摘要：介绍了指纹识别技术和非接触ic卡技术，给出了以c8051单片机为核心的具有指纹识别功能的ic卡读写器的设计方法，具体阐述了读写器的电路设计和软件开发。

     关键词：指纹识别 ic卡 读写器 单片机 随着ic卡技术的空前发展，非接触式ic卡技术具有快速便利、可靠性高、安全性好、抗干扰能力强、寿命长、防伪性好和一卡多用等优点，在门禁管理、身份认证、电子现金消费等方面得到了广泛的应用。生物识别技术是近几年来发展起来的一门新技术，利用人体的生物特征鉴别每个人的真实身份，主要包括虹膜、面孔、指纹、掌纹等，其中以指纹识别技术最为成熟稳定。ic卡技术和指纹识别技术的结合使用，具有优势互补的特点。以ic卡作为个人身份及指纹信息的存储载体，利用指纹的唯一性达到个人身份鉴别的目的，为ic卡技术和指纹识别技术的应用提供了更加广泛的发展空间。本文介绍了具有指纹识别功能的ic卡读写器的设计方法。1 硬件电路设计1．1 非接触式ic卡工作原理 非接触ic卡又称射频卡，是射频识别技术、无线通信技术和ic卡技术有机结合的产物。它解决了卡无源和免接触的难题，具有方便快捷、不易损坏的特点。本设计采用的ic卡是philips公司的mifare one智能卡。该卡片有容量为8k位的eeprom，分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节，以块为存取单位，每个扇区都有独立的一组密码以及访问控制，具有联冲突机制，支持多卡操作，读写距离10cm以内。本读写器的读写模块采用自行设计的基于mf-rc531读写芯片的读写模块设计方案。读写模块天线和卡之间通过无线电感应交换数据。天线发出频率固定的电磁波（13.6mhz），射频卡接收到电磁波后，由卡中自带的lc串联谐振电路产生共振，从而使电容充电有了电荷，再接一个单向导电的电子泵，将电荷送到另一个电容内存储，经过滤波整流后产生2v的电压作为电源供卡片工作使用。卡片处理接收的命令和数据，并将结果返回给读写器。 1.2 指纹识别技术 指纹识别技术主要包括四方面的功能：采集指纹图像、提取指纹特征、对比。采集指纹的设备有三类：光学传感器、硅晶体传感器、超声波扫描设备。通过指纹采集设备得到人体指纹的灰度图像后首先进行图像预处理，主要步骤包括方向图计算、图像增强、二值化、细化等。经过预处理的指纹图像消除了原图像的噪声、断纹和纹线模糊等，极大地改善了图像质量。然后进行特征提取和后处理。特征提取是通过指纹上的“节点”获得的。“节点”包括指纹纹路的分叉、起始点或孤立点的坐标位置等。通常人的一个手指指纹有70个节点，用这种方法大约会产生490个数据，对这些数据进行后处理就生成指纹模板并存储起来，大小一般不越过250字节，通常为100多个字节。指纹模板数据大小因指纹不同略有波动。1．3 硬件电路设计 本具有指纹识别功能的ic卡读写器的硬件包括单片机、键盘、显示模块、eeprom存储器、ic卡读写模块、指纹识别模块、指示信号电路、上位机rs232通信接口、rs485网络接口等，如图1所示。 主板电路采用cygnal公司的c8051f023单片机，它具有与mcs-51兼容、速度快、外围接口丰富等特点，可以满足本设计的需求，故选用它作为控制核心。主板简化电路图如图2所示。单片机p3口与读写模块mfrc531芯片d0～d7口相连，用做mcu和读写模块之间的数据线；p25用于读写模块的片选线，与模块ncs脚相连；p17用于模块的软复位信号线，与mfrc531的rstpd脚相连；外部中断int0（p10）与模块中断请求irq脚相连，对应模块的请求中断；mcu读写控制的/rd和wr分别与mfrc531的nrd和nwr相连；地址锁存控制ale与mfrc531的ale相连；p14和p15分别用来控制指示灯和蜂鸣器；另外p3口还通过驱动芯片74hc245驱动分辨率为128×64的液晶显示模块；p27作为驱动芯片的片选；mcu的硬串口uart0与指纹识别模块的串行通信口相连，用于对指纹识别模块的控制；mcu的硬串口uart1作为上位机rs232通信端口或者rs485网络通信端口使用；p04和p11作为软串口用于对键盘模块的控制，整个电路板的电源通过变压器以及直流电流转换芯片获得5v及3.3v电压。2 软件开发 读写器软件开发主要包括四部分：对读写器模块mfrc531应用程序的开发、对指纹识别模块应用程序的开发、液晶显示程序的开发以及其他相关辅助电路的开发。2．1 读写ic卡工作流程（1）读写模块初始化，对mfrc531模块初始化。初始化相应寄存器使模块工作在符合iso14443a协议的工作状态下，并且具有iso14443的帧和错误检测功能，支持快速的crypto1加密算法。（2）复位应答，复位应答操作通知模块在天线有效范围内寻找mifare-p.htm" target="_blank" title="mifare货源和pdf资料">mifare one卡片，不断发出reqa的请求命令，天线范围内的卡片发出回应