CN105938548A

CN105938548A - 一种手持式指纹身份证核验终端

Info

Publication number: CN105938548A
Application number: CN201610403827.6A
Authority: CN
Inventors: 王莉; 王佳楠; 孟凡清; 刘旭东; 佟庆强; 徐帆
Original assignee: Hongda Photoelectric and Bio-Statistic Recognition Technology Co Ltd Changchu
Current assignee: Hongda Photoelectric and Bio-Statistic Recognition Technology Co Ltd Changchu
Priority date: 2016-06-12
Filing date: 2016-06-12
Publication date: 2016-09-14

Abstract

本发明提供一种手持式指纹身份证核验终端设备，由电源管理模块、ARM处理器平台、射频读卡模块、显示模块、指纹采集模块、摄像头模块、单片机模块、按键模块、TF存储模块、通信模块（WIFI）/USB组成。实现了产品终端用户的在线升级服务功能，可远程操作实现产品的功能性升级换代，为用户节提供了个性化功能服务；能够快速读取二代身份证信息、指纹快速提取和快速比对，对持身份证的人身份进行快速识别，本发明应用应用在安检口、闸机终端，可实现人员身份快速识别和快速通过；实现了产品的低功耗设计，提高了产品的待机时间、和检测身份证的数量，有效的提高了产品的利用率。

Description

一种手持式指纹身份证核验终端

技术领域

本发明公开一种手持式指纹身份证核验终端，涉及一种基于指纹、二代证双重识别的手持式身份证核验设备，属于指纹识别技术领域。

背景技术

近年来,随着二代居民身份证的普及, 在公安系统、机场、银行、宾馆、考场、考勤等都需要二代身份证核设备来检验持卡人身份。目前市场上使用的二代身份证核验设备存在耗电量大、待机时间短、不能长时间使用，指纹提取时间和比对时间长，一个比对验证过程要5s左右，客户端应用程序不能在线升级等问题。

发明内容

本发明公开了一种手持式指纹身份证核验终端，实现低能耗、长待机、指纹快速提取和比对，同时客户端应用程序功能可以在线升级。

本发明所述的一种手持式指纹身份证核验终端，其特征在于：

如附图1所示，由电池充电管理模块、智能电源管理模块、ARM处理器平台、射频读卡模块、显示模块、指纹采集模块、摄像头模块、按键模块、TF 存储模块、通信模块WIFI/USB组成。电池充电管理模块连接到智能电源管理模块的电源端，给其供电；智能电源管理模块分别连接到ARM处理器平台的电源端、射频读卡器模块的电源端、指纹采集模块的电源端、摄像头模块的电源端、显示模块的电源端、按键模块的电源端、TF存储模块的电源端、通信模块WIFI/USB的电源端，给其供电；ARM处理器平台的通讯口连接到智能电源管理模块通讯口上，通过协议指示智能电源管理模块开启或关闭模块电源；ARM处理器平台的数据口连接到射频读卡器模块的数据口上，读取身份证数据；ARM处理器平台的数据口连接到指纹采集模块上，读取指纹数据；ARM处理器平台的数据口连接到摄像头模块数据口上，读取图像数据；ARM处理器平台的数据口连接到显示模块的数据口上，将图像、文本、指纹信息显示在显示模块上；ARM处理器平台的AD口连接到按键模块上，读取按键信息；ARM处理器平台的数据口连接到TF存储模块的数据口上，将数据存储在TF卡上；ARM处理器平台的数据口连接到通信模块WIFI/USB的数据口上，和计算机的进行数据通讯。

本发明所述的电池充电管理如附图2所示，由连接器J5、充电管理芯片U6、二极管D10、D11、电阻R39、R40、电容C48、锂电池BT1组成。U6作为主控芯片，充电电压固定于4.2V，内部集成了电池温度检测、欠压闭锁、自动再充电、防倒充电路等电路，充电电流可通过一个电阻器进行外部设置。连接器J5的数据脚一路经二极管D10和U6的充电状态脚相连，另一路经二极管D11和U6的充电状态脚相连，获取两路充电状态信息；U6的输出端连接到智能电源管理模块电路的VBAT、锂电池BT1上，给其供电；U6的充电时间设置端连接着电容C48、电阻R39，给电池充电设定阀值；U6的使能端连接着下拉电阻R40，使能芯片工作。

本发明所述的智能电源管理模块如附图3所示，由单片机U1、电源芯片AU1-AU7、电容E1-E8组成，这些电源芯片分别连接到ARM处理器平台的电源端、射频读卡器模块的电源端、指纹采集模块的电源端、摄像头模块的电源端、显示模块的电源端、按键模块的电源端、TF存储模块的电源端、通信模块WIFI/USB的电源端相连，给其供电。智能电源管理模块接收ARM处理器平台的指令，根据指令内容管理每个电源芯片的使能端，使其开启、关闭供电，实现低功耗、长待机的目的。在待机低功耗状态下，整机工作电流小于0.1mA，可持续工作2年以上。

本发明所述的客户端应用程序升级功能是设计者在ARM处理器平台上编写了升级代码来实现的。升级代码存放在互联网云端上，当合法用户取得授权后，可自行在云端取得升级代码，将其通过数据线拷贝在本机上，开机后自动完成产品功能升级，及时满足了用户的需求。

本发明所述的指纹快速提取和比对是设计者通过采用了新的ARM处理器平台件来实现的，大幅缩短了采集、比对时间。指纹信息、图像信息的采集时间由4s缩短为2s，比对时间由2s缩短为1s。

本发明的积极效果在于：通过电源管理模块、ARM处理器平台实现了指纹身份证核验终端低功耗、长待机功能；采用ARM处理器平台实现了指纹信息快速提取、快速比对功能；通过ARM处理器平台和数据云端实现了客户端应用程序在线升级的功能；同时又能实现读取二代身份证信息、现场的指纹信息采集、面部信息采集、将比对结果直接显示在显示屏上、数据上传功能等基础功能。本发明应用应用在安检口、闸机终端，可实现人员身份快速识别和快速通过；实现了产品的低功耗设计，提高了产品的待机时间、和检测身份证的数量，有效的提高了产品的利用率。提供了产品终端用户的在线升级服务功能，可远程操作实现产品的功能性升级换代，为用户节提供了个性化功能服务。

附图说明：

图1为本发明的系统框图；

图2为本发明的电池充电管理电路；

图3为本发明的智能电源管理模块；

图4为本发明摄像头模块和采集仪模块；

图5为本发明的射频读卡模块；

图6、图7为本发明的无线通信WIFI/USB模块；

图8为本发明的显示模块；

图9为本发明的按键模块。

具体实施方式

通过以下实施例进一步举例描述本发明，并不以任何方式限制本发明，在不背离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。

实施例 1

本发明所述的系统框图内容如附图1所示，由电池充电管理模块、智能电源管理模块、ARM处理器平台、射频读卡模块、显示模块、指纹采集模块、摄像头模块、按键模块、TF 存储模块、通信模块WIFI/USB组成。电池充电管理模块连接到智能电源管理模块的电源端，给其供电；智能电源管理模块分别连接到ARM处理器平台的电源端、射频读卡器模块的电源端、指纹采集模块的电源端、摄像头模块的电源端、显示模块的电源端、按键模块的电源端、TF存储模块的电源端、通信模块WIFI/USB的电源端，给其供电；ARM处理器平台的通讯口连接到智能电源管理模块通讯口上，通过协议指示智能电源管理模块开启或关闭模块电源；ARM处理器平台的数据口连接到射频读卡器模块的数据口上，读取身份证数据；ARM处理器平台的数据口连接到指纹采集模块上，读取指纹数据；ARM处理器平台的数据口连接到摄像头模块数据口上，读取图像数据；ARM处理器平台的数据口连接到显示模块的数据口上，将图像、文本、指纹信息显示在显示模块上；ARM处理器平台的AD口连接到按键模块上，读取按键信息；ARM处理器平台的数据口连接到TF存储模块的数据口上，将数据存储在TF卡上；ARM处理器平台的数据口连接到通信模块WIFI/USB的数据口上，和计算机的进行数据通讯。

本发明所述的电池充电管理如附图2所示，由连接器J5、充电管理芯片U6、二极管D10、D11、电阻R39、R40、电容C48、锂电池BT1组成。U6作为主控芯片，充电电压固定于4.2V，内部集成了电池温度检测、欠压闭锁、自动再充电、防倒充电路等电路，充电电流可通过一个电阻器进行外部设置。连接器J5的数据脚一路经二极管D10和U6的充电状态脚相连，另一路经二极管D11和U6的充电状态脚相连，获取两路充电状态信息；U6的输出端连接到智能电源管理模块电路的VBAT、锂电池BT1上，给其供电；U6的充电时间设置端连接着电容C48、电阻R39，给电池充电设定阀值；U6的使能端连接着下拉电阻R40，使能芯片工作。J5的9脚、10脚、11脚、12脚是USB电源输入端，和U6的1脚相连，J5的8脚、7脚是USB数据端，J5的8脚和二极管D10的正极相连，J5断电7脚和二极管D11的正极相连；J5的1脚、2脚、3脚、4脚、U6的5脚、锂电池的3脚和地相连；U6的3脚和D10的负极相连；U6的4脚和D11的负极相连；U6的8脚和电阻R40相连；U6的9脚和电阻R39、电容C48相连；U6的10脚是输出脚和锂电池BT1相连，输出电压VBAT。

本发明所述的智能电源管理模块如附图3所示，由单片机U1、电源芯片AU1-AU7、电容E1-E8组成，这些电源芯片分别连接到ARM处理器平台的电源端、射频读卡器模块的电源端、指纹采集模块的电源端、摄像头模块的电源端、显示模块的电源端、按键模块的电源端、TF存储模块的电源端、通信模块WIFI/USB的电源端相连，给其供电。智能电源管理模块接收ARM处理器平台的指令，根据指令内容管理每个电源芯片的使能端，使其开启、关闭供电，实现低功耗、长待机的目的。在待机低功耗状态下，整机工作电流小于0.1mA，可持续工作2年以上。电源芯片TPS79318的使能端是高电平时，输出使能，相关电路得电；当电源芯片TPS79318的使能端是低电平时，输出关断，相关电路断电，呈低功耗状态；此外，在AK平台软件上，我们开发了无动作休眠功能，当连续60s内检测到外界无执行动作，发送关闭外设指令到智能电源管理模块，使其关闭外设，实现低功耗节电功能；按任意功能键唤醒。电源BVAT给芯片AU1供电，AU1的5脚输出3.3v到单片机U1；电源BVAT给芯片AU2供电，AU2的5脚输出3.3v到AK平台；电源BVAT给芯片AU3供电，AU3的5脚输出3.3v到WIFI电路；电源BVAT给芯片AU4供电，AU4的5脚输出3.3v到显示模块Led电路；电源BVAT给芯片AU5供电，AU5的5脚输出；5v 给芯片AU6供电， AU6的5脚输出5v到射频读卡模块；5v 给芯片AU7供电， 7的5脚输出5v到摄像模块。电源BVAT连接到芯片AU1的1脚3脚和电容E7相连，2脚接地，4脚悬空，5脚是输出端，和电容E8相连，提供AVDD3V3到单片机U1的9脚。U1的3脚连接到按键21K相连，U1的13脚连接到AK_EN上，U1的14脚连接到WIFI_EN上，U1的15脚连接到LED_EN上， U1的15脚连接到5V_EN上，U1的17脚连接到LANHE_EN上，U1的5脚连接到CAMMER_EN上，U1的6脚连接到WAKE_UP上，U1的12脚连接到MMC_CMD上，U1的11脚连接到MMC_MCK上。电源BVAT连接到芯片AU2的1脚，3脚使能端连接到AK_EN使能端，2脚接地，4脚悬空，5脚是输出端，和电容E1相连，提供AK_3V3电源到AK平台。电源BVAT连接到芯片AU3的1脚，3脚使能端连接到WIFI_EN使能端，2脚接地，4脚悬空，5脚是输出端，和电容E2相连，提供WIFI_3V3电源到WIFI模块。电源BVAT连接到芯片AU4的1脚，3脚使能端连接到Led_EN使能端，2脚接地，4脚悬空，5脚是输出端，和电容E3相连，提供V_Led电源到显示模块。电源BVAT连接到芯片AU5的1脚，2脚使能端连接到5v_EN使能端，3脚接地，4脚是输出端，和电容E4相连，提供5v输出。5v一路连接到芯片AU6的1脚，3脚使能端连接到Lanhe_EN使能端，2脚接地，4脚悬空，5脚是输出端，和电容E5相连，提供V_Lanhe电源到射频读卡模块显示模块。5v另一路连接到芯片AU7的1脚，3脚使能端连接到Camer_EN使能端，2脚接地，4脚悬空，5脚是输出端，和电容E6相连，提供V_Camer电源到摄像模块。

本发明所述的摄像头模块和采集仪模块如附图4所示，由摄像头接口、采集仪接口组成，ARM平台采集通过摄像头J5采集人脸图像数据、通过采集仪S580、J1来采集指纹数据。所述的摄像头模块选用联永公司NT99141模组，它是HD CMOS Image Sensor,其分辨率为1288*728、真彩摄像头。所述的采集模块选用我公司自行研发、具有独立自主知识产权的S580模组，负责采集指纹数据。U1的8位数据接口连接到采集仪J1、摄像头J5的数据口上，进行数据通讯；U1的I2C数据总线连接到采集仪J1、摄像头J5的I2C数据总线上，进行命令通讯；U1的2条时钟总线CIS_VIPCLK、CIS_VISCLK连接到采集仪J1、摄像头J5的时钟总线上；摄像头J5的使能端8脚和U1的通用IO口86脚相连；采集仪J1的使能端1脚、8脚和U1的通用IO口77脚相连；U1的通用IO口75脚和摄像头J5的23脚相连，驱动摄像头J5的发光指示灯。U1的5脚、J5的15脚、J1的15脚相连，U1的6脚、J5的16脚、J1的16脚相连，U1的7脚、J5的17脚、J1的17脚相连，U1的8脚、J5的18脚、J1的18脚相连，U1的9脚、J5的19脚、J1的19脚相连，U1的510脚、J5的20脚、J1的20脚相连，U1的21脚、J5的21脚、J1的21脚相连，U1的22脚、J5的22脚、J1的22脚相连。V_Camer电压一路连接到摄像头J5的3脚、10脚、11脚，另一路连接到采集仪J1的3脚、10脚、11脚；U1的76脚、51脚是I2C总线接口，同时连接到摄像头、采集仪上，进行指令的发送和接收。U1的76脚、J5的4脚、J1的4脚相连，U1的51脚、J5的5脚、J1的5脚相连。U1的77脚是采集仪J1的使能端，当77脚是低电平时，采集仪工作，和AK芯片做指令和数据交互，采集仪的数据上传到AK芯片内。U1的86脚是摄像头J5的使能端，当86脚是低电平时，摄像头工作，和AK芯片做指令和数据交互，摄像头的数据上传到AK芯片内；U1的75脚和摄像头J5的23相连，驱动摄像头的发光指示灯。

本发明所述的射频读卡模块如附图5所示，由电压接口芯片U9和射频读卡模块J4组成，ARM处理器平台通过此电路读取二代证的文本信息、指纹信息、图片信息。所述的射频读卡模块选用公安部指定的兰盒作为核心部件，负责将二代证的加密信息解调，输出串行数据，当兰盒在检测区内侦测到二代证后，通过串口方式输出身份证信息到ARM处理器平台。U1的49脚、54脚是串行数据口，经过电压接口芯片TXS0102 U9和射频读卡模块相连，将二代证信息读取到AK平台上。U9将U1的3v电压信号转换成J4的5v信号，送到射频读卡模块。U1的49脚、54脚是串行数据口，经过电压接口芯片TXS0102 U9和射频读卡模块相连，将二代证信息读取到AK平台上。U9将U1的3v电压信号转换成J4的5v信号，送到射频读卡模块。U1的49脚和U9的2脚相连，U1的54脚和U9的3脚相连，U9的4脚和J4的3脚相连，U9的5脚和J4的2脚相连，U9的1脚和VDD3V3相连，U9的6脚、J4的1脚和V_UART脚相连。

本发明所述的通信WIFI/USB电路如附图6、图7所示，由切换电路和USB/WIFI电路组成，ARM处理器平台AK的USB数据通过WIFI/USB电路将数据网路上传到电脑。所述的通信模块选用DJ-WF-68E作为WIFI模块，主芯片组为RTL8188EUS，是USB转WIFI模块；NU600是模拟开关，当NU600的10脚是高电平时，将AK的USB数据连接到WIFI端，和WIFI模块和路由器通讯交互，从而将数据上传到用户电脑上；当当NU600的10脚是低电平时，将AK的USB数据连接到USB端口，通过USB端口上传到用户电脑上。U1的42脚、41脚是USB功能引脚，和NU600模拟开关相连，通过使能NU600的10脚，将AK芯片的USB数据USB_DP_P、USB_DM_N供给WIFI接口或供给USB接口。当10脚置低时，图片、文本信息通过USB接口上传到用户电脑上，当10脚置高时，图片、文本信息通过WIFI接口上传到用户电脑上。所述的通信模块选用DJ-WF-68E作为WIFI模块，是USB转WIFI模块,他的4脚5脚和GND相连，它的1脚和WIFI3v3相连，它的2脚、3脚分别和HOST_USB_DM、HOST_USB_DP端相连,它的6脚是输出端经过电容C67、电感L4和天线J7相连。

本发明显示模块如附图8所示，显示模块J3 型号为AM283P33，分辨率为240*320*RGB。ARM处理器平台的8位数据口和显示模块J3的8位数据口相连，将显示的数据、结果发送到显示屏上。显示模块J3的使能脚、复位脚、读写脚连接到U1的四个通用IO口上；智能电源管理模块的V_Led控制显示模块J3的背光的开启关闭；智能电源管理模块的VDD3V3和供给显示模块J3。U1的53脚是LCD复位脚，和J3的7脚相连；U1的83脚是写信号，和J3的10脚相连；U1的84脚是LCD读信号，和J3的9脚相连；U1的85脚是LCD使能脚，和J3的8脚相连；MPU_AD0- MPU_AD7是LCD的数据口，U1的数据口68脚连接到J3的23脚；U1的69脚连接到J3的24脚；U1的70脚连接到J3的25脚；U1的71脚连接到J3的26脚；U1的72脚连接到J3的27脚；、U1的73脚连接到J3的28脚；U1的60脚连接到J3的29脚、U1的61脚连接到J3的30脚上；J3的16脚连接到智能电源管理模块的V_LED脚上；J3的32脚、33脚连接到智能电源管理模块的VDD3V3上；J3的5脚、34脚连接GND上。

本发明所述的按键模块如附图9所示，选用20个独立按键的AD电路组成、结构简单、性能稳定。当一路开关被按下时，在AD5网路上有不同键值电压呈现，ARM平台的33脚进行键值的读取、采集，根据键值实现预期的动作。每一组按键电路由一个分压电阻和一个开关组成，共有20个这样的回路，R1是上拉电阻，电容C1为滤波去抖电容。电源LDO33和电阻R21一端相连；R21的另一端和AK平台的AD5网络相连，此网络还和电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、C1相连。

本发明所述的TF 存储模块市场上通用TF卡，最大支持到64G。和所述的ARM处理器平台相连，ARM平台将数据存储在TF存储模块上。

所述的客户端功能升级是设计者在ARM处理器平台上编写了升级代码来实现的。升级代码存放在互联网云端上，当合法用户取得升级授权后，可自行在云端取得升级代码，将其通过数据线拷贝在本机上，开机后自动完成产品功能升级，及时满足了用户的需求。

所述的指纹快速提取和比对是设计者通过采用了新的ARM处理器平台AK3753来实现的，大幅缩短了采集、比对时间。指纹信息、图像信息的采集时间由5s缩短为3s，比对时间由3s缩短为2s。ARM处理器平台的串行通信速率可以设定在256300，而传统内核的串行速率最高仅为115200，改进后，串行通信速率提高一倍，因此指纹数据的提取速度也相应的提高一倍；所述的指纹快速比对是指设计者由于采用了AK3753内核，他的主频时钟可工作在300Mhz，而传统的内核主频时钟工作在200Mhz，因此在内核中比对、运算速度也相应的提高了约0.5倍。

Claims

1.一种手持式指纹身份证核验终端，其特征在于：由电池充电管理模块、智能电源管理模块、ARM处理器平台、射频读卡模块、显示模块、指纹采集模块、摄像头模块、按键模块、TF 存储模块、通信模块WIFI/USB组成；电池充电管理模块连接到智能电源管理模块的电源端，给其供电；智能电源管理模块分别连接到ARM处理器平台的电源端、射频读卡器模块的电源端、指纹采集模块的电源端、摄像头模块的电源端、显示模块的电源端、按键模块的电源端、TF存储模块的电源端、通信模块WIFI/USB的电源端，给其供电；ARM处理器平台的通讯口连接到智能电源管理模块通讯口上，通过协议指示智能电源管理模块开启或关闭模块电源；ARM处理器平台的数据口连接到射频读卡器模块的数据口上，读取身份证数据；ARM处理器平台的数据口连接到指纹采集模块上，读取指纹数据；ARM处理器平台的数据口连接到摄像头模块数据口上，读取图像数据；ARM处理器平台的数据口连接到显示模块的数据口上，将图像、文本、指纹信息显示在显示模块上；ARM处理器平台的AD口连接到按键模块上，读取按键信息；ARM处理器平台的数据口连接到TF存储模块的数据口上，将数据存储在TF卡上；ARM处理器平台的数据口连接到通信模块WIFI/USB的数据口上，和计算机的进行数据通讯。

2. 如权利要求1所述的一种手持式指纹身份证核验终端，其特征在于：

所述的电池充电管理模块由连接器J5、充电管理芯片U6、二极管D10、D11、电阻R39、R40、电容C48、锂电池BT1组成；连接器J5的数据脚一路经二极管D10和U6的充电状态脚相连，另一路经二极管D11和U6的充电状态脚相连，获取两路充电状态信息；U6的输出端连接到智能电源管理模块电路的VBAT、锂电池BT1上，给其供电；U6的充电时间设置端连接着电容C48、电阻R39，给电池充电设定阀值；U6的使能端连接着下拉电阻R40，使能芯片工作。

3. 如权利要求1所述的一种手持式指纹身份证核验终端，其特征在于：

所述的智能电源管理模块由单片机U1、若干个电源芯片AU1-AU7、电容E1-E8组成，电源芯片分别与ARM处理器平台、射频读卡器模块、指纹采集模块、摄像头模块、显示模块、按键模块、TF存储模块、通信模块WIFI/USB的电源端相连，给其供电；智能电源管理模块接收ARM处理器平台的指令，根据指令内容管理每个电源芯片的使能端，使其开启、关闭供电。