一種智能變頻3d指紋傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于指紋識別領域，尤其涉及一種智能變頻3D指紋傳感器。
【背景技術】
[0002]指紋識別，即指通過比較不同指紋的細節(jié)特征點來進行鑒別。指紋識別技術涉及圖像處理、模式識別、計算機視覺、數(shù)學形態(tài)學、小波分析等眾多學科。由于每個人的指紋不同，就是同一人的十指之間，指紋也有明顯區(qū)別，因此指紋可用于身份鑒定，各種類型指紋采集設備應運而生，然而，由于每次捺印的方位不完全一樣、著力點不同，采集到的指紋會有不同程度的變形，因此通常會采集到大量模糊指紋，增加指紋識別的難度。因此，如何正確提取指紋特征和實現(xiàn)正確指紋匹配，是指紋識別技術領域的關鍵。
[0003]然而，目前市面上的指紋采集器通常都體積較大，不能夠識別假指紋，無法采集過干或者過濕的指紋，有些功能較全面的指紋采集器價格昂貴，內(nèi)部結構復雜，不利于大批量生產(chǎn)，不適于推廣。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型實施例的目的在于提供一種智能變頻3D指紋傳感器，旨在解決目前的指紋采集器體積大，無法識別假指紋或采集過干、過濕指紋，且價格昂貴，內(nèi)部結構復雜，不利于大批量生產(chǎn)和推廣的問題。
[0005]本實用新型實施例是這樣實現(xiàn)的，一種智能變頻3D指紋傳感器，其安裝在便攜式移動通信設備上，所述智能變頻3D指紋傳感器包括系統(tǒng)級芯片和設置在系統(tǒng)級芯片外周的金屬邊框，所述系統(tǒng)級芯片包括:
[0006]發(fā)出指紋采集信號以采集指紋，并生成3D指紋模擬信號的指紋采集模塊；
[0007]與所述指紋采集模塊連接，將所述3D指紋模擬信號轉換成數(shù)字信號的模數(shù)轉換豐吳塊；
[0008]與所述模數(shù)轉換模塊連接對其進行控制，并對所述數(shù)字信號進行處理和識別，生成處理和識別結果的主控模塊；
[0009]與所述主控模塊連接，控制所述主控模塊和所述便攜式移動通信設備之間進行信息交互的I/O控制模塊；
[0010]與所述指紋采集模塊、模數(shù)轉換模塊、主控模塊和I/O控制模塊均連接，并提供電能的電源管理模塊；
[0011]所述指紋采集模塊為集成了 N個硅電容傳感器的電容式指紋采集模塊；
[0012]所述主控模塊包括通過發(fā)射射頻脈沖信號來采集指紋、并對該射頻信號進行變頻處理以提取合格的3D指紋射頻信號的線性采集單元，所述線性采集單元通過所述金屬邊框發(fā)送射頻脈沖信號至手指，以采集指紋。
[0013]優(yōu)選的，所述主控模塊和電源管理模塊之間連接有上電復位電路。
[0014]優(yōu)選的，所述上電復位電路包括一個電阻和一個電容，其中，所述電阻的一端連所述電源管理模塊、另一端與所述電容的一端共接于所述主控模塊，所述電容的另一端接地。
[0015]優(yōu)選的，所述主控模塊為單片機，其還包括可生成時鐘脈沖的低功耗振蕩電路。
[0016]優(yōu)選的，所述電源管理模塊包括低電壓差穩(wěn)壓電路，所述低電壓差穩(wěn)壓電路通過一個電容量為IuF的濾波電容與所述便攜式移動通信設備的電源電路連接。
[0017]優(yōu)選的，所述電源管理模塊還包括與所述電壓差穩(wěn)壓電路連接的電流限制電路。
[0018]優(yōu)選的，所述智能變頻3D指紋傳感器還包括集成在所述系統(tǒng)級芯片外表面的、作為所述系統(tǒng)級芯片中各模塊與所述便攜式移動通信設備間的連接端口的SPI接口。
[0019]優(yōu)選的，所述智能變頻3D指紋傳感器為方狀體，其長度為8mm?15mm、寬度為8mm ?15mm、高度為 0.3mm ?0.8mm。
[0020]優(yōu)選的，所述N彡128 X 128。
[0021 ] 優(yōu)選的，所述便攜式移動通信設備為手機、筆記本電腦或平板電腦。
[0022]本實用新型實施例提供的智能變頻3D指紋傳感器，通過高度集成為系統(tǒng)級芯片，使其體積大為減小，可以安裝在各種便攜式移動通信設備上；通過電容式指紋采集模塊來采集指紋，使得指紋采集信號能夠深入手指真皮層，達到識別活體指紋，辨別假指紋的目的；通過線性采集單元發(fā)射射頻信號來采集指紋，使手指處于過干或者過濕狀態(tài)時，均能采集到清晰完整的指紋；通過內(nèi)部集成上電復位電路，保證了所述智能變頻3D指紋傳感器的正常開啟；通過內(nèi)部集成低電壓差穩(wěn)壓電路，保障所述智能變頻3D指紋傳感器的輸入電壓較低且平穩(wěn)，時期能夠穩(wěn)定的工作，同時也使得所述智能變頻3D指紋傳感器接入不同的便攜式移動通信設備時，只需再額外接入一個濾波電容就能達到優(yōu)質的濾波效果，保證接入時電壓的平滑和穩(wěn)定；通過內(nèi)部集成低功耗振蕩電路，使得所述智能變頻3D指紋傳感器休眠時的功耗更低，且無需再額外連接外部晶振器或脈沖時鐘；通過內(nèi)部集成電流限制電路，保證所述智能變頻3D指紋傳感器在電流過高時的安全性；通過采用SPI接口，使得所述智能變頻3D指紋傳感器能夠方便的接入各種外圍器件；通過內(nèi)部集成通過使各功能性部件模塊化，簡化了內(nèi)部電路結構，且價格適中，易于生產(chǎn)和推廣。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型實施里提供的智能變頻3D指紋傳感器安裝于便攜式移動通信設備時的結構示意圖；
[0024]圖2是本實用新型實施例提供的智能變頻3D指紋傳感器的基本結構框圖；
[0025]圖3是本實用新型實施例提供的智能變頻3D指紋傳感器的具體結構框圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0027]如圖1所示，本實用新型實施例提供的智能變頻3D指紋傳感器100，其安裝在便攜式移動通信設備200上，所述智能變頻3D指紋傳感器包括系統(tǒng)級芯片101和設置在該系統(tǒng)級芯片101外周的金屬邊框102。
[0028]如圖2和圖3所示，所述系統(tǒng)級芯片101包括:
[0029]發(fā)出指紋采集信號以采集指紋，并生成3D指紋模擬信號的指紋采集模塊10 ;與所述指紋采集模塊10連接，將所述3D指紋模擬信號轉換成數(shù)字信號的模數(shù)轉換模塊20 ;與所述模數(shù)轉換模塊20連接對其進行控制，并對所述數(shù)字信號進行處理和識別，生成處理和識別結果的主控模塊30 ;與所述主控模塊30和所述便攜式移動通信設備200連接，控制所述主控模塊30和所述便攜式移動通信設備200之間進行信息交互的I/O控制模塊40 ;與所述指紋采集模塊10、模數(shù)轉換模塊20、主控模塊30和I/O控制模塊40均連接，并提供電能的電源管理模塊50 ;所述指紋采集模塊10為內(nèi)部高度集成了 N個硅電容傳感器的電容式指紋采集模塊；所述主控模塊30包括通過發(fā)射射頻脈沖信號來采集指紋，并對該射頻信號進行變頻處理以提取合格的3D指紋射頻信號的線性采集單元31 ;所述線性采集單元31通過所述金屬邊框發(fā)送射頻脈沖信號至手指，以采集指紋；其中，N多128X128o
[0030]在具體應用中，所述系統(tǒng)級芯片的輸入電壓為1.8V?3.3V ;所述智能變頻3D指紋傳感器的上表面涂覆有特殊的耐磨抗劃傷涂層，該圖層的硬度高達7H，能歷經(jīng)3千萬次以上的按壓。
[0031]所述指紋采集模塊10為內(nèi)部高度集成了至少128X128(按128X128陣列排布)個硅電容傳感器的電容式指紋采集模塊，即所述指紋采集模塊10采集到的指紋圖像的像素多128X128pixels0在具體應用中，所述智能變頻3D指紋傳感器100的掃描面積^ 7.04X7.04mm2。電容式指紋采集模塊10發(fā)出的指紋采集信號可穿過手指的表面和死性皮膚層，到達手指皮膚的真皮層，因而可以識別非活體的假指紋，并且其采集的指紋圖像質量較好、成像精度高，尺寸較小、易集成于各種設備，成本低，而且耗電量很小、結構簡單，價格便宜、靈敏度高，過載能力強，動態(tài)響應特性好，對高溫、輻射、強振等惡劣條件的適應性強，可廣泛推廣。
[0032]模數(shù)轉換器20，即 A/D 轉換器，或簡稱 ADC(Analog-to_Digital Converte)，其將指紋模擬信號轉變?yōu)閿?shù)字信號。在具體的應用中，所述模數(shù)轉換器20具有精準的參考基準，且其內(nèi)部集成有模擬量預處理電路，保障了 ADC的轉換精度，本實施例中，所述模數(shù)轉換器20的模數(shù)轉換速率可達ns (納秒)級。
[0033]所述主控模塊30包括通過發(fā)射射頻脈沖信號來采集指紋的線性采集單元31，線性采集單元31是基于射頻傳感器技術的指紋采集單元，其通過發(fā)射出微量射頻脈沖信號，可穿透手指的表皮層去控測手指里層的紋路，然后通過變頻，濾波，放大等處理提取合格的射頻信息，來獲得最佳的指紋圖像。因此對過干、過濕手指、臟手指等難以識別的手指指紋的識別率在99.9%以上，防偽指紋能力強，并且其只對手指的真皮層有反應，從根本上杜絕了假指紋的問題。
[0034]如圖2所示，所述主控模塊30和電源管理模塊50之間連接有上電復位電路60，所述上電復位電路60包括一個電阻和一個電容，其中，所述電阻的一端連所述電源管理模塊50、另一端與所述電容的一端共接于所述主控模塊30，所述電容的另一端接地。
[0035]所述智能變頻3D指紋傳感器通電的瞬間，通過所述上電復位電路60即可自行完成整個系統(tǒng)級芯片的復位。上電瞬間，所述電容的充電電流最大，電容相當于短路，此時所述電容與所述電阻的共接端為低電平，系統(tǒng)自動復位，此時電容兩端的電壓達到所述電源管理模塊50所提供的電源電壓時，所述電容充電電流為零，電容相當于開路，此時所述電容與所述電阻的共接端為高電平，所述智能變頻3D指紋傳感器開始正常運行。
[0036]所述主控模塊30為單片機，其還包括可生成時鐘脈沖的低功耗振蕩電路31。所述主控模塊30及其低功耗振蕩電路31在每次上電的過程中，由于電路回路中通常存在一些容量大小不等的濾波