ماژول اثر انگشت چیست؟ | ویژگی ها، نحوه کارکرد و پیاده سازی — به زبان ساده

تشخیص اثر انگشت یکی از روش‌های بسیار رایج زیست‌سنجشی است. در این آموزش، با ماژول اثر انگشت و نحوه کار آن آشنا می‌شویم. از چند سال گذشته‌، استفاده از تشخیص اثر انگشت برای شناسایی افراد کاربرد فراوانی پیدا کرده است. به طور کلی، ویژگی‌های سیستم‌های تشخیص اثر انگشت سرعت بیشتر، هزینه‌ کم و همچنین سازگاری در مقایسه با انواع دیگر دستگاه‌های زیست‌سنجشی (بیومتریک) است. هر شخص یک الگوی جداگانه اثر انگشت دارد که با برجستگی‌هایی تشکیل شده که موجب ایجاد حلقه‌ها و خم‌هایی می‌شود که مخصوص هر شخص و منحصر به فرد است. اثر انگشت‌ها به پنج نوع پیچشی، حلقه راست، حلقه چپ، خیمه‌ای و قوسی طبقه‌بندی می‌شوند. در بسیاری از سیستم‌های تشخیص، هنگام ایجاد تفاوت بین انواع مشابه اثر انگشت، مشکلاتی ایجاد می‌شود. امروزه سیستم‌های تشخیص متفاوتی در دسترس است که در کنار شبکه‌های عصبی برای کشف انتهای خط‌الرأس جهت مطابقت با اثر انگشت به کار می‌روند.

سنسور اثر انگشت چیست؟

سنسور اثر انگشت نوعی سنسور است که در دستگاه تشخیص اثر انگشت استفاده می‌شود. این دستگاه‌‌ها عمدتاً در ماژول اثر انگشت قرار دارند و برای ایمنی کامپیوترها و سیستم‌ها به کار می‌روند.

فیلم آموزش الکترونیک ۳ در فرادرس

کلیک کنید

از ویژگی‌های اصلی دستگاه تشخیص اثر انگشت می‌توان به دقت، عملکرد بهتر و تکیه بر فناوری بیومتریک منحصر به فرد اثر انگشت اشاره کرد. ماژول اثر انگست با دو بخش اسکنر و ریدر اثر انگشت به جای کلمه‌ای مخفی، دستگاهی بسیار ایمن و مناسب است. دلیل این امر این است که اسکن رمز عبور آسان و همچنین به خاطر سپردن آن دشوار است.

بنابراین، بهتر است از ریدر یا اسکنر اثر انگشت مبتنی بر USB با استفاده از نرم‌افزار بیومتریک برای تأیید، شناسایی و احراز هویت استفاده کنید، که به اثر انگشت شما امکان عملکرد مشابه رمزهای عبور دیجیتال را می‌دهد. این گذرواژه‌ها را نمی‌توان فراموش کرد، مگر آنکه دزدیده شوند.

سنسور اثر انگشت نوعی سنسور است که در دستگاه تشخیص اثر انگشت استفاده می‌شود. این دستگاه‌‌ها عمدتاً در ماژول تشخیص اثر انگشت قرار دارند و از آن برای ایمنی کامپیوتر استفاده می‌شود. از ویژگی‌های اصلی این دستگاه می‌توان به دقت، عملکرد بهتر، استحکام مبتنی بر فناوری بیومتریک منحصر به فرد اثر انگشت اشاره کرد. در غیر این‌صورت هر دو اسکنر اثر انگشت به جای کلمه‌ای مخفی، دستگاهی بسیار ایمن و مناسب برای ایمنی است. از آنجا که اسکن رمز عبور آسان است و همچنین به خاطر سپردن آن دشوار است.

ماژول اثر انگشت R305

انواع مختلفی ماژول اثر انگشت مانند R305 و R307 در بازار موجود است. برای درک بهتر عملکرد این سنسورها، در اینجا قصد داریم به بررسی اجمالی ماژول اثر انگشت R305 بپردازیم. شکل زیر ماژول اثر انگشت R305 را نشان می‌دهد.

ماژول R305 نوعی ماژول اثر انگشت است که در بیومتریک برای امنیت در تشخیص اثر انگشت و همچنین تأیید استفاده می‌شود. این ماژول‌ها عمدتاً در مواردی استفاده می‌شوند که تراشه DSP پرمصرف در ارائه تصویر، یافتن ویژگی، جست‌وجو و محاسبه با اتصال آن به هر میکروکنترلر با کمک سریال TTL و ارسال بسته‌های داده برای دریافت عکس وجود دارد. ثبت‌ انگشتان جدید را می‌توان مستقیماً در حافظه فلش موجود در آن ذخیره کرد.

ویژگی‌های ماژول اثر انگشت

از ویژگی‌های این سنسور می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• شامل مجموعه تصاویر و همچنین الگوریتم تراشه
• مصرف برق کم، عملکرد عالی، اندازه کوچک و هزینه کمتر
• فناوری نوری حرفه‌ای و ماژول دقیق براساس تکنیک‌های توسعه یافته
• قابلیت‌های پردازش تصویر خوب و عکس‌برداری با وضوح 500 نقطه در اینچ (DPI)

فیلم آموزش آشنایی با سخت افزار موبایل و تبلت و عیب یابی آن ها در فرادرس

کلیک کنید

اصول کار حسگر اثر انگشت

اصل کار حسگر اثر انگشت عمدتاً به پردازش آن وابسته است. پردازش اثر انگشت به طور عمده شامل دو عنصر ثبت و تطبیق است. در ثبت اثر انگشت، هر کاربر باید انگشت را دو بار روی صفحه قرار دهد.

سیستم تصاویر انگشت را برای پردازش و همچنین ایجاد الگویی از انگشت بررسی کرده و ذخیره می‌کند. هنگام تطبیق، کاربر انگشت را روی یک حسگر نوری قرار می‌دهد و سپس سیستم الگویی از انگشت تولید می‌کند و آن را با الگوهای کتابخانه انگشت مقایسه می‌کند.

برای تطبیق اثر انگشت 1:1، سیستم انگشت را با یک الگوی دقیق که در ماژول انتخاب شده است ارزیابی می‌کند. به طور مشابه، برای تطبیق 1:N، سیستم اسکن به دنبال سوابق کامل انگشت برای تطبیق انگشت است. در هر دو حالت، سیستم اسکن به نتیجه مربوطه برمی‌گردد، در غیر این صورت موفقیت حاصل نمی‌شود.

مشخصات فنی

مشخصات فنی این سنسور شامل موارد زیر است:

• سنسور اثر انگشت: نوع نوری
• رابط: USB1.1/TTL سطح منطقی (UART)
• سرعت اسکن: 0٫5 ثانیه
• سرعت تأیید 0٫3 ثانیه
• ظرفیت ذخیره: 1000
• سطح امنیتی: 5
• نرخ باد (Baud Rate) RS232: متغیر بین 4800BPS و 115200BPS
• جریان: معمول 50 میلی‌آمپر و پیک 80 میلی‌آمپر
• تکنیک: N:1
• شاخص‌های ثابت: نور پس زمینه سبز روشن 15KV
• عمر سنسور: 100 میلیون بار
• ابعاد آن 44٫1 در ۲۰ در ۲۳٫۵ میلی‌متر
• اندازه پرونده کاراکتر: 256 بایت
• اندازه الگو: 512 بایت
• FRR (نرخ عدم پذیرش اشتباه): کمتر از ۱ درصد
• FAR (نرخ پذیرش اشتباه): کمتر از 0٫001 درصد
• ولتاژ: 4٫2 تا 6٫0 ولت DC
• دمای محیط اطراف: 20- تا 40 درجه سانتی‌گراد

پیاده‌سازی سنسور اثر انگشت در آردوینو

به منظور نشان دادن کاربرد ساده این حسگر اثر انگشت، در اینجا یک پروژه ساده را بررسی می‌کنیم که در برد آردوینو پیاده‌سازی شده است.

فیلم آموزش برد آردوینو Arduino با انجام پروژه های عملی در فرادرس

کلیک کنید

اجزای مورد نیاز این پروژه عمدتاً شامل برد Arduino Nano، ماژول اثر انگشت ، صفحه نمایش TFT، برد بورد کوچک، سیم‌های اتصال و پاور بانک است.

سنسور اثر انگشت شامل پین‌هایی مانند DNC ،VCC ،TX ،RX و GND است. این پایه‌ها از طریق سیم‌های اتصال رنگی متصل می‌شوند. از هر سیم رنگی برای نشان دادن هر پایه سنسور استفاده می‌شود.

• پین DNC به یک سیم سفید متصل می‌شود.
• پین VCC به سیم قرمز متصل می‌شود.
• پین TX به سیم آبی متصل می‌شود.
• پین RX به سیم سبز متصل می‌شود.
• پین GND به یک سیم سیاه متصل می‌شود.

اتصالات ماژول اثر انگشت به برد آردوینو به صورت زیر است:

• سیم سیاه به پایه GND آردوینو متصل است.
• سیم قرمز به 5 ولت آردوینو متصل است.
• سیم سبز به پایه 2 دیجیتال آردوینو متصل است.
• سیم سفید به پایه 3 دیجیتال آردوینو متصل است.

اتصال صفحه نمایش به برد آردوینو را می‌توان به صورت زیر انجام داد:

• پایه Vcc نمایشگر به پایه 5 ولت آردوینو متصل است.
• پین GND نمایشگر به پین ​​GND آردوینو متصل است.
• پایه CS نمایشگر به Digital Pin-10 متصل است.
• پین RST نمایشگر به DIgital Pin-9 متصل است.
• پین A0 نمایشگر به Digital Pin-8 متصل است.
• پین SDA نمایشگر به Digital Pin-11 متصل است.
• پین SCK نمایشگر به Digital Pin-13 متصل است.
• پایه LED نمایشگر به پایه 3٫3 ولت آردوینو متصل است.

کد پروژه

اول از همه کد پروژه این پروژه به کتابخانه های مختلفی از جمله اثر انگشت Adafruit ،Adafruit GFX و Sumotoy برای نمایش نیاز دارد. یک کد مثال را می‌نویسیم و آن را در بورد آردوینو بارگذاری می‌کنیم. برای این کار به آدرس File - Examples -Adafruit Fingerprint Sensor Library Enroll می‌رویم.

با استفاده از این کد می‌توان اثر انگشت را در حافظه FLASH دستگاه ذخیره کرد. هنگامی که مانیتور سریال باز می‌شود‌، از آن می‌خواهد اعتبارنامه را برای ثبت وارد کند.

انگشت را دو بار روی ماژول سنسور قرار دهید تا اثر انگشت ذخیره شود. بنابراین می‌توانیم از این طریق اثر انگشت زیادی را ذخیره کنیم.

قسمت کوچکی از کد در زیر نشان داده شده است.

1void loop()
2{
3fingerprintID = getFingerprintID(); //We scan the fingerprint here
4delay(50);
5if(fingerprintID == 1) //We have found a valid fingerprint with the id 1
6{
7display.drawBitmap(30,35,icon,60,60,GREEN);
8delay(2000);
9displayUnlockedScreen();
10displayIoanna();
11delay(5000);
12display.fillScreen(BLACK);
13displayLockScreen();
14}
15if(fingerprintID == 2) //We have found a valid fingerprint with the id 2 {
16display.drawBitmap(30,35,icon,60,60,GREEN);
17delay(2000);
18displayUnlockedScreen();
19displayNick();
20delay(5000);
21display.fillScreen(BLACK);
22displayLockScreen();
23}
24}

سنسور و همچنین نمایشگر را با قرار دادن انگشت روی سنسور برای هر 50 میلی‌ثانیه بررسی کنید، سپس ماژول انگشت را بررسی می‌کند که آیا در حافظه دستگاه ثبت شده است یا نه. اگر آن را در حافظه پیدا کند، پیام شناسایی را برمی‌گرداند. سرانجام، پیامی مانند "WELCOME" را نشان می‌دهد و پس از چند ثانیه صفحه به طور خودکار قفل می‌شود.

آنچه گفتیم در مورد ماژول حسگر اثر انگشت بود که برای تشخیص اثر انگشت استفاده می‌شود و در دسترس‌تر بوده و همچنین استفاده از آن در پروژه‌ها بسیار آسان است. با استفاده از این ماژول می‌توانیم ثبت، جمع‌آوری اثر انگشت، جست‌وجو و مقایسه را انجام دهیم. این ماژول‌ها با حافظه FLASH ساخته شده‌اند که اثر انگشت را در خود ذخیره می‌کنند. کاربردهای حسگر اثر انگشت شامل موبایل، قفل، باز کردن، صفحه نمایش، سیستم‌های امنیتی، سیستم حضور و غیاب، قفل در و غیره است.

معرفی فیلم آموزش آشنایی با سخت افزار موبایل و تبلت و عیب یابی آن ها

برای آشنایی بیشتر با مدارهای الکترونیکی، پیشنهاد می‌کنیم به فیلم آموزش آشنایی با سخت افزار موبایل و تبلت و عیب یابی آن ها مراجعه کنید که توسط فرادرس تهیه و تدوین شده است. مدت این آموزش ویدیویی ۴ ساعت و ۳ دقیقه است و در ۱۰ فصل تدوین شده است.

در درس اول آموزش، با تجهیزات و ابزارآلات مورد نیاز برای تعمیرات آشنا می‌شوید و در درس دوم مقدمات الکترونیک را فرا می‌گیرید. درس سوم درباره آشنایی با دستگاه‌های اندازه‌گیری است و قطعه‌شناسی و نحوه آزمایش سالم بودن قطعه در درس چهارن ارائه شده است. آشنایی با آی‌سی‌های اصلی موبایل و وظایف آن‌ها، مبحث مهم درس پنجم است. نقشه‌خوانی از مهارت‌های لازم برای تعمیرات است که در درس ششم ارائه شده است.

مخابرات و شبکه موبایل نیز از مباحث تخصصی تعمیرات است که به طور کامل در درس هفتم مورد بحث قرار گرفته است. عیب‌یابی و تست جریان‌کشی از مهم‌ترین مباحث این آموزش هستند و به ترتیب در درس‌های هشتم و نهم به طور کامل معرفی شده‌اند. در نهایت، در درس دهم، با اصول و مهارت‌های فنی تعمیرات موبایل و تبلت آشنا خواهید شد.

• برای مشاهده فیلم آموزش آشنایی با سخت افزار موبایل و تبلت و عیب یابی آن ها + اینجا کلیک کنید.

معرفی فیلم آموزش الکترونیک ۱ فرادرس

برای آشنایی با الکترونیک، پیشنهاد می‌کنیم به فیلم آموزش الکترونیک 1 مراجعه کنید که توسط فرادرس تهیه شده است. این آموزش در ۱۱ ساعت و ۲۷ دقیقه و در قالب ۶ درس تدوین شده است. در درس اول، درباره فیزیک الکترونیک بحث شده است. دیود و مدارهای دیودی موضوع مهم درس دوم است. مباحث ترانزیستور پیوندی دوقطبی و ترانزیستورهای اثر میدان، به ترتیب، در درس‌های سوم و چهارم معرفی شده‌اند. در درس پنجم تقویت‌کننده‌های ترانزیستوری چندطبقه مورد بحث قرار گرفته و در نهایت در درس ششم آنالیز و طراحی مدارات آنالوگ با استفاده از نرم افزار OrCAD ارائه شده است.

• برای مشاهده فیلم آموزش‌ الکترونیک ۱ + اینجا کلیک کنید.

معرفی فیلم آموزش الکترونیک 2 فرادرس

آموزش‌ الکترونیک 2 فرادرس در ۸ ساعت و ۱۱ دقیقه و در ۷ درس تهیه شده است. درس اول این آموزش درباره پاسخ فرکانسی تقویت‌کننده‌های ترانزیستوری است. در درس دوم منابع جریان و بارهای فعال معرفی شده‌اند. تقویت‌کننده‌های تفاضلی، تقویت‌کننده‌های توان، تقویت‌کننده‌های فیدبک و تقویت‌کننده‌های عملیاتی، به ترتیب، موضوع درس‌های سوم تا ششم هستند. در نهایت، در درس هفتم تنظیم‌کننده‌های ولتاژ معرفی شده‌اند.

• برای مشاهده فیلم آموزش‌ الکترونیک 2 + اینجا کلیک کنید.

معرفی فیلم آموزش الکترونیک 3 فرادرس

آموزش درس الکترونیک ٣ در ادامه درس الکترونیک ١ و ٢ در ۱۵ ساعت و ۷ دقیقه و در قالب چهار درس ارائه شده است. در درس اول، پاسخ فرکانسی تقویت‌کننده‌های ترانزیستوری‎ به طور کامل آموزش داده شده است. پایداری و جبران فرکانسی تقویت‌کننده‌های فیدبک موضوع درس دوم است. در درس سوم، تقویت‌کننده‌های عملیاتی به طور کامل مورد بحث قرار گرفته‌اند و در نهایت، در درس چهارم، اسیلاتورها به طور مفصل شرح داده‌ شده‌اند.

• برای مشاهده فیلم آموزش‌ الکترونیک 3 + اینجا کلیک کنید.