藍牙指紋儀的制作方法
【專利摘要】藍牙指紋儀。傳統(tǒng)的指紋儀采集手指表層指紋信息，因而不能保證指紋信息的真實、有效，使得假手指、指紋膜等被采集到圖像，易發(fā)生指紋造假現(xiàn)象；對斷裂紋手指的信息采集只能獲得到很少的特征點，甚至無法獲得特征點信息。本實用新型的組成包括： CPU 主板，所述的 CPU 主板與傳感器板（ 8 ）通過 FPC 連接線連接，所述的 CPU 主板包括電源電路、 USB 接口（ 2 ）、蜂鳴提示器（ 9 ）、藍牙模塊（ 10 ）、芯片復位電路（ 5 ）、 CPU 芯片（ 6 ），所述的 CPU 芯片分別與所述的電源電路、所述的芯片復位電路、所述的蜂鳴提示器、所述的藍牙模塊、所述的 USB 接口連接 ，所述的傳感器板采用 AES2510 型傳感器 。 本實用新型用于指紋的采集。
【專利說明】藍牙指紋儀
[0001]【技術領域】:
[0002]本實用新型涉及一種藍牙指紋儀。
[0003]【背景技術】:
[0004]指紋儀是利用手指指紋特征“人各不同，終生不變”的特點進行身份識別的一種電子儀器，該儀器工作原理包括采集指紋圖像、提取指紋特征、保存數(shù)據(jù)和進行指紋比對四個功能。其中讀取指紋圖像是指紋儀最基本最重要的功能。傳統(tǒng)的指紋儀采集手指表層指紋信息，因而不能保證指紋信息的真實、有效，使得假手指、指紋膜等被采集到圖像，易發(fā)生指紋造假現(xiàn)象。傳統(tǒng)的指紋儀還存在外形較大，攜帶不方便，左利手用戶使用不便等問題。
[0005]實用新型內容:
[0006]本實用新型的目的是提供一種藍牙指紋儀。
[0007]上述的目的通過以下的技術方案實現(xiàn):
[0008]一種藍牙指紋儀，其組成包括:CPU主板，所述的CPU主板與傳感器板通過FPC連接線連接，所述的CPU主板包括電源電路、USB接口、蜂鳴提示器、藍牙模塊、芯片復位電路、CPU芯片，所述的CPU芯片分別與所述的電源電路、所述的芯片復位電路、所述的蜂鳴提示器、所述的藍牙模塊、所述的USB接口連接，所述的傳感器板采用AES2510型傳感器，所述的電源電路包括穩(wěn)壓器A、穩(wěn)壓器B、電源指示LED燈，所述的穩(wěn)壓器A分別與所述的電源指示LED燈、所述的穩(wěn)壓器B、所述的USB接口、所述的CPU芯片連接，所述的穩(wěn)壓器B與所述的CPU芯片連接。
[0009]所述的藍牙指紋儀，所述的藍牙模塊與工作狀態(tài)指示LED燈連接，所述的工作狀態(tài)指示LED燈、所述的電源指示LED燈依次安裝在外殼上，所述的外殼具有指肚型凹槽，所述的傳感器板安裝在所述的指肚型凹槽內，所述的USB接口與USB連接線連接，所述的外殼是左右對稱的水滴型，所述的外殼底部設置有電池倉。
[0010]所述的傳感器板還包括PSR05放電管、FPC連接座以及外圍電阻、電容，所述的FPC連接座通過FPC連接線將所述的CPU主板與所述的傳感器板連接，
[0011]所述的芯片復位電路采用的是AEM8500復位芯片，所述的AEM8500復位芯片直接與CPU的復位引腳相連接，實現(xiàn)對CPU的上電復位功能，輸入電壓為3.3V，輸出復位引腳通過R3電阻進行上拉；
[0012]所述的蜂鳴提示器由蜂鳴器、三極管、電阻組成。
[0013]有益效果:
[0014]1.本實用新型采集的指紋圖像為手指的真皮層(即活體層)圖像，不會采集手指表層指紋信息，保證指紋信息的真實、有效。本實用新型外形十分小巧，并采用了左右對稱式的人體工程學設計，左右利手用戶都可以使用，整體為渾然一體的水滴型，本實用新型的表面經過多種工藝處理。本實用新型底部設有電池倉，可放入2節(jié)7號堿性電池。本實用新型側面設有電源開關，可以在電池供電和USB供電兩種供電方式之間任意切換。內置藍牙模塊，實現(xiàn)最遠10米的無障礙傳輸。底部設有兩塊防滑區(qū)域，增加與桌面等平面的摩擦力。傳感器采集區(qū)域外形為指肚型凹槽形狀，凹槽內印有手指滑動的運動軌跡，用來提示用戶手指的滑動方向。
[0015]本實用新型生成的是手指表面下活組織層的圖像，因此，“讀取”非常干、非常臟或磨損的手指圖像時不會存在困難，消除了因手指較臟或者過濕而導致的識別錯誤，而且，因為它使用的是手指皮膚下的活組織層，因此，傳感器可以檢測到是否是真正的手指O
[0016]本實用新型防止假指紋，指紋傳感器的識別原理只對人的真皮皮膚有反應，從根本上杜絕了人造指紋的問題；解決了干手指、出汗手指、油脂手指、粗糙手指、淺紋理手指、老年手指、脫皮手指或裂痕手指、灰塵手指、帶泥手指、油墨手指等特殊困難指紋識別率低的問題；成功登錄率達到99.5%，保證了指紋采集的速率；大面積指紋采集區(qū)，輕觸式指紋采集過程，輕松易用；特別適應于在干燥容易起靜電地區(qū)，抗靜電能力是15KV;適合特別寒冷或特別酷熱的地區(qū)；獨立完成指紋的采集，指紋的比對，指紋儲存等。
[0017]本實用新型CPU電路主要由兩種通信方式，分別是USB通信和串口通信，與USB接口進行通信連接采用的是USB通信，與藍牙模塊進行通信連接采用的是串口通信。其1口電壓和和核心電壓分別為3.3V和1.8V。主要通過1口對外圍電路進行控制。外圍電路添加的大容值鉭電容主要起隔斷直流的作用，小容值的電容主要起到的是濾波作用，用來濾除交流成分，使輸出的直流更平滑。
[0018]本藍牙通信電路有藍牙模塊、三極管、MOS管、電阻、電容、發(fā)光二極管等電子元器件組成，其主要工作原理是通過CPU的1口控制602_power信號為高電平，即NPN型三極管9013的基極電平為高電平，使三極管9013導通，由于SI2301為P溝道MOS管，三極管9013導通后，SI2301基極電平為低電平，從而使MOS管2301導通，為藍牙模塊提供3.3V工作電壓。LED燈的作用是指示藍牙模塊的工作狀態(tài)，當LED燈點亮時，表明藍牙模塊處于工作狀態(tài)，反之，模塊處于關閉狀態(tài)。
[0019]藍牙模塊采用的是HC-05藍牙模塊，其體積為27mmX13mmX2mm，開啟電壓為3.3V，其復位引腳由CPU的1口控制，與CPU連接方式為串口連接，主要工作原理是CPU將分析得到的指紋圖像和特征數(shù)據(jù)通過藍牙通信模塊傳輸?shù)较噙B的上位機，從而完成生存認證狀
--τ O
[0020]本實用新型電源部分電路主要分為三部分，分別是供電電路、電壓轉換電路和低電檢測電路。
[0021]供電電路有兩種供電電壓，一種通過Micro-USB接口連接PC機的USB接口直接為設備提供5V電壓，另一種是2節(jié)堿性電池提供3.0V電壓。輸入部分通過開關控制供電方式，在外殼的開關位置有文字指示，當開關撥到“0Ν”時指示電池供電，當開關撥到“OFF”時指示Micro-USB接口供電，同時，還可以通過Micro-USB對設備進行軟件更新。電路的主芯片采用的是兼具升降壓功能的穩(wěn)壓器TPS63001，可以將USB輸入的5V電壓降到3.3V輸出，也可以將電池輸入的3.0V電壓升壓到3.3V輸出，由于該芯片的使能引腳EN是高有效，故將EN引腳外接VIN輸入電壓，將EN端拉高，使電源芯片上電即可啟動。
[0022]電壓轉換電路主要采用的是正電壓穩(wěn)壓器XC6206-1V8，將電源輸出的3.3V電壓轉換為1.8V電壓，為CPU的內核供電，并通過指示燈Dl的亮暗成都判斷是否輸出1.8V電壓，如果輸出電壓為1.8V,指示燈點亮，否則，指示燈不亮。
[0023]低電檢測電路的原理與比較器相同，用輸入電壓與2.7V比較，當輸入電壓高于2.7V時，系統(tǒng)正常工作，當輸入電壓低于2.7V時，power_out信號反饋到CPU，CPU的1口控制BEEP信號電平，從而控制蜂鳴器發(fā)出提示音。
[0024]由于Micro USB插座是目前應用范圍最廣、最普遍的插座，因此，為了便于用戶操作，本實用新型USB接口部分選用的是Micro USB插座。USB接口電路主要是提供5V輸入電壓，PSR05放電管是對USB輸入端信號進行高壓保護。
[0025]復位電路采用的是AEM8500復位芯片，該芯片直接與CPU的復位引腳相連接，實現(xiàn)對CPU的上電復位功能，其輸入電壓為3.3V，輸出復位引腳通過R3電阻進行上拉。
[0026]蜂鳴器提示電路由蜂鳴器、三極管、電阻組成。通過CPU的1口控制deep信號為低電平，由于9012為PNP型三極管，其工作原理是基極電平為低電平時，該三極管導通，蜂鳴器發(fā)出提示音。
[0027]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0028]附圖1是本實用新型的結構框圖。
[0029]附圖2是本實用新型的外形結構示意圖。
[0030]附圖3是本實用新型的CPU芯片電路原理圖。
[0031]附圖4是本實用新型的USB接口電路原理圖。
[0032]附圖5是本實用新型的測試點電路原理圖。
[0033]附圖6是本實用新型的傳感器接口電路原理圖。
[0034]附圖7是本實用新型的電源模塊電路原理圖。
[0035]附圖8是本實用新型的蜂鳴器模塊電路原理圖。
[0036]附圖9是本實用新型的藍牙模塊電路原理圖。
[0037]附圖10是本實用新型的表I。
[0038]附圖11是本實用新型的表2。
[0039]【具體實施方式】:
[0040]實施例1:
[0041]—種藍牙指紋儀，其組成包括:CPU主板，所述的CPU主板與傳感器板8通過FPC連接線連接，所述的CPU主板包括電源電路、USB接口 2、蜂鳴提示器9、藍牙模塊10、芯片復位電路5、CPU芯片6，所述的CPU芯片分別與所述的電源電路、所述的芯片復位電路、所述的蜂鳴提示器、所述的藍牙模塊、所述的USB接口連接，所述的傳感器板采用AES2510型傳感器。
[0042]實施例2:
[0043]根據(jù)實施例1所述的藍牙指紋儀，所述的電源電路包括穩(wěn)壓器A，件號:3、穩(wěn)壓器B，件號:4、電源指示LED燈1，所述的穩(wěn)壓器A分別與所述的電源指示LED燈、所述的穩(wěn)壓器B、所述的USB接口、所述的CPU芯片連接，所述的穩(wěn)壓器B與所述的CPU芯片連接。
[0044]實施例3:
[0045]根據(jù)實施例1或2所述的藍牙指紋儀，所述的藍牙模塊與工作狀態(tài)指示LED燈7連接，所述的工作狀態(tài)指示LED燈、所述的電源指示LED燈依次安裝在外殼上，所述的外殼具有指肚型凹槽，所述的傳感器板安裝在所述的指肚型凹槽內，所述的USB接口與USB連接線連接，所述的外殼是左右對稱的水滴型，所述的外殼底部設置有電池倉。
[0046]實施例4:
[0047]所述的藍牙指紋儀，有電源供電及電池供電兩種方式，用戶可以在兩種方式間任意切換。通過USB接口，可以連接到個人電腦作為有線指紋儀使用，這樣極大方便了用戶，有個人電腦的用戶、有Android平板電腦及手機的用戶，都可以用該設備完成認證的過程。
[0048]下面分別從主板和傳感器板上所選用的元件來介紹此款指紋儀的功能:
[0049]( I)主板
[0050]藍牙指紋儀的CPU采用的是AS602芯片，是一款專為片上系統(tǒng)(SoC)設計的通用32位RISC處理器，采用晟元創(chuàng)新的“Cordis 5+”32位RISC處理器內核。該內核具有5級流水線，所有指令均可條件執(zhí)行，具有豐富的尋址模式，16位和32位指令可以混編。除了配備零開銷循環(huán)指令、單周期乘加指令等常用DSP指令之外，AS602還配有并發(fā)數(shù)據(jù)流指令、大數(shù)乘除法指令以及卷積運算加速器。在外圍接口方面，AS602除了具有SDRAM ontroller,Flash Controller, Smartcard Controller, USB2.0 FS，以及 USART等常規(guī)接口之外，還配有4通道高速SPI接口，4通道Capture/Compare/PWM單元，以及一個專用的CMOS ImageSensor接口。多達99根的GP10，幫助用戶靈活構建復雜而低成本的系統(tǒng)。
[0051](2)傳感器
[0052]藍牙指紋儀的傳感器采用的是Authentec公司的AES2510型傳感器，此款傳感器采用的是Trueprint技術，這是基于手指表皮下特征的傳感器技術，所以，不需要擔心會在傳感器上留下潛影。它實際上生成的是手指表面下活組織層的圖像，因此，“讀取”非常干、非常臟或磨損的手指圖像時不會存在困難，消除了因手指較臟或者過濕而導致的識別錯誤，而且，因為它使用的是手指皮膚下的活組織層，因此，傳感器可以檢測到是否是真正的手指。Authentec公司采用的是一種射頻掃描技術，可以避免有人利用留下的指紋潛象來愚弄傳感器。由于傳感器實際掃描的是皮膚的活組織層，因此，它并不關心放在傳感器表面上的其他圖像。所以，它可探測到放在上面的是真的手指還是假的或死的手指。
[0053]實施例5:
[0054]所述的藍牙指紋儀，系統(tǒng)采用兩種供電方式。一種是采用兩節(jié)7號電池直接供電，優(yōu)點是更加便攜和方便操作，但設備使用時間受到限制；另一種是采用USB供電方式。系統(tǒng)留有Micro-USB接口，可以通過連接線連接PC機的USB接口直接取電。這種接口目前被市面上大多數(shù)移動設備所采用，因此并不影響設備的便攜性。優(yōu)點是使用時間上沒有限制，對不熟悉藍牙指紋儀設備的老年人來說，更顯人性化。另外，通過連接PC機的USB接口，可以對設備進行軟件更新。
[0055]系統(tǒng)主處理器AS602需要3.3V和1.8V兩種電源，分別為處理器的1/0口和內核供電。這就要用到兩個穩(wěn)壓器分別對5V-3.3V和3.3V-1.8V進行轉換，其中，穩(wěn)壓器A對5V/3.0V-3.3V進行轉換，穩(wěn)壓器B對3.3V-1.8V進行轉換。本系統(tǒng)選用正電壓穩(wěn)壓器TPS63001和XC6206-1V8。通過一個LED燈指示電源狀態(tài)。
[0056]復位模塊選用AME公司的AME8500復位芯片對CPU完成上電復位功能。AME8500體積小，外圍電路簡單，非常適用于便攜設備。
[0057]系統(tǒng)處理器AS602配合傳感器芯片AES2510，完成指紋信息的采集、特征點的提取、比對、分析等過程。
[0058]選用HC05藍牙模塊，配合指紋儀，將最終分析得到的指紋圖像和特征通過藍牙通信模塊傳輸?shù)较噙B的上位機，從而完成生存認證操作。通過LED燈指示模塊當前工作狀態(tài)。所述的藍牙指紋儀，傳感器技術參數(shù)如表I所示。所述藍牙指紋儀產品技術參數(shù)如表2所不O
[0059]實施例6:
[0060]所述的藍牙指紋儀，本實用新型的傳感器接口電路是兼容電路，通過RN1、RN2、RN3、RN4四個排阻切換實現(xiàn)兼容功能，由于實用新型傳感器部分選用的是AES2510刮擦式傳感器芯片，因此采用的是RN1、RN2導通RN3、RN4斷開的連接方式。
[0061]傳感器電路板主要由傳感器芯片、PSR05放電管、FPC連接座以及外圍電阻、電容等電子元器件組成。
[0062]傳感器芯片采用的是刮擦式傳感器，主要運用的是Tru印rint射頻掃描技術，即可以掃描到手指皮膚下的活組織層。PSR05放電管是對USB輸入端信號進行高壓保護。FPC連接座主要是通過FPC連接線將主板與傳感器板連接，從而實現(xiàn)傳感器板將采集到的指紋圖像通過FPC傳輸線傳輸?shù)紺PU主板上。
[0063]外圍電阻R2和R3分別起上拉和下拉作用。外圍電路中大容值的鉭電容主要起隔斷直流的作用，小容值的電容主要起到的是濾波作用，用來濾除交流成分，使輸出的直流更平滑。主板上沒有對JTAG電路進行貼片焊接，JTAG電路的主要作用是調試程序，由于本實用新型可以通過USB接口進行程序燒錄、升級等工作，故沒有對JTAG電路進行貼片焊接。只有需要軟件調試或出現(xiàn)USB接口無法進行程序燒錄、升級等情況時才會啟動JTAG電路。
【權利要求】
1.一種藍牙指紋儀，其組成包括:CPU主板，其特征是:所述的CPU主板與傳感器板通過FPC連接線連接，所述的CPU主板包括電源電路、USB接口、蜂鳴提示器、藍牙模塊、芯片復位電路、CPU芯片，所述的CPU芯片分別與所述的電源電路、所述的芯片復位電路、所述的蜂鳴提示器、所述的藍牙模塊、所述的USB接口連接，所述的傳感器板采用基于手指表皮下特征的AES2510型傳感器，所述的電源電路包括穩(wěn)壓器A、穩(wěn)壓器B、電源指示LED燈，所述的穩(wěn)壓器A分別與所述的電源指示LED燈、所述的穩(wěn)壓器B、所述的USB接口、所述的CPU芯片連接，所述的穩(wěn)壓器B與所述的CPU芯片連接； 所述的藍牙模塊與工作狀態(tài)指示LED燈連接，所述的工作狀態(tài)指示LED燈、所述的電源指示LED燈依次安裝在外殼上，所述的外殼具有指肚型凹槽，所述的傳感器板安裝在所述的指肚型凹槽內，所述的USB接口與USB連接線連接，所述的外殼是左右對稱的水滴型，所述的外殼底部設置有電池倉； 所述的傳感器板還包括PSR05放電管、FPC連接座以及外圍電阻、電容，所述的FPC連接座通過FPC連接線將所述的CPU主板與所述的傳感器板連接， 所述的芯片復位電路采用的是AEM8500復位芯片，所述的AEM8500復位芯片直接與CPU的復位引腳相連接，實現(xiàn)對CPU的上電復位功能，輸入電壓為3.3V，輸出復位引腳通過R3電阻進行上拉； 所述的蜂鳴提示器由蜂鳴器、三極管、電阻組成。
【文檔編號】G06K9/00GK204215415SQ201420514991
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月9日 優(yōu)先權日:2014年9月9日
【發(fā)明者】劉玉山 申請人:哈爾濱工業(yè)大學軟件工程股份有限公司