掌形识别数据采集系统电路设计-信号处理电子电路图

　　生物特征识别技术，系指利用人体所固有的生理特征或行为特征来进行个人身份鉴定。一些代表性的生理特征有指纹、掌形、脸形、虹膜、视网膜、声音等，但是虹膜识别、脸型识别、声音识别、指纹识别等又存在着设备价格昂贵、受环境影响比较大、容易伪造、存在特殊人群等问题。掌形识别技术是新的一种生物识别技术，可以很好的解决了现有生物识别技术的瓶颈。 本设计讨论的掌形数据采集电路为这种新的识别技术提供准确、可靠的原始数据。

　　数据采集系统工作原理

　　光敏单元受亮度制动调整的白炽灯光的激发将人体手掌的光学图像转化为按时序串行输出的电信号，并在脉冲驱动电路发出的驱动脉冲作用下把模拟图像信号串行输出到前置放大电路前端。经前置放大电路隔直放大后的模拟图像信号再经过滤波电路近一步降噪后输出到 TMS320C5509 DSP处理器内部的A/D转换器进行A/D转换。DSP处理器将转换后的数字图像信号存入外扩SDRAM中，并在采集过程中DSP处理器开始对其进行预处理得到手掌轮廓，再根据特征提取分类器的结构算法从处理后的图像中得到有效的特征参数，最后与事先采集到的样本信息进行比对，完成采集识别过程。

　　扩展和时序存储电路设计

　　TCD1206线阵CCD光敏单元大小为：14mm ×14mm ×14mm;如果采集1000行数据（对应的手掌大小约为30.24cm ×14cm，大于世界上最长的手29.6 cm×12cm），则对应的数据量=2106 ×1000字节，即本系统每次识别需处理得最大数据量约为2M字节。为了能及时快速地暂存这么大量的数据。系统计中外扩了数据宽度为16位、内部分为4个 Bank、存储总容量为4M字节的HY57V641620HG SDRAM做为掌形数据存储器。其外扩SDRAM如图所示。

　　

　　图3 SDRAM存储器外扩框图

　　CCD前级处理电路设计

　　所选CCD，其直流输出信号约为4.1V，最大饱和输出为450mV。因此为了便于后级的相关双采样及数模转换等处理，必须对该信号进行隔直、放大等前级处理。前级处理的电路如图所示，其中Q1、Q2、Q3、是射极跟随器，U2、R3、R4构成前置放大电路，放大倍数为 21倍;C1为隔直电容;C2对前置放大电路的带宽进行限制，以滤除信号中的高频噪声和尖峰毛刺;输出端串接几欧姆电阻与后级电路做阻抗匹配。

　　跟随器的输出阻抗由式得到，其中RS为CCD输出电阻250W，RB电阻即图4中的R2，b和rbe分别为三级管的电路放大倍数和体电阻。

　　

　　图4 前级处理电路图

　　RO≈（RS//RB）+rbe/b （1）

　　Q1选择ADI公司的低噪声、低偏移、高电流放大倍数的三极管MAT-02，Ic低至1mA时其电流放大倍数b》500，体电阻为 0.3W。由式（1）求得射随电路输出阻抗小于1W。电路中前置放大器选择低噪声电流反馈型运放AD844，其电压噪声密度En为2nV/，同相端电流噪声密度In为12pA/。

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