利用GT511C3指紋傳感器模塊的指紋掃描儀設計

本項目利用GT511C3指紋傳感器（FPS）模塊，在Aduino開發板上實現了一個高精度、快速響應的指紋掃描儀。項目通過Arduino錄入指紋，在需要的時候檢測、驗證指紋，還可通過硬姐智造PCBA一站式服務將項目從DIY拓展到新興的生物識別市場。

所需的組件：
Arduino UNO開發板
GT511C3指紋傳感器模塊
162A LCD顯示屏
1K電阻
2K電阻
10K電位器
按鈕
連接跳線
面包板

了解GT511C3指紋傳感器模塊

與電容式、超聲波指紋傳感器模塊不同，GT511C3指紋傳感器模塊采用光學技術。該模塊內置一個攝像頭，可以拍攝指紋圖案，再由內部HOLTEK ARM Cortex M3 MCU處理這些指紋圖案。該掃描儀模塊最多可保存200次指紋掃描，并為每個指紋分配一個從0到199的ID。

該光學傳感器模塊外形小巧，可輕松集成到具有串行UART 接口的應用中。模塊有四根線：兩根線用于TX和RX，兩根線用于電源。傳感器可在3.3-6V電壓范圍內工作，通信引腳（Rx和Tx）可承受3.3V電壓。

GT511C3模塊可通過USB直接與計算機連接。使用USB連接時，可使用SDK_DEMO.exe應用程序控制此模塊。此應用程序允許用戶錄/驗證/刪除指紋。

GT511C3模塊的特性和規格：
工作電壓：3.3-6VDC
工作電流：<130mA
工作溫度：~20°C ~ +60°C
CPU：ARM Cortex M3內核(Holtek HT32F2755)
最大指紋數：200個指紋
傳感器：光學傳感器
串行通信：UART（默認：9600波特）和USB v1.1
錯誤接受率 (FAR)：< 0.001%
錯誤拒絕率 (FRR): < 0.01%
注冊時間 < 3 秒（3個指紋）
識別時間：<1.0秒（200個指紋）

GT511C3指紋傳感器模塊有4個引腳，紅色線是VCC，黑色是GND，綠色線是Rx，白色線是Tx。

GT511C3 SDK演示軟件
?

GT511C3 SDK是一套快速入門套件。使用時，首先將指紋傳感器連接到USB轉TTL模塊，將紅色線連接到VCC，黑色線連接到GND，綠色線連接到Tx，白色線連接到Rx。

USB轉TTL FTDI模塊與GT511C3指紋傳感器的UART連接

接下來，按以下操作在電腦上使用SDK：
1. 下載 SDK_DEMO.exe
2. 解壓文件夾。
3. 進入解壓后的目錄
4. 打開 SDK_DEMO.exe 可執行文件。
5. 在“串行端口號”下拉菜單中選擇FTDI枚舉的COM端口。
6. 在波特率的下拉菜單中選擇9600。
7. 單擊打開按鈕。

連接正確后，將顯示固件版本和設備序列號，以及其他選項，例如錄取、驗證、識別、獲取圖像、刪除、獲取數據庫等。如果要刪除指紋，只需單擊“全部刪除”選項即可完成。

將GT511C3模塊與Arduino連接

根據線路圖，將指紋傳感器與Arduino連接起來。

由于傳感器UART引腳僅承受3.3V電壓，本項目使用了一個由2K電阻和1K電阻組成的分壓器網絡，將綠色線(Rx)連接到Arduino開發板的D5引腳，將白色線(Tx)連接到Arduino開發板的D4引腳。

GT511C3 Arduino庫

現在要做的，就是把GT511C3 Arduino庫上傳到Arduino IDE。該庫由Sparkfun編寫，已經在其他類型的指紋傳感器上進行了測試。

以下是指紋錄入代碼：

#include "FPS_GT511C3.h"
#include "SoftwareSerial.h"

FPS_GT511C3 fps(4, 5); ? ? ? ? ?// ? ?digital pin 5(arduino Tx, fps Rx)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?// ? ?digital pin 4(arduino Rx, fps Tx)
void setup()
{
?Serial.begin(9600); ? ? ? ? ? //default baud rate
?delay(100);
?fps.Open();
?fps.SetLED(true);

?Enroll();
}

void Enroll()
{
?int enrollid = 0; ? ? ? ? ? ? // find open enroll id
?bool okid = true;
?while (okid == true)
?{
? ?okid = fps.CheckEnrolled(enrollid);
? ?if (okid==true) enrollid++;
?}
?fps.EnrollStart(enrollid); ? // enroll

?
?Serial.print("Press finger to Enroll #");?
?Serial.println(enrollid);
?while(fps.IsPressFinger() == false) delay(100);
?bool bret = fps.CaptureFinger(true);
?int iret = 0;
?if (bret != false)
?{
? ?Serial.println("Remove finger");
? ?fps.Enroll1();?
? ?while(fps.IsPressFinger() == true) delay(100);
? ?Serial.println("Press same finger again");
? ?while(fps.IsPressFinger() == false) delay(100);
? ?bret = fps.CaptureFinger(true);
? ?if (bret != false)
? ?{
? ? ?Serial.println("Remove finger");
? ? ?fps.Enroll2();
? ? ?while(fps.IsPressFinger() == true) delay(100);
? ? ?Serial.println("Press same finger yet again");
? ? ?while(fps.IsPressFinger() == false) delay(100);
? ? ?bret = fps.CaptureFinger(true);
? ? ?if (bret != false)
? ? ?{
? ? ? ?Serial.println("Remove finger");
? ? ? ?iret = fps.Enroll3();
? ? ? ?if (iret == 0)
? ? ? ?{
? ? ? ? ?Serial.println("Enrolling Successfull");
? ? ? ?}
? ? ? ?else
? ? ? ?{
? ? ? ? ?Serial.print("Enrolling Failed with error code:");
? ? ? ? ?Serial.println(iret);
? ? ? ?}
? ? ?}
? ? ?else Serial.println("Failed to capture third finger");
? ?}
? ?else Serial.println("Failed to capture second finger");
?}
?else Serial.println("Failed to capture first finger");
}

void loop()
{
?delay(100);
}

上傳代碼后，打開串口監視器，系統將要求你放置一個手指，進行錄入并注冊。

以下是讀取指紋的代碼：

再次上傳代碼并進行測試。上傳代碼后，打開串口監視器，系統將請求放置手指進行驗證。你可以放置剛剛注冊的手指，也可以隨意放一個指頭上去，讓設備自己讀取你的指紋并進行驗證對比。

采用Arduino和LCD屏的便攜式指紋掃描儀

經過對GT511C3的了解和使用，我們在上述電路圖中再添加一個LCD顯示屏，就構成了一個簡單的便攜式指紋掃描儀。

GT511C3指紋傳感器、LCD顯示屏與Arduino開發板的連接電路圖

這里，我們通過一個按鈕開關，將GT511C3連接到Arduino數字引腳2。按下按鈕時，傳感器將進入指紋錄入模式。新添加的16x2字符LCD顯示屏，用來顯示用戶與指紋傳感器交互時的實時數據。

增加了LCD顯示屏后，組合了指紋錄入、驗證和LCD顯示庫的完整代碼如下：

#include?
const int rs = 12, en = 11, d4 = 10, d5 = 9, d6 = 8, d7 = 7;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

#include "FPS_GT511C3.h"
#include "SoftwareSerial.h"

FPS_GT511C3 fps(4, 5); ? ? ? ? ?// ? ?digital pin 5(arduino Tx, fps Rx)

void setup()
{
?Serial.begin(9600); ? ? ? ? ? //default baud rate
?lcd.begin(16, 2);
?delay(100);
?fps.Open();
?fps.SetLED(true);

?pinMode(2, INPUT_PULLUP); //Connect to internal pull up resistor as input pin

?lcd.setCursor(4, 0);
?lcd.print("GT511C3");
?lcd.setCursor(3, 1);
?lcd.print("FPS Sensor");
?delay(2500);
}

void loop()
{
?read_fps();

?if (digitalRead(2) == 0) //If button pressed
?{
? ?Enroll(); //Enroll a fingerprint
?}
?delay(100);
}

void Enroll()
{
?int enrollid = 0; ? ? ? ? ? ? // find open enroll id
?bool okid = true;
?while (okid == true)
?{
? ?okid = fps.CheckEnrolled(enrollid);
? ?if (okid == true) enrollid++;
?}
?fps.EnrollStart(enrollid); ? // enroll

?Serial.print("Press finger to Enroll #");
?Serial.println(enrollid);

?lcd.setCursor(0, 0);
?lcd.print("Put Finger to");
?lcd.setCursor(0, 1);
?lcd.print("Enroll: #");
?lcd.print(enrollid);

?while (fps.IsPressFinger() == false)
? ?delay(100);
?bool bret = fps.CaptureFinger(true);
?int iret = 0;
?if (bret != false)
?{
? ?Serial.println("Remove finger");
? ?lcd.clear();
? ?lcd.setCursor(0, 0);
? ?lcd.print("Remove finger");

? ?fps.Enroll1();
? ?while (fps.IsPressFinger() == true)
? ? ?delay(100);

? ?Serial.println("Press same finger again");
? ?lcd.clear();
? ?lcd.setCursor(0, 0);
? ?lcd.print("Put same finger");
? ?lcd.setCursor(0, 1);
? ?lcd.print("again");

? ?while (fps.IsPressFinger() == false)
? ? ?delay(100);
? ?bret = fps.CaptureFinger(true);
? ?if (bret != false)
? ?{
? ? ?Serial.println("Remove finger");
? ? ?lcd.clear();
? ? ?lcd.setCursor(0, 0);
? ? ?lcd.print("Remove finger");

? ? ?fps.Enroll2();
? ? ?while (fps.IsPressFinger() == true)
? ? ? ?delay(100);
? ? ?Serial.println("Press same finger yet again");
? ? ?lcd.clear();
? ? ?lcd.setCursor(0, 0);
? ? ?lcd.print("Put same finger");
? ? ?lcd.setCursor(0, 1);
? ? ?lcd.print("yet again");

? ? ?while (fps.IsPressFinger() == false)
? ? ? ?delay(100);
? ? ?bret = fps.CaptureFinger(true);
? ? ?if (bret != false)
? ? ?{
? ? ? ?Serial.println("Remove finger");
? ? ? ?iret = fps.Enroll3();
? ? ? ?if (iret == 0)
? ? ? ?{
? ? ? ? ?Serial.println("Enrolling Successfull");
? ? ? ? ?lcd.clear();
? ? ? ? ?lcd.setCursor(0, 0);
? ? ? ? ?lcd.print("Enrolling");
? ? ? ? ?lcd.setCursor(0, 1);
? ? ? ? ?lcd.print("Successfull");

? ? ? ?}
? ? ? ?else
? ? ? ?{
? ? ? ? ?Serial.print("Enrolling Failed with error code:");
? ? ? ? ?Serial.println(iret);
? ? ? ? ?lcd.clear();
? ? ? ? ?lcd.setCursor(0, 0);
? ? ? ? ?lcd.print("Enrolling Failed");
? ? ? ? ?lcd.setCursor(0, 1);
? ? ? ? ?lcd.print(iret);
? ? ? ?}
? ? ?}
? ? ?else
? ? ? ?Serial.println("Failed to capture third finger");
? ? ?lcd.clear();
? ? ?lcd.setCursor(0, 0);
? ? ?lcd.print("Failed Capturing");
? ? ?lcd.setCursor(0, 1);
? ? ?lcd.print("third finger");
? ?}
? ?else
? ? ?Serial.println("Failed to capture second finger");
? ?lcd.clear();
? ?lcd.setCursor(0, 0);
? ?lcd.print("Failed Capturing");
? ?lcd.setCursor(0, 1);
? ?lcd.print("second finger");
?}
?else
? ?Serial.println("Failed to capture first finger");
?lcd.clear();
?lcd.setCursor(0, 0);
?lcd.print("Failed Capturing");
?lcd.setCursor(0, 1);
?lcd.print("first finger");
}

void read_fps()
{
?// Identify fingerprint test
?if (fps.IsPressFinger())
?{
? ?fps.CaptureFinger(false);
? ?int id = fps.Identify1_N();
? ?if (id < 200)
? ?{
? ? ?Serial.print("Verified ID:");
? ? ?Serial.println(id);

? ? ?lcd.clear();
? ? ?lcd.setCursor(0, 0);
? ? ?lcd.print("Verified ID:");
? ? ?lcd.setCursor(0, 1);
? ? ?lcd.print(id);
? ?}
? ?else
? ?{
? ? ?Serial.println("Finger not found");
? ? ?lcd.clear();
? ? ?lcd.setCursor(0, 0);
? ? ?lcd.print("Finger Not Found");
? ?}
?}
?else
?{
? ?Serial.println("Please press finger");
? ?lcd.clear();
? ?lcd.setCursor(0, 0);
? ?lcd.print("Please Put ");
? ?lcd.setCursor(0, 1);
? ?lcd.print("Finger");
?}
?delay(100);
}