掌形識別數據采集系統電路設計

　　生物特征識別技術，系指利用人體所固有的生理特征或行為特征來進行個人身份鑒定。一些代表性的生理特征有指紋、掌形、臉形、虹膜、視網膜、聲音等，但是虹膜識別、臉型識別、聲音識別、指紋識別等又存在著設備價格昂貴、受環境影響比較大、容易偽造、存在特殊人群等問題。掌形識別技術是新的一種生物識別技術，可以很好的解決了現有生物識別技術的瓶頸。 本設計討論的掌形數據采集電路為這種新的識別技術提供準確、可靠的原始數據。

　　數據采集系統工作原理

　　光敏單元受亮度制動調整的白熾燈光的激發將人體手掌的光學圖像轉化為按時序串行輸出的電信號，并在脈沖驅動電路發出的驅動脈沖作用下把模擬圖像信號串行輸出到前置放大電路前端。經前置放大電路隔直放大后的模擬圖像信號再經過濾波電路近一步降噪后輸出到 TMS320C5509 DSP處理器內部的A/D轉換器進行A/D轉換。DSP處理器將轉換后的數字圖像信號存入外擴SDRAM中，并在采集過程中DSP處理器開始對其進行預處理得到手掌輪廓，再根據特征提取分類器的結構算法從處理后的圖像中得到有效的特征參數，最后與事先采集到的樣本信息進行比對，完成采集識別過程。

　　擴展和時序存儲電路設計

　　TCD1206線陣CCD光敏單元大小為：14mm ×14mm ×14mm;如果采集1000行數據（對應的手掌大小約為30.24cm ×14cm，大于世界上最長的手29.6 cm×12cm），則對應的數據量=2106 ×1000字節，即本系統每次識別需處理得最大數據量約為2M字節。為了能及時快速地暫存這么大量的數據。系統計中外擴了數據寬度為16位、內部分為4個 Bank、存儲總容量為4M字節的HY57V641620HG SDRAM做為掌形數據存儲器。其外擴SDRAM如圖所示。

　　圖3 SDRAM存儲器外擴框圖

　　CCD前級處理電路設計

　　所選CCD，其直流輸出信號約為4.1V，最大飽和輸出為450mV。因此為了便于后級的相關雙采樣及數模轉換等處理，必須對該信號進行隔直、放大等前級處理。前級處理的電路如圖所示，其中Q1、Q2、Q3、是射極跟隨器，U2、R3、R4構成前置放大電路，放大倍數為 21倍;C1為隔直電容;C2對前置放大電路的帶寬進行限制，以濾除信號中的高頻噪聲和尖峰毛刺;輸出端串接幾歐姆電阻與后級電路做阻抗匹配。

　　跟隨器的輸出阻抗由式得到，其中RS為CCD輸出電阻250W，RB電阻即圖4中的R2，b和rbe分別為三級管的電路放大倍數和體電阻。

　　圖4 前級處理電路圖

　　RO≈（RS//RB）+rbe/b （1）

　　Q1選擇ADI公司的低噪聲、低偏移、高電流放大倍數的三極管MAT-02，Ic低至1mA時其電流放大倍數b》500，體電阻為 0.3W。由式（1）求得射隨電路輸出阻抗小于1W。電路中前置放大器選擇低噪聲電流反饋型運放AD844，其電壓噪聲密度En為2nV/，同相端電流噪聲密度In為12pA/。