- 所需材料
- GT511C3指纹传感器（FPS）模块
- 将GT511C3指纹传感器与Arduino连接
- 带有GT511C3的Arduino
- 为GT511C3指纹传感器编程Arduino
- GT511C3指纹传感器与Arduino的配合使用
长期以来，生物识别技术已用作可靠的身份验证系统。如今，存在着复杂的生物特征识别系统，可以通过一个人的心律或DNA来识别一个人。其他可行的方法包括语音识别，面部识别，虹膜扫描和指纹扫描。指纹识别是最广泛使用的方法，从简单的考勤系统到智能手机，再到安全检查等等，我们可以找到它。
在本教程中，我们将学习如何将流行的GT511C3指纹传感器（FPS）与Arduino结合使用。有很多FPS可用，我们已经学习了如何使用它们来构建考勤系统，投票机，安全系统等设计。但是GT511C3更加先进，具有高精度和更快的响应时间，因此我们将学习如何使用它使用Arduino在其上注册指纹，然后在需要时检测指纹。因此，让我们开始吧。
所需材料
- Arduino Nano / UNO
- GT511C3指纹传感器
- 16x2液晶屏
- 电位器– 10k和1k，10k，22k电阻
- 按钮
- 连接线
- 面包板
GT511C3指纹传感器（FPS）模块
在深入研究项目之前，让我们了解GT511C3指纹传感器模块及其工作原理。该传感器与智能手机中常用的电容式和超声波指纹传感器大不相同。所述GT511C3是光学指纹传感器，这意味着它依赖于指纹识别其图案的图像。是的，您没看错，传感器内部实际上有一个摄像头，可以为您的指纹拍照，然后使用功能强大的内置ARM Cortex M3 IC处理这些图像。下图显示了带有引脚分配的传感器的正面和背面。
如您所见，传感器的相机（黑点）被蓝色的LED包围，这些LED必须点亮以拍摄清晰的指纹图像。然后使用ARM微控制器和EEPROM将这些图像处理并转换为二进制值。该模块还具有绿色的SMD LED指示电源。每个指纹图像均为202x258像素，分辨率为450dpi。该传感器最多可以注册200个指纹，并且为每个指纹模板分配一个ID格式0至199。然后在检测过程中，它可以自动将扫描的指纹与所有200个模板进行比较，如果找到匹配项，则使用Smack Finger 3.0给出特定指纹的ID号。ARM微控制器上的算法。该传感器可在3.3V至6V的电压范围内工作，并通过9600的串行通信进行通信。据说通信引脚（Rx和Tx）只能承受3.3V的电压，但是数据手册中对此没有太多说明。 GT511C3 FPS的引脚排列如下所示。
除了串行通讯之外，该模块还可以使用上图所示的针脚通过USB连接直接连接到计算机。连接到计算机后，可以使用SDK_DEMO.exe应用程序控制该模块，该应用程序可以从链接下载。该应用程序允许用户注册/验证/删除指纹，也可以识别指纹。该软件还可以帮助您读取传感器捕获的图像，值得一试。另外，即使传感器与Arduino连接，您也可以使用此软件，我们将在本文后面对此进行讨论。
关于传感器的另一个有趣的功能是传感区域周围的金属外壳。正如我之前所说，必须打开蓝色LED才能使传感器正常工作。但是在传感器应主动等待指纹的应用中，由于LED会加热传感器并因此损坏传感器，因此无法始终保持LED一直亮着。因此，在那些情况下，金属外壳可以连接到MCU的电容式触摸输入引脚，以检测是否被触摸。如果是，则可以打开LED并开始感应过程。本文不介绍此方法，因为它不在本文讨论范围之内。
在3.3V电压下工作时，传感器消耗约130mA电流。注册手指需要3秒钟的时间，而识别手指需要1秒钟的时间。但是，如果注册模板数较少，则识别速度会很高。有关传感器的更多详细信息，请参考该模块的官方制造商ADH-Tech的数据表。
将GT511C3指纹传感器与Arduino连接
GT511C3 FPS有两个电源引脚，可以由Arduino的+ 5V引脚供电；两个通信引脚Rx和Tx，可以连接至Arduino的任何数字引脚以进行串行通信。此外，我们还添加了一个按钮和一个LCD以显示传感器状态。GT511C3 FPS与Arduino接口的完整电路图可在下面找到。
由于Rx和Tx引脚可以承受3.3V的电压，因此我们在Rx侧使用了一个分压器将5V转换为3.3V。10k电阻器和22k电阻器将Arduino Tx引脚的5V信号转换为FPS的Rx引脚之前的3.3V。传感器也可以由3.3V供电，但是请确保您的Arduino可以为传感器提供足够的电流。我们已经以Arduino的5V引脚供电的4位模式连接了LCD。一个按钮连接到引脚D2，按下该按钮会将程序置于注册模式，用户可以在其中注册新手指。注册后，程序将保持扫描模式，以扫描是否有任何手指触摸传感器。
带有GT511C3的Arduino
如前所述，GT511C3 FPS通过串行通信进行通信，传感器可以识别十六进制代码，并且对于每个十六进制代码都执行特定的操作。如果您有兴趣，可以查看数据表以了解所有十六进制值及其对应的功能。但是，对我们 来说 幸运的是， bboyho 已经创建了一个库，可以直接与Arduino一起使用来注册和检测指纹。可以从下面的链接下载GT511C3 FPS的Github库
GT511C3 Arduino库
该链接将下载一个ZIP文件，然后您必须按照命令 Sketch-> Include Library- > Add.ZIP Library将其添加到Arduino IDE。添加库后，重新启动IDE，您应该能够在File-> Example-> Fingerprint Scanner TTL下找到GT511C3 FSP的示例程序，如下所示
您应该看到四个示例程序，闪烁程序将使FPS上的蓝色指示灯闪烁，可以使用注册和ID手指程序来相应地注册和识别手指。请注意，即使已断电，手指也始终会被模块记住。
可以将串行传递程序上载到Arduino，以使用我们在本文前面讨论的 Demo_SDK.exe 应用程序。要删除任何指纹模板或将副本保存到您的计算机上，可以使用此SDK应用程序。
为GT511C3指纹传感器编程Arduino
我们的目标是编写一个程序，该程序将在按下按钮时注册一个手指，并显示已经注册的手指的ID号。我们还应该能够在LCD上显示所有信息，以使该项目成为独立的项目。完成此操作的完整代码在本页底部。在这里，我将这些内容分解为小片段，以帮助您更好地理解。
像往常一样，我们通过包含所需的库来开始程序，在这里我们将需要FPS模块的FPS_GT511C3库，在串行通信中使用D4和D5的软件串行以及用于LCD接口的液晶。然后我们需要提及FPS和LCD连接到哪个引脚。如果您遵循了这样的电路图，那么FPS为4和5，LCD为D6至D11。相同的代码如下所示
#include“ FPS_GT511C3.h” //从https://github.com/sparkfun/Fingerprint_Scanner-TTL获取库 #include“ SoftwareSerial.h” //软件串行库 #include
在 设置 功能内部，我们在LCD上显示一些介绍性信息，然后初始化FPS模块。命令fps.SetLED（true）将打开传感器上的蓝色LED，不需要时可以通过fps.SetLED（false）将其关闭，因为如果持续打开该按钮会加热传感器。我们也将D2引脚作为输入引脚，并将其连接到内部上拉电阻，以便将按钮连接到该引脚。
void setup（） { Serial.begin（9600）; lcd.begin（16，2）; //初始化16 * 2 LCD lcd.print（“ GT511C3 FPS”）; //简介消息行1 lcd.setCursor（0，1）; lcd.print（“ with Arduino”）; // Intro Message line 2 delay（2000）; lcd.clear（）; fps.Open（）; //发送串行命令以初始化fp fps.SetLED（true）; //打开LED，以便fps可以看到指纹 pinMode（2，INPUT_PULLUP）; //连接到内部上拉电阻作为输入引脚 }
在 void循环 函数内部，我们必须检查是否按下了按钮，如果按下了，我们将注册一个新手指，并使用enroll函数将其模板保存为ID号。如果没有，我们将继续等待手指被压入传感器。如果按下，我们将通过使用1：N方法将其与所有已注册的指纹模板进行比较来识别指纹。一旦找到ID号，我们将显示欢迎信息，然后显示ID号。如果指纹与任何已注册的手指都不匹配，则ID计数将为200，在这种情况下，我们将显示“欢迎未知”。
如果（digitalRead（2））//如果按下了按钮 { Enroll（）; //注册指纹 } //识别指纹测试 是否（fps.IsPressFinger（）） { fps.CaptureFinger（false）; int id = fps.Identify1_N（）; lcd.clear（）; lcd.print（“ Welcome：”）; 如果（id == 200）lcd.print（“ Unkown”）; //如果无法识别 lcd.print（id）; 延迟（1000）; }
该 登记 功能将不得不采取三个采样输入注册成功一个手指。一旦注册，将创建该特定手指的模板，除非用户通过HEX命令强行将其删除，否则不会删除该模板。注册手指的代码如下所示。该方法 IsPressFinger 被使用，以检查是否是该图像，然后使用所拍摄的，如果检测到手指 CaptureFinger 然后最后将Enroll1，Enroll2和Enroll3用于三个不同的样本，以成功地注册一根手指。如果注册成功，LCD会显示手指的ID号，否则会显示带有代码的失败消息。代码1表示没有清晰捕获指纹，因此您必须重试。代码2是内存故障指示，代码3是指示手指已经被注册。
void Enroll（）//从库 示例程序中注册函数{ int enrollid = 0; bool usedid = true; while（usedid == true） { usedid = fps.CheckEnrolled（enrollid）; 如果（usedid == true）enrollid ++; } fps.EnrollStart（enrollid）; //注册 lcd.print（“注册#”）; lcd.print（enrollid）; while（fps.IsPressFinger（）== false）delay（100）; bool bret = fps.CaptureFinger（true）; int iret = 0; if（bret！= false） { lcd.clear（）; lcd.print（“移开手指”）; fps.Enroll1（）; while（fps.IsPressFinger（）== true）delay（100）; lcd.clear（）; lcd.print（“再次按下”）; while（fps.IsPressFinger（）== false）delay（100）; bret = fps.CaptureFinger（true）; if（bret！= false） { lcd.clear（）; lcd.print（“移开手指”）; fps.Enroll2（）; while（fps.IsPressFinger（）== true）delay（100）; lcd.clear（）; lcd.print（“再按一次”）; while（fps.IsPressFinger（）== false）delay（100）; bret = fps.CaptureFinger（true）; if（bret！= false） { lcd.clear（）; lcd.print（“移开手指”）; iret = fps.Enroll3（）; 如果（iret == 0） { lcd.clear（）; lcd.print（“注册成功”）; } 其他 { lcd.clear（）; lcd.print（“注册失败：”）; lcd.print（iret）; } } else lcd.print（“失败1”）; } else lcd.print（“失败2”）; } else lcd.print（“ Failed 3”）; }
GT511C3指纹传感器与Arduino的配合使用
现在我们的硬件和代码已经准备就绪，是时候测试我们的项目了。将代码上传到Arduino并打开电源，我只是使用micro-usb端口为项目供电。在启动时，我们应该在LCD上看到介绍信息，然后显示“ Hi！..”。这意味着FPS已准备好扫描手指，如果按下任何已注册的手指，则会显示“ Welcome”（欢迎），然后显示该手指的ID号，如下所示。
如果必须注册新手指，则可以使用按钮进入注册模式，然后按照LCD指令注册手指。在注册过程完成之后，LCD将再次显示“ Hi！..”，表明已读取该信息以再次识别手指。在完整的工作可以在下面链接的视频中找到。
在这里，您可以使用指纹传感器模块在此基础上开发许多有趣的东西。希望您理解本教程并喜欢构建有用的东西，如果您有任何疑问，请将其留在评论部分，或将论坛用于其他技术问题。