利用GT511C3指纹传感器模块的指纹扫描仪设计

本项目利用GT511C3指纹传感器（FPS）模块，在Aduino开发板上实现了一个高精度、快速响应的指纹扫描仪。项目通过Arduino录入指纹，在需要的时候检测、验证指纹，还可通过硬姐智造PCBA一站式服务将项目从DIY拓展到新兴的生物识别市场。

所需的组件：
Arduino UNO开发板
GT511C3指纹传感器模块
162A LCD显示屏
1K电阻
2K电阻
10K电位器
按钮
连接跳线
面包板

了解GT511C3指纹传感器模块

与电容式、超声波指纹传感器模块不同，GT511C3指纹传感器模块采用光学技术。该模块内置一个摄像头，可以拍摄指纹图案，再由内部HOLTEK ARM Cortex M3 MCU处理这些指纹图案。该扫描仪模块最多可保存200次指纹扫描，并为每个指纹分配一个从0到199的ID。

该光学传感器模块外形小巧，可轻松集成到具有串行UART 接口的应用中。模块有四根线：两根线用于TX和RX，两根线用于电源。传感器可在3.3-6V电压范围内工作，通信引脚（Rx和Tx）可承受3.3V电压。

GT511C3模块可通过USB直接与计算机连接。使用USB连接时，可使用SDK_DEMO.exe应用程序控制此模块。此应用程序允许用户录/验证/删除指纹。

GT511C3模块的特性和规格：
工作电压：3.3-6VDC
工作电流：<130mA
工作温度：~20°C ~ +60°C
CPU：ARM Cortex M3内核(Holtek HT32F2755)
最大指纹数：200个指纹
传感器：光学传感器
串行通信：UART（默认：9600波特）和USB v1.1
错误接受率 (FAR)：< 0.001%
错误拒绝率 (FRR): < 0.01%
注册时间 < 3 秒（3个指纹）
识别时间：<1.0秒（200个指纹）

GT511C3指纹传感器模块有4个引脚，红色线是VCC，黑色是GND，绿色线是Rx，白色线是Tx。

GT511C3 SDK演示软件

GT511C3 SDK是一套快速入门套件。使用时，首先将指纹传感器连接到USB转TTL模块，将红色线连接到VCC，黑色线连接到GND，绿色线连接到Tx，白色线连接到Rx。

USB转TTL FTDI模块与GT511C3指纹传感器的UART连接

接下来，按以下操作在电脑上使用SDK：
1. 下载 SDK_DEMO.exe
2. 解压文件夹。
3. 进入解压后的目录
4. 打开 SDK_DEMO.exe 可执行文件。
5. 在“串行端口号”下拉菜单中选择FTDI枚举的COM端口。
6. 在波特率的下拉菜单中选择9600。
7. 单击打开按钮。

连接正确后，将显示固件版本和设备序列号，以及其他选项，例如录取、验证、识别、获取图像、删除、获取数据库等。如果要删除指纹，只需单击“全部删除”选项即可完成。

将GT511C3模块与Arduino连接

根据线路图，将指纹传感器与Arduino连接起来。

由于传感器UART引脚仅承受3.3V电压，本项目使用了一个由2K电阻和1K电阻组成的分压器网络，将绿色线(Rx)连接到Arduino开发板的D5引脚，将白色线(Tx)连接到Arduino开发板的D4引脚。

GT511C3 Arduino库

现在要做的，就是把GT511C3 Arduino库上传到Arduino IDE。该库由Sparkfun编写，已经在其他类型的指纹传感器上进行了测试。

以下是指纹录入代码：

#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);
}

上传代码后，打开串口监视器，系统将要求你放置一个手指，进行录入并注册。

以下是读取指纹的代码：

#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);
}

void loop()
{

// Identify fingerprint test
if (fps.IsPressFinger())
{
fps.CaptureFinger(false);
int id = fps.Identify1_N();
if (id <200)
{
Serial.print("Verified ID:");
Serial.println(id);
}
else
{
Serial.println("Finger not found");
}
}
else
{
Serial.println("Please press finger");
}
delay(100);
}

再次上传代码并进行测试。上传代码后，打开串口监视器，系统将请求放置手指进行验证。你可以放置刚刚注册的手指，也可以随意放一个指头上去，让设备自己读取你的指纹并进行验证对比。

采用Arduino和LCD屏的便携式指纹扫描仪

经过对GT511C3的了解和使用，我们在上述电路图中再添加一个LCD显示屏，就构成了一个简单的便携式指纹扫描仪。

GT511C3指纹传感器、LCD显示屏与Arduino开发板的连接电路图

这里，我们通过一个按钮开关，将GT511C3连接到Arduino数字引脚2。按下按钮时，传感器将进入指纹录入模式。新添加的16x2字符LCD显示屏，用来显示用户与指纹传感器交互时的实时数据。

增加了LCD显示屏后，组合了指纹录入、验证和LCD显示库的完整代码如下：

#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);
}