基于指紋識別的大學生體育鍛煉管理系統

一、項目概述

1.1 引言

人的指紋是生物特征之一。指紋識別是生物識別技術中最為成熟的, 其唯一性、穩定性, 一直都被視為身份鑒別的可靠手段之一。在當今大學生活中，大學生的身體素質逐漸達不到標準，需要學校引導學生進行鍛煉。然而若進行人工管理會非常不便，而進行機器智能管理，則相對簡單。而指紋識別，能將各個學生的信息統一進行管理，促進了學校對學生體育鍛煉的管理。

1.2 項目背景/選題動機

本系統基于Xilinx的FPGA開發平臺Nexys™3 Spartan-6 作為核心控制器件，這款器件擁有48M字節的外部存儲器，以及豐富的I/O器件和接口，適用于本系統。通過一些高精度的指紋識別算法，然后通過FPGA的運算，我們達到指紋圖像的采集，存儲，處理和對比功能，SDRAM 和Flash分別用作存儲指紋程序運行時的臨時數據和指紋數據信息。同時，通過USB與電腦相連，在電腦中建立數據庫，并實現FPGA與電腦的通信，完成指紋識別管理系統。

二、需求分析

2.1 功能要求

使用指紋采集器采集指紋信息，傳送至SDRAM存儲。在FPGA上對指紋進行處理和匹配，同時編寫程序使FPGA與計算機通信并且在計算機上建立數據庫，使得可以使用計算機的數據庫完成數據管理。

2.2 性能要求

實現以精準，快速，實用性強的指紋識別系統。同時實現良好的FPGA與計算機通信的功能。

2.3 系統要點

本系統主要難點在于指紋識別的算法以及XILINX 與PC機通信時所需要寫的驅動。

三、方案設計

3.1 系統功能實現原理

本系統采用Xilinx公司 Spartan 6系列FPGA作為核心控制芯片，通過FPC1011F傳感器采集指紋傳送至存儲器SDRAM存儲。在Spartan上運行的指紋處理程序對指紋信息進行處理獲得特征點，并存儲在SDRAM中或與SDRAM中的指紋信息進行匹配。最終，通過USB與計算機通信，使用計算機中的學生數據庫。

系統框圖如圖所示：

3.2 硬件平臺選用及資源配置

3.2.1 指紋傳感器FPC1011F

FPC1011F 是瑞典Fingerprint Cards公司成功推出的一種電容式面裝指紋傳感器。該傳感器采用了多項專利，如獨立的晶圓體信號放大、傳感器表面的保護膜等。內部具有A/D轉換，高速的SPI接口，8PIN的軟排線可以方便的接入各種系統。

FPC1011F指紋傳感器具有以下特點：

(1)FPC1011F芯片產自瑞典，采用獨特的反射式測量法，抗靜電可達正負15 kV，耐磨100萬次，已被國內金融界公認為銀行指定零件。

(2)采用專業的指紋識別芯片PS1802DSP和最優化的指紋算法，指紋成像效果好。

(3)處理速度快，峰值能達到480MIPS，在1：1 000模式下，時間小于1 s。

(4)功耗較同類產品低，正常工作主頻120 MHz下，只有120 mW。

(5)模塊體積為35 mm×26 mm×1 mm，便于各種指紋產品的開發。

(6)對干濕手指有自動調節功能。

FPC1011F指紋傳感器含有小電容板，傳感器使用高靈敏度像素放大器，讓每個像素即使是非常微弱的信號FPC1011F都能探測到，以此提高圖像質量。用了交替命令的并排列和傳感器電板，交替板的形式是兩個電容板，以及指紋的山谷和山脊成為板之間的電介質。兩者之間的恒量電介質傳感器檢測變化生成指紋圖像