電容傳感器根據(jù)指紋的嵴和峪與半導(dǎo)體電容感應(yīng)顆粒形成的電容值大小不同，來判斷什么位置是嵴什么位置是峪。其工作過程是通過對每個像素點上的電容感應(yīng)顆粒預(yù)先充電到某一參考電壓。當手指接觸到半導(dǎo)體電容指紋表面上時，因為嵴是凸起的峪是凹下，根據(jù)電容值與距離的關(guān)系，會在嵴和峪的地方形成不同的電容值。然后利用放電電流進行放電。因為嵴和峪對應(yīng)的電容值不同，所以其放電的速度也不同。嵴下的像素（電容量高）放電較慢，而處于峪下的像素（電容量低）放電較快。根據(jù)放電率的不同．可以探測到嵴和峪的位置，從而形成指紋圖像數(shù)據(jù)。

FPS110指紋傳感器芯片具有體積小、成本低、耗電小、安全性高等優(yōu)點?？蓮V泛應(yīng)用于任何需要安全性認證的領(lǐng)域，如銀行、計算機網(wǎng)絡(luò)、指紋門禁、指紋考勤等許多方面，這無疑將取代原有的識別技術(shù)而成為二十一世紀識別技術(shù)應(yīng)用的最新發(fā)展趨勢。集成的A／D轉(zhuǎn)換器可以建立與EPP、USB或MCU的數(shù)字接口，使得此器件可以很容易地應(yīng)用到任何識別應(yīng)用系統(tǒng)中去。掃描圖像為8&TImes;280=2 240萬像素精度．多達2 MH，相當于l 780幀每秒，l百萬次手指無故障讀指紋，低功耗，圖像采集時為4．5 mA，導(dǎo)航時為1．5 mA，睡眠模式小于lO uA。引腳功能如表1所示。

圖1 FPS110芯片各引腳功能

3．1 電源

電源電路為整個系統(tǒng)供電，并且電源有電壓轉(zhuǎn)換芯片， 可以5 V轉(zhuǎn)3．3 V，3．3 V轉(zhuǎn)1．8 V的系統(tǒng)要求，滿足FPS110輸入電壓3 V～5．5 V和MCU處理芯片3．3 V電壓供電的要求。

3．2 指紋采集

FPS110傳感器的每一列都有兩個采樣一保持電路，一個用來存儲放電前電容兩端的電壓，另一個用來存儲放電后電容兩端的電壓。兩個采樣保持電路的差值可以度量電容的變化。該傳感器的靈敏度可以通過調(diào)整放電時間和放電電流來校正，而對放電時間和放電電流的修改又可以通過讀寫傳感器內(nèi)部的放電電流寄存器（DCR）和放電時間寄存器（DTR）來進行。

3．3 MCU微處理器

采用NI公司MCU產(chǎn)品MSP430F1002，其內(nèi)部高達8 kB的可重復(fù)編程快閃存儲器、256字節(jié)只讀存儲器（RAM）、多通道脈寬調(diào)制（PWM）計時器、看門狗計時器和板上電池耗盡保護等。MSP430F12x2器件中集成的高速通用同步一異步收發(fā)器（USART）可以被置成用于UART或串行外設(shè)接口（SPI）中的任一模式。MCU和JTAG仿真器用一根JTAG線連接，再用軟件的monitor，通過編程對FPSllO送來的信號進行處理。

USB通信接口卡采用FTDI公司的FT8U245BM芯片，連接FPS110與MCU。它的主要功能一方面是將FPS110發(fā)送的控制命令、數(shù)據(jù)送到測試平臺的主MCU，使測試平臺完成各種測試任務(wù)；另一方面是將測試平臺中多MCU系統(tǒng)的自檢信息和測試結(jié)果送往FPSllO．以供FPS110進行判斷與分析。

整個系統(tǒng)硬件框圖如圖l所示。

圖1的硬件框圖

因圖像本身的存儲量巨大，系統(tǒng)需外接存儲器，以保證有足夠的存儲空間，把圖像存儲在U盤上。同時系統(tǒng)也可通過數(shù)據(jù)線和網(wǎng)絡(luò)相連，實現(xiàn)遠程控制功能。

當沒有人觸摸屏幕的時候MCU置于省電休眠模式。一旦用戶有了輸入，系統(tǒng)便退出低功耗狀態(tài)，進入正常執(zhí)行狀態(tài)4，控制軟件判斷用戶的需求，執(zhí)行相應(yīng)的功能。

圖2 系統(tǒng)軟件流程圖

采用The MathWoks公司的MATLAB7．O圖像處理箱進行數(shù)據(jù)仿真，計算機配置CPU為INTEL公司2．06 GZH，內(nèi)存為Kingston公司的1GZH，平均一幅圖像數(shù)據(jù)仿真耗時為O．73秒。識別率誤差小于1／310 000，完全實際符合要求。圖3為隨機的一幅拇指指紋圖像，圖4為指紋庫采集對應(yīng)的圖像。

利用FPS110指紋采集器實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，當使用者指紋與指紋庫預(yù)設(shè)的比對指紋不能匹配時。拒絕使用者使用，可以作為辨別使用者的身份，或者代替手工輸入密碼，應(yīng)用前景廣泛。