CN105528570B - 一种光学指纹串口通信防漏电系统 - Google Patents

一种光学指纹串口通信防漏电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光学指纹串口通信防漏电系统，光学成像模块和控制模块，所述学成像模块和控制模块之间控制连接，其中，所述学成像模块包括棱镜和镜头；所述控制模块包括图像传感器单元、处理器单元、触摸感应单元和稳压电路单元，所述稳压电路单元与图像传感器单元、处理器单元、触摸感应单元之间分别电性连接，所述处理器单元与图像传感器单元、触摸感应单元之间相连接。通过上述方式，本发明提供的光学指纹串口通信防漏电系统，提出了一种串口通信防漏电的方法，当指纹模块与其他外设通信时，若外设在断电之后其串口存在漏电电流，那么电流会流入指纹模块，增加静态功耗，消除了触摸芯片输入端电荷不断累积造成的感应误差。

Description

一种光学指纹串口通信防漏电系统
技术领域
本发明涉及一种指纹应用领域中光学指纹模块的控制系统，特别是涉及一种光学指纹串口通信防漏电系统。
背景技术
光学指纹传感器相比于电容式、压力式、温敏式等其它接触式指纹传感器，具有使用寿命长、美观、性价比高等优点，被广泛应用于指纹锁、指纹门禁等领域。
为了防止光学指纹模块在使用过程中的误触发，我们在指纹模块中加入了触摸感应单元，但是常用的触摸感应芯片在一直供电的情况下会出现输入端电荷不断累积的情况，不断的电荷积累会造成感应误差。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是如何提供一种串口通信防漏电的方法，消除了触摸芯片输入端电荷不断累积造成的感应误差的光学指纹串口通信防漏电系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光学指纹串口通信防漏电系统，包括：光学成像模块和控制模块，所述学成像模块和控制模块之间控制连接，
其中，所述学成像模块包括棱镜和镜头；所述控制模块包括图像传感器单元、处理器单元、触摸感应单元和稳压电路单元，所述稳压电路单元与图像传感器单元、处理器单元、触摸感应单元之间分别电性连接，所述处理器单元与图像传感器单元、触摸感应单元之间相连接。
所述图像传感器单元与所述处理器单元之间通过两线式串行总线相连接，以实现在处理器单元的控制下对图像传感器单元的图像采集。
所述触摸感应单元包括输入端和输出端，且输出端与所述处理器之间电性连接，触摸感应单元输入端电荷变化时，输出端发送处理信号至处理器单元。
在一个较佳实施例中，所述触摸感应单元包括触摸感应电路，所述触摸感应电路包括触摸感应芯片、若干旁路电容和MOS管开关电路。
所述触摸感应芯片包括感应电荷输入管脚、信号输出管脚、输出信号电平选择管脚、输出类型选择管脚、电源和大地。
所述旁路电容包括第一旁路电容和第二旁路电容，所述第一旁路电容与大地相连接，所述第二旁路电容与输出信号电平选择管脚、输出类型选择管脚、电源和MOS管开关电路之间电性连接。
在一个较佳实施例中，所述第一旁路电容的数值为1pF~50pF，且所述第一旁路电容的触摸灵敏度与电容的数值成反比。
在一个较佳实施例中，所述第二旁路电容的数值为0.1uF，且所述第二电容滤除电源的纹波。
在一个较佳实施例中，所述处理器单元包括串口防漏电电路，所述串口防漏电电路包括处理器的串口输入接口、串口输出接口和相连主控的串口输入接口、串口输出接口；其中，所述串口防漏电电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻，所述第一三极管。
所述第一三极管的基极与第二三极管、第一电阻、第二电阻电性连接，所述第一三极管的发射极与处理器的串口输出接口电性连接，所述第一三极管的集电极与相连主控的串口输出接口电性连接。
所述第二三极管的集电极与处理器的串口输入接口电性连接，所述第二三极管的发射极与相连主控的串口输入接口电性连接。
在一个较佳实施例中，所述图像传感器单元包括图像传感器、第三旁路电容、第四旁路电容、第五旁路电容、第三电阻和第四电阻。
所述图像传感器的引脚为模拟电路电压管脚、内部电源管脚、串行通讯口数据线管脚、串行通讯口时钟线管脚、图像数据输出端口管脚、芯片休眠模式控制管脚、水平同步输出信号管脚、垂直同步输出信号管脚、时钟输出管脚、主供电电源管脚、芯片复位控制管脚、系统时钟输入管脚和大地，所述串行通讯口数据线管脚与串行通讯口数据线连接、串行通讯口时钟线管脚与串行通讯口时钟线连接。
所述第三旁路电容、第四旁路电容、第五旁路电容的一端分别与图像传感器相连接，另一端均接地。
在一个较佳实施例中，所述第三电阻和第四电阻分别为串行通讯口数据线、串行通讯口时钟线的上拉电阻；
在一个较佳实施例中，所述第三旁路电容、第四旁路电容、第五旁路电容均为0.1uF，用来滤除电源的纹波。
在一个较佳实施例中，所述稳压电路单元中包括稳压电路，所述稳压电路包括电压检测器芯片、第六旁路电容、第七旁路电容，所述第六旁路电容、第七旁路电容分别与电压检测器芯片电性连接。
本发明的有益效果是：提出了一种串口通信防漏电的方法，当指纹模块与其他外设通信时，若外设在断电之后其串口存在漏电电流，那么电流会流入指纹模块，增加静态功耗，消除了触摸芯片输入端电荷不断累积造成的感应误差。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明一种光学指纹串口通信防漏电系统一具体实施例的控制模块原理示意图；
图2是本发明一种光学指纹串口通信防漏电系统一具体实施例的触摸感应电路示意图；
图3是本发明一种光学指纹串口通信防漏电系统一具体实施例的MOS管开关电路示意图；
图4是本发明一种光学指纹串口通信防漏电系统一具体实施例的串口防漏电电路示意图；
图5是本发明一种光学指纹串口通信防漏电系统一具体实施例的图像传感器单元电路示意图；
图6是本发明一种光学指纹串口通信防漏电系统一具体实施例的稳压电路示意图；
图7是本发明一种光学指纹串口通信防漏电系统一具体实施例的处理器单元示意图；
图8是本发明一种光学指纹串口通信防漏电系统一具体实施例的处理器单元中a的放大示意图；
图9是本发明一种光学指纹串口通信防漏电系统一具体实施例的处理器单元中b的放大示意图；
图10是本发明一种光学指纹串口通信防漏电系统一具体实施例的处理器单元中c的放大示意图；
图11是本发明一种光学指纹串口通信防漏电系统一具体实施例的处理器单元中d的放大示意图；
图12是本发明一种光学指纹串口通信防漏电系统一具体实施例的处理器单元中e的放大示意图；
图13是本发明一种光学指纹串口通信防漏电系统一具体实施例的处理器单元中f的放大示意图；
图14是本发明一种光学指纹串口通信防漏电系统一具体实施例的处理器单元中g的放大示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-14，在本发明的一个具体实施例中提供一种光学指纹串口通信防漏电系统，所述的光学指纹串口通信防漏电系统包括：光学成像模块和控制模块，所述学成像模块和控制模块之间控制连接，
其中，所述学成像模块包括棱镜和镜头；所述控制模块包括图像传感器单元1、处理器单元2、触摸感应单元33和稳压电路单元4，所述稳压电路单元4与图像传感器单元1、处理器单元2、触摸感应单元3之间分别电性连接，所述处理器单元2与图像传感器单元1、触摸感应单元3之间相连接。所述图像传感器单元1与所述处理器单元2之间通过两线式串行总线相连接，以实现在处理器单元2的控制下对图像传感器单元1的图像采集。所述触摸感应单元3包括输入端和输出端，且输出端与所述处理器之间电性连接，触摸感应单元3输入端电荷变化时，输出端发送处理信号至处理器单元2。
优选的，所述触摸感应单元3包括触摸感应电路，所述触摸感应电路包括触摸感应芯片、若干旁路电容和MOS管开关电路。所述触摸感应芯片包括感应电荷输入管脚、信号输出管脚、输出信号电平选择管脚、输出类型选择管脚、电源和大地。所述旁路电容包括第一旁路电容和第二旁路电容，所述第一旁路电容与大地相连接，所述第二旁路电容与输出信号电平选择管脚、输出类型选择管脚、电源和MOS管开关电路之间电性连接。所述第一旁路电容的数值为1pF~50pF，且所述第一旁路电容的触摸灵敏度与电容的数值成反比。所述第二旁路电容的数值为0.1uF，且所述第二电容滤除电源的纹波。
优选的，所述处理器单元2包括串口防漏电电路，所述串口防漏电电路包括处理器的串口输入接口、串口输出接口和相连主控的串口输入接口、串口输出接口；其中，所述串口防漏电电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻，所述第一三极管。所述第一三极管的基极与第二三极管、第一电阻、第二电阻电性连接，所述第一三极管的发射极与处理器的串口输出接口电性连接，所述第一三极管的集电极与相连主控的串口输出接口电性连接。所述第二三极管的集电极与处理器的串口输入接口电性连接，所述第二三极管的发射极与相连主控的串口输入接口电性连接。
优选的，所述图像传感器单元1包括图像传感器、第三旁路电容、第四旁路电容、第五旁路电容、第三电阻和第四电阻。所述图像传感器的引脚为模拟电路电压管脚、内部电源管脚、串行通讯口数据线管脚、串行通讯口时钟线管脚、图像数据输出端口管脚、芯片休眠模式控制管脚、水平同步输出信号管脚、垂直同步输出信号管脚、时钟输出管脚、主供电电源管脚、芯片复位控制管脚、系统时钟输入管脚和大地，所述串行通讯口数据线管脚与串行通讯口数据线连接、串行通讯口时钟线管脚与串行通讯口时钟线连接。所述第三旁路电容、第四旁路电容、第五旁路电容的一端分别与图像传感器相连接，另一端均接地。
优选的，所述第三电阻和第四电阻分别为串行通讯口数据线、串行通讯口时钟线的上拉电阻。所述第三旁路电容、第四旁路电容、第五旁路电容均为0.1uF，用来滤除电源的纹波。所述稳压电路单元中包括稳压电路，所述稳压电路包括电压检测器芯片、第六旁路电容、第七旁路电容，所述第六旁路电容、第七旁路电容分别与电压检测器芯片电性连接。
在一个具体实施例中，本发明公开了一种光学指纹模块。它由光学成像模块和控制模块组成。该光学成像模块由棱镜、镜头组成，该控制模块由图像传感器电路、处理器电路、触摸感应电路、稳压电路组成。
所述控制模块包括相互电性连接的图像传感器单元1、处理器单元2、触摸感应单元3和稳压电路单元4，所述图像传感器单元1通过I2C总线与所述处理器单元2相连，且在所述处理器单元2的控制下实现对图像的采集，所述触摸感应单元3与所述处理器单元2相连，当触摸感应单元3的输入端感应到电荷变化时，即有物体接近时，其会在输出端输出一个信号发送给处理器单元2，所述图像传感器单元1、处理器单元2、触摸感应单元3与稳压电路单元4电性连接。
触摸感应单元3由触摸感应芯片TTP223、旁路电容和mos管关电路组成。其中，所述触摸感应芯片的管脚3为感应电荷输入管脚、管脚1为信号输出管脚、管脚4为输出信号电平选择管脚、管脚6为输出类型选择管脚、管脚5为电源管脚和管脚2为大。第一电容C10的大小可为1pF~50pF，数值越大，触摸灵敏度越小；第二路电容C9的取值可为0.1uF，主要用来滤除电源的纹波；mos管关电路的作用为在系统掉电时，重新复位触摸芯片的电源，以消除触摸芯片输入端电荷不断累积造成的感应误差。
处理器单2元包括一个串口防漏电电路，电路的接口包括TXD_A、RXD_A和TXD、RXD，其中，TXD_A、RXD_A和TXD、RXD分别为指纹模块处理器的串口输出接口、串口输入接口和与指纹模块相连主控的串口输出接口、串口输入接口。
串口防漏电电路包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R6和第二电阻R7，第一电阻R6和第二电阻R7之间存在一定比例关系。当电源供电时，使得在三极管基极-射极的电压大于其导通电压，三极管处于导通状态，串口处于正常通信状态；当电源断电时，三极管基极-射极的电压小于其导通电压，三极管处于断开状态，能够有效保证指纹模块处理器和与之相连的主控在断电之后串口没有漏电电流。
图像传感器单元1由图像传感器GC0308、第三旁路电容C6、第四旁路电容C7、第五旁路电容C8、第三电阻R9和第四电阻R10组成。第三旁路电容C6、第四旁路电容C7、第五旁路电容C8取值可为0.1uF，主要用来滤除电源的纹波；第三电阻R9和第四电阻R10为SCL和SDA的上拉电阻。图像传感器包括模拟电路电压AVDD25管脚、内部电源VREF管脚、串行通讯口数据线SDA管脚、串行通讯口时钟线SCL管脚、YUV/RGB 图像数据输出端口D0~D7管脚、芯片休眠模式控制PWDN管脚、水平同步输出信号HSYNC管脚、垂直同步输出信号VSYNC管脚、PIXEL时钟输出PCLK管脚、主供电电源DVDD28管脚、芯片复位控制RESETB管脚、系统时钟输入INCLK管脚和地。
所述稳压电路单元4中包括电压检测器芯片、第六旁路电容C11、第七旁路电容C12，第六旁路电容C11、第七旁路电容C12分别与电压检测器芯片电性连接。
因此，本发明具有以下优点：提出了一种串口通信防漏电的方法，当指纹模块与其他外设通信时，若外设在断电之后其串口存在漏电电流，那么电流会流入指纹模块，增加静态功耗，消除了触摸芯片输入端电荷不断累积造成的感应误差。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种光学指纹串口通信防漏电系统，其特征在于，包括：光学成像模块和控制模块，所述光学成像模块和控制模块之间控制连接，
其中，所述光学成像模块包括棱镜和镜头；所述控制模块包括图像传感器单元、处理器单元、触摸感应单元和稳压电路单元，所述稳压电路单元与图像传感器单元、处理器单元、触摸感应单元之间分别电性连接，所述处理器单元与图像传感器单元、触摸感应单元之间相连接；
所述图像传感器单元与所述处理器单元之间通过两线式串行总线相连接，以实现在处理器单元的控制下对图像传感器单元的图像采集；
所述触摸感应单元包括输入端和输出端，且输出端与所述处理器之间电性连接，触摸感应单元输入端电荷变化时，输出端发送处理信号至处理器单元；
所述处理器单元包括串口防漏电电路，所述串口防漏电电路包括处理器的串口输入接口、串口输出接口和相连主控的串口输入接口、串口输出接口；其中，所述串口防漏电电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻；
所述第一三极管的基极与第二三极管、第一电阻、第二电阻电性连接，所述第一三极管的发射极与处理器的串口输出接口电性连接，所述第一三极管的集电极与相连主控的串口输出接口电性连接；
所述第二三极管的集电极与处理器的串口输入接口电性连接，所述第二三极管的发射极与相连主控的串口输入接口电性连接。
2.根据权利要求1所述的光学指纹串口通信防漏电系统，其特征在于，所述触摸感应单元包括触摸感应电路，所述触摸感应电路包括触摸感应芯片、若干旁路电容和MOS管开关电路，
所述触摸感应芯片包括感应电荷输入管脚、信号输出管脚、输出信号电平选择管脚、输出类型选择管脚、电源和大地，
所述旁路电容包括第一旁路电容和第二旁路电容，所述第一旁路电容与大地相连接，所述第二旁路电容与输出信号电平选择管脚、输出类型选择管脚、电源和MOS管开关电路之间电性连接。
3.根据权利要求2所述的光学指纹串口通信防漏电系统，其特征在于，所述第一旁路电容的数值为1pF~50pF，且所述第一旁路电容的触摸灵敏度与电容的数值成反比。
4.根据权利要求2所述的光学指纹串口通信防漏电系统，其特征在于，所述第二旁路电容的数值为0.1uF，且所述第二旁路电容滤除电源的纹波。
5.根据权利要求1所述的光学指纹串口通信防漏电系统，其特征在于，所述图像传感器单元包括图像传感器、第三旁路电容、第四旁路电容、第五旁路电容、第三电阻和第四电阻；
所述图像传感器的引脚为模拟电路电压管脚、内部电源管脚、串行通讯口数据线管脚、串行通讯口时钟线管脚、图像数据输出端口管脚、芯片休眠模式控制管脚、水平同步输出信号管脚、垂直同步输出信号管脚、时钟输出管脚、主供电电源管脚、芯片复位控制管脚、系统时钟输入管脚和大地，所述串行通讯口数据线管脚与串行通讯口数据线连接、串行通讯口时钟线管脚与串行通讯口时钟线连接；
所述第三旁路电容、第四旁路电容、第五旁路电容的一端分别与图像传感器相连接，另一端均接地。
6.根据权利要求5所述的光学指纹串口通信防漏电系统，其特征在于，所述第三电阻和第四电阻分别为串行通讯口数据线、串行通讯口时钟线的上拉电阻。
7.根据权利要求5所述的光学指纹串口通信防漏电系统，其特征在于，所述第三旁路电容、第四旁路电容、第五旁路电容均为0.1uF，用来滤除电源的纹波。
8.根据权利要求1所述的光学指纹串口通信防漏电系统，其特征在于，所述稳压电路单元中包括稳压电路，所述稳压电路包括电压检测器芯片、第六旁路电容、第七旁路电容，所述第六旁路电容、第七旁路电容分别与电压检测器芯片电性连接。
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