广西大学本科毕业设计 飞机场安检系统
2.IC卡中存储用户的指纹信息：发卡时将指纹数据库中持卡人的指纹的特征信息存储到IC卡中，验证时将现场采集的持卡人指纹信息处理后直接也IC卡中的指纹信息进行比对，就可以确认持卡者是否是卡的真正主人。
这种方式的优点：验证时不需要网络和数据库的支持，系统结构简单、费用低。适用于无需网络支持的身份认证业务，如电子门票、电子证件等。
用指纹IC卡进行身份认证需要经过两个过程：发卡过程和身份认证过程。
1.指纹IC卡发卡过程：一般由制卡中心来完成的。它首先需要通过传感器来采集用户的指纹图像，这时候采集的指纹图像一般需要对同一枚指纹采集多次，系统会自动选取效果最佳的一枚指纹图像进行处理，在完成图像增强、锐化等处理之后，就可以提取的指纹特征值，写入到指纹IC卡中，写入的指纹数据也称作模板，不同的指纹算法得到的模板大小也不尽相同，但是一般不会超过1K字节大小。同时写入的还有用户的一些基本信息，如姓名、性别、年龄、健康情况等。在指纹IC卡的发卡过程中，提取指纹特征值时使用的算法不同，指纹数据大小也会不一样，还会影响以后的身份认证。而且存放在指纹IC卡中的指纹模板可以有多枚，这样做身份认证时，如果有损伤的指纹，就可以使用其它的指纹做认证，一般推荐存放拇指、食指或中指的指纹模板，也就是说，采集纹线清晰、无损伤的指纹图像。
2.指纹IC卡的身份认证过程：如果发卡时采集的是拇指、食指或者中指三枚指纹，这时候就可以任意采集持卡人的这三枚指纹中的一枚。采集完图像之后，就需要做图像增强、锐化等处理，处理完后就可提取该枚指纹的特征值。这时候再读取卡中的指纹数据，就可以进行比对，通过比对结果的匹配或者不匹配判断持卡人的合法性。如果一次不匹配，在条件允许的情况下还可以进行另一枚指纹的比对，这就可以尽量不产生错误。
根据上述功能要求，系统的硬件部分主要包括指纹识别模块、微处理器、IC读卡器、电源管理器件、存储器等。指纹识别模块主要完成指纹的采集、验证等操作。IC读卡器用于读IC卡。微处理器作为系统的核心。控制整个系统，对各个部分发出指令和控制。
由于指纹图像的数据量很大，所以需要高速的通讯接口来实现指纹图像的上传，以提高指纹图像的采集速度。USB接口具有较高的通讯速率，可以
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USB接口电路微 处 理 器电源管理电路指纹传感器IC卡座及读写电路图3-4 设备的硬件结构图
满足大量数据高速传输得要求，并且可以提供500毫安的电流，无需外接电源适配器。本设计选用USB接口作为通讯接口。
本次设计一体化指纹IC卡设备的硬件结构如图3-4所示。
一体化指纹IC卡的使用分为发卡过程和身份验证过程，发卡流程如图3-5所示，身份验证流程如图3-6所示。按操作流程或系统职能，上位机软件主要由以下几部分构成：
1.指纹图像的采集； 2.指纹图像的处理； 3.读/写IC卡。
指纹图像采集指纹图像处理指纹特征点提取特征点写入IC卡图3-5 发卡流程图指纹图像采集指纹图像处理指纹特征点提取
读IC卡指纹特征点匹配匹配结束图3-6 身份验证流程图
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根据系统功能要求，下位机软件主要由以下几部分构成：
微处理器与指纹芯片的通讯程序模块：主要负责微处理器与指纹识别模块之间数据和命令的传输。根据他们之间的协议，设计编写他们之间的通讯程序。主要是微处理器向指纹识别模块发送命令和接收指纹识别模块执行命令后的返回代码。
微处理器与IC卡的通讯程序模块：要负责微处理器与IC卡之间数据和命令的传输。微处理器根据上位机的指令读写IC卡。
微处理器与上位机的通讯程序模块：负责通过USB协议实现上位机与下位机的通讯。
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第四章 系统硬件设计
本系统以LPC221ARM微处理器为核心，外围扩展了RAM 芯片、FLASH芯片，LPC22lOARM的串口与指纹识别模块与金属检测模块相连，进行数据指令的传送，从而完成指纹的比对、存储，金属物品的探测等功能。LPC221OARM的通用IO口与液晶显示屏、键盘相连，完成与用户的交互操作。另外，为完成程序的下载与调试，本文还对LPC2210RAM的JTAG调试端口进行了详尽的阐述。图4-1为本系统的硬件整体结构图。
JTAG调试电路串行通信LCD显示电源系统蜂鸣电路天线电路复位电路LPC2210ARM微处理器LED电路IC卡接口时钟系统金属检测FLASH程序存储器系统总线指纹模块RAM数据存储器图4-1 系统硬件结构图
1.ARM控制器：实现对各个接口电路的控制，同时完成指纹的匹配； 2.非接触式IC卡接口电路和天线电路：完成对IC卡中数据的读写功能； 3.指纹采集模块：完成指纹图像采集，处理及特征数据提取； 4.金属检测模块：完成金属物品的检测； 5.LCD和键盘：实现人机接口功能； 6.通信模块：实现上下位机的通信功能；
7.复位电路和调试电路：分别实现系统的复位功能和JTAG调试功能；
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8.蜂鸣和LED电路：用于提示操作结果，当出现问题时报警。
4.1 LPC2210ARM微处理器
4.1.1 LPC2210ARM微处理器简介
LPC2210ARM微处理器是菲利浦电子集团推出的32位ARM7TDMI-S内核微处理器产品，该产品具有性能高、功耗低、运行速度快等特点，因此该产品在汽车电子、医疗器械、网络产品等领域中得到了广泛的应用。
LPC2210AMR微处理器是基于一个支持实时仿真和跟踪的32位ARM7TDMI –S内核的微处理器，其内部没有FLASH存储器，具有16K字节的RAM存储器。片内128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。处理器具有两个指令集：32位ARM指令集和16位Thumb指令集。Thumb指令集的16位指令长度使其可以达到标准A哪代码两倍的密度，却仍然保持ARM指令的大多数性能上的优势。因此，对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低30%，而性能的损失却很小。
LPC2210ARM微处理器为144脚封装，内部具有2个32位定时器、4路10位ADC模数转换器、9个外部中断源、多达76个通用IO口。LPC221O内部丰富的资源使得其非常适用于工业控制、医疗系统、通信网关、嵌入式MODEM等电子产品的开发。
LPC2210AMR微处理器具有如下特性:
1.32位144脚ARM7TDMI-S微处理器。ARM7系列微处理器具有功耗低、含三级 流水线结构、代码密度高等特点。型号ARM7DTIM 中T代表支持16位压缩指令集 (Thmub指令集)，D代表支持片上Debug，M代表内嵌硬件乘法器 (Mu ltiplier)，I代表支持片上断电和调试点(ICE)。
2.16K字节静态RAM存储器。LPC2120AMR微处理器无需扩展外部ARM，内部含 有16 K字节的RAM存储器，此存储器可用于临时数据的存储，亦可用于程序存 储器空间，实现RAM中的程序调试。但用作程序存储器时，掉电后程序将会丢失。
3.内部无FLASH程序存储器。LPC22lO内部无FLASH程序存储器，若想进行产品的开发必须扩展外部FALSH存储器。
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