摘要：介紹了指紋識(shí)別技術(shù)和非接觸ic卡技術(shù)，給出了以c8051單片機(jī)為核心的具有指紋識(shí)別功能的ic卡讀寫(xiě)器的設(shè)計(jì)方法，具體闡述了讀寫(xiě)器的電路設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)。

     關(guān)鍵詞：指紋識(shí)別 ic卡 讀寫(xiě)器 單片機(jī) 隨著ic卡技術(shù)的空前發(fā)展，非接觸式ic卡技術(shù)具有快速便利、可靠性高、安全性好、抗干擾能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、防偽性好和一卡多用等優(yōu)點(diǎn)，在門(mén)禁管理、身份認(rèn)證、電子現(xiàn)金消費(fèi)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。生物識(shí)別技術(shù)是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新技術(shù)，利用人體的生物特征鑒別每個(gè)人的真實(shí)身份，主要包括虹膜、面孔、指紋、掌紋等，其中以指紋識(shí)別技術(shù)最為成熟穩(wěn)定。ic卡技術(shù)和指紋識(shí)別技術(shù)的結(jié)合使用，具有優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的特點(diǎn)。以ic卡作為個(gè)人身份及指紋信息的存儲(chǔ)載體，利用指紋的唯一性達(dá)到個(gè)人身份鑒別的目的，為ic卡技術(shù)和指紋識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用提供了更加廣泛的發(fā)展空間。本文介紹了具有指紋識(shí)別功能的ic卡讀寫(xiě)器的設(shè)計(jì)方法。1 硬件電路設(shè)計(jì)1．1 非接觸式ic卡工作原理 非接觸ic卡又稱射頻卡，是射頻識(shí)別技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)和ic卡技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。它解決了卡無(wú)源和免接觸的難題，具有方便快捷、不易損壞的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用的ic卡是philips公司的mifare one智能卡。該卡片有容量為8k位的eeprom，分為16個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)為4塊，每塊16個(gè)字節(jié)，以塊為存取單位，每個(gè)扇區(qū)都有獨(dú)立的一組密碼以及訪問(wèn)控制，具有聯(lián)沖突機(jī)制，支持多卡操作，讀寫(xiě)距離10cm以內(nèi)。本讀寫(xiě)器的讀寫(xiě)模塊采用自行設(shè)計(jì)的基于mf-rc531讀寫(xiě)芯片的讀寫(xiě)模塊設(shè)計(jì)方案。讀寫(xiě)模塊天線和卡之間通過(guò)無(wú)線電感應(yīng)交換數(shù)據(jù)。天線發(fā)出頻率固定的電磁波（13.6mhz），射頻卡接收到電磁波后，由卡中自帶的lc串聯(lián)諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容充電有了電荷，再接一個(gè)單向?qū)щ姷碾娮颖茫瑢㈦姾伤偷搅硪粋�(gè)電容內(nèi)存儲(chǔ)，經(jīng)過(guò)濾波整流后產(chǎn)生2v的電壓作為電源供卡片工作使用�？ㄆ�處理接收的命令和數(shù)據(jù)，并將結(jié)果返回給讀寫(xiě)器。 1.2 指紋識(shí)別技術(shù) 指紋識(shí)別技術(shù)主要包括四方面的功能：采集指紋圖像、提取指紋特征、對(duì)比。采集指紋的設(shè)備有三類：光學(xué)傳感器、硅晶體傳感器、超聲波掃描設(shè)備。通過(guò)指紋采集設(shè)備得到人體指紋的灰度圖像后首先進(jìn)行圖像預(yù)處理，主要步驟包括方向圖計(jì)算、圖像增強(qiáng)、二值化、細(xì)化等。經(jīng)過(guò)預(yù)處理的指紋圖像消除了原圖像的噪聲、斷紋和紋線模糊等，極大地改善了圖像質(zhì)量。然后進(jìn)行特征提取和后處理。特征提取是通過(guò)指紋上的“節(jié)點(diǎn)”獲得的�！肮�(jié)點(diǎn)”包括指紋紋路的分叉、起始點(diǎn)或孤立點(diǎn)的坐標(biāo)位置等。通常人的一個(gè)手指指紋有70個(gè)節(jié)點(diǎn)，用這種方法大約會(huì)產(chǎn)生490個(gè)數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理就生成指紋模板并存儲(chǔ)起來(lái)，大小一般不越過(guò)250字節(jié)，通常為100多個(gè)字節(jié)。指紋模板數(shù)據(jù)大小因指紋不同略有波動(dòng)。1．3 硬件電路設(shè)計(jì) 本具有指紋識(shí)別功能的ic卡讀寫(xiě)器的硬件包括單片機(jī)、鍵盤(pán)、顯示模塊、eeprom存儲(chǔ)器、ic卡讀寫(xiě)模塊、指紋識(shí)別模塊、指示信號(hào)電路、上位機(jī)rs232通信接口、rs485網(wǎng)絡(luò)接口等，如圖1所示。 主板電路采用cygnal公司的c8051f023單片機(jī)，它具有與mcs-51兼容、速度快、外圍接口豐富等特點(diǎn)，可以滿足本設(shè)計(jì)的需求，故選用它作為控制核心。主板簡(jiǎn)化電路圖如圖2所示。單片機(jī)p3口與讀寫(xiě)模塊mfrc531芯片d0～d7口相連，用做mcu和讀寫(xiě)模塊之間的數(shù)據(jù)線；p25用于讀寫(xiě)模塊的片選線，與模塊ncs腳相連；p17用于模塊的軟復(fù)位信號(hào)線，與mfrc531的rstpd腳相連；外部中斷int0（p10）與模塊中斷請(qǐng)求irq腳相連，對(duì)應(yīng)模塊的請(qǐng)求中斷；mcu讀寫(xiě)控制的/rd和wr分別與mfrc531的nrd和nwr相連；地址鎖存控制ale與mfrc531的ale相連；p14和p15分別用來(lái)控制指示燈和蜂鳴器；另外p3口還通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片74hc245驅(qū)動(dòng)分辨率為128×64的液晶顯示模塊；p27作為驅(qū)動(dòng)芯片的片選；mcu的硬串口uart0與指紋識(shí)別模塊的串行通信口相連，用于對(duì)指紋識(shí)別模塊的控制；mcu的硬串口uart1作為上位機(jī)rs232通信端口或者rs485網(wǎng)絡(luò)通信端口使用；p04和p11作為軟串口用于對(duì)鍵盤(pán)模塊的控制，整個(gè)電路板的電源通過(guò)變壓器以及直流電流轉(zhuǎn)換芯片獲得5v及3.3v電壓。2 軟件開(kāi)發(fā) 讀寫(xiě)器軟件開(kāi)發(fā)主要包括四部分：對(duì)讀寫(xiě)器模塊mfrc531應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)、對(duì)指紋識(shí)別模塊應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)、液晶顯示程序的開(kāi)發(fā)以及其他相關(guān)輔助電路的開(kāi)發(fā)。2．1 讀寫(xiě)ic卡工作流程（1）讀寫(xiě)模塊初始化，對(duì)mfrc531模塊初始化。初始化相應(yīng)寄存器使模塊工作在符合iso14443a協(xié)議的工作狀態(tài)下，并且具有iso14443的幀和錯(cuò)誤檢測(cè)功能，支持快速的crypto1加密算法。（2）復(fù)位應(yīng)答，復(fù)位應(yīng)答操作通知模塊在天線有效范圍內(nèi)尋找mifare-p.htm" target="_blank" title="mifare貨源和pdf資料">mifare one卡片，不斷發(fā)出reqa的請(qǐng)求命令，天線范圍內(nèi)的卡片發(fā)出回應(yīng)