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基于FPGA的指纹签到系统

专家
2014-03-17 21:43:42    评分

作者:湖北师范学院 张晓伟 张培

指导教师:梁赫西

  作品简介

  开发背景

  指纹的唯一性和不可复制性决定了指纹是目前最安全的识别系统,将其与签到系统结合起来稳定性很高,更可以实现无人监控,智能设点签到, 实现人、地、时三者合一,去除考勤虚假,为公司省去不必要的加班费用付出。对企业职员的人事出勤进行公正合理并有效、科学的管理已成为各单位面临的现实课题。

  结构说明

  作品主要由FPGA控制的指纹模块液晶模块和外围DS1302和DS18B20温度模块组成,指纹模块通过内部算法实现了对指纹的录入、对比、存储、搜索等功能来实现指纹的识别等功能,液晶显示指纹识别系统相应的操作,通过按键来进行选择,结合外部时间和温度的显示构成了一个完整的体系,在每天24时将指纹签到结果反馈后清零实现了智能安全的签到功能。

  功能与使用说明

  本作品可以通过液晶显示结合按键来实现指纹签到的功能,液晶上有显示智能指纹签到系统字样和当时刻的时间和温度,初始页面有2个选项即录入指纹和签到,录入指纹可以将签到的人的指纹录入FLASH中存储,以便后来进行指纹查询来判断是否是本人来签到,签到则是将当前验证的指纹存入RAM中与FLASH中的指纹模版一一对比来寻找是否有相同的指纹,并将已经签到的人通过LED灯的亮灭来进行表示,以此来实现签到功能,同时当每天24点到时,将当天签到的结果反馈并熄灭LED,同时开始第二天的签到。

  作品特色

  指纹生物识别技术正是利用这两大特点进行身份识别的,它具有快捷方便、准确可靠和安全保密的优点。工作人员不必保管和携带各种证件(如纸卡或IC卡等等),只要轻轻一按,就可完成身份识别。指纹考勤机是利用人体手指生物识别技术,集成考勤软件的最先进的考勤设备。指纹考勤机可以100%杜绝员工代打卡现象,具有一次投入无需再在考勤上支付其他费用,成本低。

 

  平台选型说明

  采用Altera 公司推出 的CYCLONE II 系列芯片EP2C8Q208C8 芯片作为核心处理器进行设计,CYCLONE II 系列 芯片可以说是目前市场上性价比最高的芯片,比第一代的EP1C6 或者 EP1C12 等芯片设计 上、内部的逻辑资源上都有很大的改进,同时价格也可以被广大客户接受;

 

  设计说明

  该系统分为指纹模块,液晶显示模块和键盘模块和控制模块和DS1302,DS18B20模块。

  (1)指纹模块

  ZFM-206系列光学指纹模块具有指纹录入、图像处理、指纹比对、搜索、和模版储存等功能的模块。

  (2)键盘模块

  图上是一个简单的按键消抖模块。设计的方法主要是由“电平检查模块”和“ 延迟模块”组合合成。

  设计的思路如下:

  1、一但检测到按键资源按下(高电平到低电平变化),“电平检查模块” 就会拉高H2L_Sig电平,然后拉低。

  2、“10ms延迟模块”,检测到H2L_Sig高电平,就会利用10ms 过滤H2L_Sig ,拉高

  输出。

  3、当按键被释放“电平检测模块”,会拉高L2H_Sig电平,然后拉低。

  4、“10ms延迟模块”,检查到L2H_Sig就会利用10ms过滤H2L_Sig,然后拉低输出。

  (3)液晶模块

  上图就是液晶模块,液晶模块分为液晶控制模块、初始化模块、绘图模块、SPI接口模块。

  1、液晶控制模块实现了液晶模块的信号的控制,控制模块的初始化信号和绘图信号。

  2、初始化模块实现了对液晶的初始化。

  3、绘图模块实现对液晶进行绘图。

  4、SPI模块如下图

  实现了SPI接口的功能。

  液晶模块与键盘模块组合图如下。

  其中通过使用IP核调用ROM模块,ROM模块里面存储了6张128*64的图片,通过液晶对ROM的读写,来在液晶上显示相关信息。

  (4) 控制模块

  控制模块如下图主要实现指纹模块功能的驱动。

  上图是控制模块U2~U7模块分别实现了指纹模块的初始化、指纹图像的输入、指纹图像的处理、处理后图像缓存、指纹图像对比、指纹图像存入FLASH、指纹图像缓存与FLASH中数据对比。U1模块是整个控制模块的控制器,可以控制指纹模块的运行,通过发出开始信号,是U2~U7模块运作,接受完成信号执行下一条命令。

  由于与指纹模块通信是UART接口,所以U2~U7每个模块都含UART模块(如下图),上图右上角是控制U2~U7哪个模块与指纹模块通信输出接口的确定。

  (5)组合模块

  最终组合起来的模块如图所示,左边的模块当接收到Save模块返回的X值来控制液晶画面的显示和通过按键来控制Save模块的运行,Save模块则是指纹处理的核心模块,完成了在键盘的驱动下完成指纹的录入、存储、对比、搜索等功能,结合液晶的显示来形成一个完整的系统,以实现相应的功能。

  原理图

  1、录入指纹流程

  2、搜索指纹流程




关键词: FPGA     液晶模块     指纹    

院士
2014-03-17 22:06:25    评分
2楼
谢谢分享。

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