，該設計由4節1.5 V串聯的干電池供電，此電壓實際最高時為7V左右，最低時為5V，足以滿足整體體統的電壓要求。電源管理器件，選用手持設備中常用的低功耗高性能穩壓器R1111N331B、XC62068152MR、XC6-206P332MR，輸出33V的整體電壓和DSP1.8V的核心電壓，這類器件的特點是它具有控制關斷引引腳，在系統處于睡眠時，可以通過置位使能端，關斷整個系統板的供電，從而達到低功耗節能的目的。
推薦閱讀：指紋鎖系統組成方案
