基于DSP的指纹防盗门控制系统设计.doc

基于DSP的指纹防盗门控制系统设计

专业：控制科学与工程

姓名：

学号：

指导老师：岳有军

1概述

1.1设计目的

纹识别技术是以现代计算机技术和数字图像处理技术为基础而逐步发展起来的。和传统的身份认证技术比如密码、证件等相比，指纹识别是一种更为出色的身份认证技术。指纹识别技术相比于其他识别技术的优点在于每个人每根手指的指纹都是各不相同的，指纹也不会随着年龄的增长或健康程度的变化而变化，而且指纹复制和盗用的难度很大，更重要的是指纹图像的获取比较容易，这样就能更容易的开发指纹识别系统，所以它具有很高的实用性和可行性。指纹识别系统已经广泛的应用在各种应用当中，比如门禁系统、考勤系统、电脑、手机等等。随着指纹识别技术越来越完善，它将会出现在更多的领域。

设计思路和组成部分

本次设计主要由DSP控制模块、DSP指纹识别模块、液晶显示器、矩阵键盘、时钟电路、电源、蜂鸣器、电控锁等构成。本次设计的原理是利用DSP指纹识别模块完成指纹的录入、比对，然后将结果通过串口送到控制模块，控制电控锁来实现指纹防盗门的开关动作，并根据系统的要求控制其他外围设备工作。本文设计的指纹防盗门控制系统具有安全可靠、操作简便、成本低等特点，可广泛的应用于公用场所和私人住所。在硬件电路部分。本文会介绍指纹防盗门控制系统的硬件总体结构，各主要器件的内部结构和相关的接口电路。在系统软件设计部分，会介绍指纹防盗门控制系统软件的总体结构，DSP指纹识别模块通信协议，主程序流程图等。

2系统硬件结构

本设计的硬件系统主要有以下几个部分构成：指纹采集头、DSPTMS320LF2812处理器、DSPTMS320VC5501处理器、矩阵键盘、液晶显示屏和电控锁等组成。

系统硬件总体框图

DSPTMS320LF2812作为整个系统的控制核心，控制整个系统。指纹识别模块包括指纹采集头和DSPTMS320VC5501处理器，主要功能有完成指纹特征的采集，比对，存储，删除等功能。液晶显示模块主要用于显示操作菜单和操作返回提示等信息，并和键盘一起构成人机交互界面。键盘为4*4矩阵键盘，有10个数字键和其他功能健，可以实现密码输入和菜单功能。

2.1DSP指纹识别模块

指纹识别模块电路图

DSP指纹模块的硬件结构包括TI公司的TMS320VC5501高速DSP处理器，CMOS光学指纹传感器HV7131R，同步动态随机存储器M12L16161A-7T，flash存储器25Q16BSIG等构成，DSP指纹模块具有指纹录入、图像处理、特征值提取、模板生成、模板储存、指纹比对和搜索等功能；并提供UART接口和通讯协议。当指纹识别模块接收到指纹注册或识别的指令时，指纹传感器接到命令后并在有指纹按下的条件下开始采集指纹，然后通过主机接口以DMA方式将指纹图像暂存到DSP中，最后DSP将经过预处理的指纹图像数据存到数据存储器SDRAM中。Flash为系统程序、用户程序以及后续的指纹识别算法提供存储空间。

2.2指纹识别模块的指纹图像采集电路

指纹图像采集电路图

图中，CMOS图像传感器HV7131R外接25MHz时钟，A/D转换输出的高8位DATA[9:2]接HPI.HD[7:0]作为数据输入，由于A/D输出是10位,因此将低2位DATA[1:0]悬空。帧同步信号(VSYNC)和行同步信号(HSYNC)作为信号源分别接到TIM0和TIM1管脚。通过TMS320VC5501片上集成的I2C总线可以访问或修改传感器内部寄存器值，设置采集参数。

DSP芯片产生开、断控制信号和选择信号，选择信号作用于4051芯片，从而选择该芯片所控制的7路信号中的一路进行开、断电处理。开、断电信号MCHO经过74LS04组成的滞回比较器来防止干扰,再通过线性驱动器UNL2803来提升信号强度，然后作用于继电器J1—J21。

2.4主控芯片电路及功能扩展

DSP2812芯片采用直流1.8V、直流3.3V和交流3.3V供电，继电器部分采用+24V供电，另外需要+12V、-12V、+5V三种电压。所以此处采用直流24V供电，并通过LM2576、RT9183、MC34063三种芯片产生所需要的电压。

数据存数模块采用SPIFLASH芯片SST25VF016B，可将重要数据存储至此芯片，便于上位机读取。

RS-485接口芯片采用TI公司生产的ISO35芯片。该芯片的功能是将DSP输出的TTL电平转换成RS-485电平，而在PC机侧与该芯片之间采用的是RS-232C与RS-485的电平转换接口。此外为了实现PC机与DSP的多点通信必须了解各器件的驱动能力，根据各器件驱动能力的大小使得一台PC机与多个DSP通信相匹配。