CN102750520A - 一种电容式指纹探测装置 - Google Patents
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Abstract
一种电容式指纹探测装置，包括印制电路板PCB、主控单元，以及分别与所述主控单元连接的图像采集单元、背光单元和检测单元，所述图像采集单元、背光单元和检测单元由所述主控单元控制，所述主控单元包括微控制单元MCU和晶体振荡电路，所述图像采集单元包括互补金属氧化物半导体CMOS传感器，所述背光单元包含发光二极管LED，其特征在于：所述检测单元包括感应电极，所述感应电极是镶嵌在所述PCB上的一块铜箔。本发明通过检测感应电容容量变化自动控制背光灯的亮灭，有效地解决现有指纹装置的背光常亮或出现“自语”现象、印制电路板布板繁杂、器件稍有偏差会产生误判，以及在高低温环境下不稳定的问题，简化了产品制造过程。
Description
技术领域
本发明涉及生物识别，特别是涉及一种电容式指纹探测装置。
背景技术
现有的指纹探测装置，有些是在待机状态背光一直点亮的，既不利于环保，也不省电；有些是在待机状态可关闭背光灯的，在有人影晃过探测窗口时会出现自动点亮背光灯的所谓“自语”现象；而采用红外探测技术实现背光灯自动控制功能的，又存在印制电路板（Printed Circuit Board，缩略词为PCB）布板繁杂、器件稍有偏差会产生误判，以及在高低温环境下不稳定的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种电容式指纹探测装置。
本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。
这种电容式指纹探测装置，包括印制电路板PCB、主控单元，以及分别与所述主控单元连接的图像采集单元、背光单元和检测单元，所述图像采集单元、背光单元和检测单元由所述主控单元控制。
所述主控单元包括微控制单元（Micro Control Unit，缩略词为MCU）和晶体振荡电路，所述图像采集单元包括互补金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，缩略词为CMOS）传感器，所述CMOS传感器由所述主控单元提供时钟信号、复位信号RST、同步信号和I2C信号进行控制，将采集到的指纹图像转换成电信号输出至配套使用的上位机进行处理，所述背光单元包含发光二极管（Light EmittingDiode，缩略词为LED）。
这种电容式指纹探测装置的特点是：
所述检测单元包括感应电极，所述感应电极是镶嵌在所述PCB上的一块铜箔，在探测指纹时用户手指即受测手指与所述感应电极之间的感应电容，使所述感应电极与所述PCB及周边地层之间的固有电容即本身电容的电容量增加。
所述微控制单元MCU设有感应电容容量比较模块。
如果感应电容容量比较模块的比较结果是感应电容的容量超过设定的容量阈值，表明用户手指接近指纹探测装置的探测窗口，所述微控制单元MCU输出背光控制信号控制所述背光单元立即点亮背光灯，还输出采集控制信号控制所述图像采集单元进行指纹采集；
如果感应电容容量比较模块的比较结果是感应电容的容量未超过设定的容量阈值，表明用户手指尚未接近或者是无用户手指接近指纹探测装置的探测窗口，所述背光单元保持关闭背光灯或者是将点亮的背光灯关闭。
本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。
所述微控制单元MCU是采用型号为CY8C20236-24LKXI主控芯片的MCU，所述MCU分别与CMOS传感器、背光单元和感应电极连接，用于实现指纹采集、数据通讯和背光灯控制。
所述CMOS传感器是型号为GC0303的30万像素黑白CMOS传感器。
所述CMOS传感器与所述上位机之间设有降压集成电路（IntegratedCircuit，缩略词为IC），所述降压IC用于由所述上位机向所述CMOS传感器提供适配的工作电源。
所述主控单元与所述上位机连接，由所述上位机向所述主控单元提供适配的工作电源。
本发明与现有技术对比的有益效果是：
本发明通过检测感应电容容量变化自动控制背光灯的亮灭，有效地解决现有指纹装置的背光常亮或出现“自语”现象、印制电路板布板繁杂、器件稍有偏差会产生误判，以及在高低温环境下不稳定的问题，简化了产品制造过程。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的剖面图；
图2是本发明具体实施方式的电路方框图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行说明。
一种如图1~2所示的电容式指纹探测装置，包括PCB3、主控单元，以及分别与主控单元连接的图像采集单元、背光单元4和检测单元，图像采集单元、背光单元4和检测单元由主控单元控制。检测单元包括感应电极2，感应电极2是镶嵌在PCB3上的一块铜箔。在探测指纹时用户手指9即受测手指与感应电极2之间的感应电容，使感应电极2与PCB3及周边地层之间的固有电容的电容量增加。
主控单元包括采用型号为CY8C20236-24LKXI的主控芯片的微控制单元MCU10和晶体振荡电路13，图像采集单元包括型号为GC0303的30万像素黑白CMOS传感器5，由主控单元提供时钟信号、复位信号RST、同步信号和I2C信号进行控制，将采集到的指纹图像转换成电信号输出至配套使用的上位机12进行处理，背光单元4包含两组背光LED以及限流电阻。微控制单元MCU10分别与CMOS传感器5、背光单元4和感应电极2连接，用于实现指纹采集、数据通讯和背光灯控制。
CMOS传感器5与上位机12之间设有降压IC11，降压IC11用于由上位机12向CMOS传感器5提供适配的工作电源。
主控单元与上位机12连接，由上位机12向主控单元提供适配的工作电源。
微控制单元MCU10设有感应电容容量比较模块。
如果感应电容容量比较模块的比较结果是感应电容的容量超过设定的容量阈值，表明用户手指9接近指纹探测装置的探测窗口，微控制单元MCU10输出背光控制信号控制背光单元4立即点亮两组背光LED，还输出采集控制信号控制图像采集单元进行指纹采集；背光单元4发出的光经棱镜1的小端面进入棱镜1，被按压在棱镜1的大端面上的手指9反射光线的一部分，由棱镜1的下侧面射出通过场镜8校正梯形畸变后射到平面反射镜7上，再经平面反射镜7全反射进入成像物镜6，成像于CMOS传感器5的图像接收面上，CMOS传感器5将采集到的指纹图像转换成电信号输出至配套使用的上位机12进行处理。
如果感应电容容量比较模块的比较结果是感应电容的容量未超过设定的容量阈值，表明用户手指9尚未接近或者是无用户手指接近指纹探测装置的探测窗口，背光单元4保持关闭两组背光LED或者是将点亮的两组背光LED关闭。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (6)
1.一种电容式指纹探测装置，包括印制电路板PCB、主控单元，以及分别与所述主控单元连接的图像采集单元、背光单元和检测单元，所述图像采集单元、背光单元和检测单元由所述主控单元控制，所述主控单元包括微控制单元MCU和晶体振荡电路，所述图像采集单元包括互补金属氧化物半导体CMOS传感器，所述CMOS传感器由所述主控单元提供时钟信号、复位信号RST、同步信号和I2C信号进行控制，将采集到的指纹图像转换成电信号输出至配套使用的上位机进行处理，所述背光单元包含发光二极管LED，其特征在于：
所述检测单元包括感应电极，所述感应电极是镶嵌在所述PCB上的一块铜箔，在探测指纹时用户手指即受测手指与所述感应电极之间的感应电容，使所述感应电极与所述PCB及周边地层之间的固有电容即本身电容的电容量增加。
2.如权利要求1所述的电容式指纹探测装置，其特征在于：
所述微控制单元MCU设有感应电容容量比较模块；
如果感应电容容量比较模块的比较结果是感应电容的容量超过设定的容量阈值，所述微控制单元MCU输出背光控制信号控制所述背光单元立即点亮背光灯，还输出采集控制信号控制所述图像采集单元进行指纹采集；
如果感应电容容量比较模块的比较结果是感应电容的容量未超过设定的容量阈值，所述背光单元保持关闭背光灯或者是将点亮的背光灯关闭。
3.如权利要求1所述的电容式指纹探测装置，其特征在于：
所述微控制单元MCU是采用型号为CY8C20236-24LKXI主控芯片的MCU，所述MCU分别与CMOS传感器、背光单元和感应电极连接，用于实现指纹采集、数据通讯和背光灯控制。
4.如权利要求3所述的电容式指纹探测装置，其特征在于：
所述CMOS传感器是型号为GC0303的30万像素黑白CMOS传感器。
5.如权利要求4所述的电容式指纹探测装置，其特征在于：
所述CMOS传感器与所述上位机之间设有降压集成电路IC，所述降压IC用于由所述上位机向所述CMOS传感器提供适配的工作电源。
6.如权利要求5所述的电容式指纹探测装置，其特征在于：
所述主控单元与所述上位机连接，由所述上位机向所述主控单元提供适配的工作电源。
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